Установка индукционного нагрева изложниц разливочного конвейера

-

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы. Существует множество областей применения индукционного нагрева, и одной из них является металлургия. Производство алюминия и продукции из него занимает огромную часть в металлургической промышленности. Потребление алюминия и сплавов на его основе растет во всем мире. В связи с этим постоянно повышаются требования к плавильно-литейному оборудованию, производящему алюминиевую продукцию. При разливке первичного алюминия в чушку, и увеличении количества потребления металла, широкое распространение получили разливочные конвейеры. С ростом производительности конвейеров, стали использовать водяное охлаждение изложниц с жидким металлом. Перед разливкой алюминия в пустых изложницах остается вода, и с целью исключения выброса жидкого металла, изложницы предварительно необходимо подогреть для испарения воды. В связи с этим разработка индукционных нагревателей для разливочного конвейера на сегодняшний день является актуальной. Для эффективного бесконтактного нагрева целесообразно также рассмотреть возможность применения токов высокой частоты для питания индукторов установок индукционного нагрева [1-3].

Весь текст будет доступен после покупки

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы, изложены основные положения, выносимые на защиту, отражены вопросы апробации и достоверность полученных результатов.
В первой главе выполнен обзор публикаций по способам и устройствам нагрева изложниц разливочного конвейера, аналитическим и численным методам анализа электромагнитных и тепловых процессов в установках индукционного нагрева. Отмечены недостатки существующего способа газового нагрева изложниц разливочного конвейера [4].
Недостатки заключаются в следующем:
низкая скорость нагрева изложниц;
большие габариты, низкая надежность и высокая периодичность обслуживания системы с газовыми горелками;
неравномерность нагрева.
Ввиду указанных недостатков, система для предварительного нагрева изложниц с использованием газовых горелок считается устаревшей и не может обеспечить необходимые условия и характеристики для розлива жидкого металла [5-7].
Во второй главе проведены уравнения электромагнитных и тепловых процессов при индукционном нагреве металлических заготовок. По инженерной методике проведен расчет индуктора с использованием программного обеспечения Mathcad, результаты которого могут быть использованы для экспресс анализа основных параметров установки индукционного нагрева [8, 9].

Решение электромагнитной задачи в математической модели сводится к решению системы уравнений в двухмерной постановке относительно векторного магнитного потенциала [10].
С учетом гармонической постановки электромагнитной задачи уравнения можно переписать в комплексном виде:

?^2 A ?=-?_a ? ? (1)

?? ?=0 (2)

? ?=-j??A ? (3)

где ?=2?f – циклическая частота электромагнитного поля.
Магнитная индукция, напряженность электрического поля, напряженность магнитного поля и плотность тока в векторной форме определяются по формулам:

B ?=?A ? (4)

E ?=-j?A ? (5)

H ?=B ?/?_a (6)

? ?=?E ? (7)

Удельное значение выделяемой тепловой мощности находится как:

p_ЭМ=?E ?^2 (8)

Для того чтобы уравнения электромагнитного поля обладали единственным решением на систему уравнений (1 – 2) накладываются граничные условия. Принимаем, что расчетную область окружает среда с идеальными магнитными свойствами, тогда на границе расчетной области будут выполняться условия:
Для касательной компоненты векторного потенциала:

(?A_t)/?n=0 (9)

Для нормальной составляющей векторного потенциала:

A_n=0 (10)

Тепловые процессы в системе описываются уравнением сохранения энергии. Для моделирования теплопроводности используется Закон Фурье. Уравнение может принимать нелинейный вид, когда теплопроводность задается зависимой от температуры [11-14].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Muhlbauer A. History of Induction Heating & Melting. Essen: VulkanVerlag, 2008.
2. Pfeiffer H. Pocket Manual of Heat Processing. Essen: Vulkan-Verlag, 2008.
3. Dobrzanski L. A. Metaloznawstwo z podstawami nauki o materialach (Metallurgy and foundations of materials science). Warszawa, WNT, 1999. 602 p.
4. Патент РФ № 2014146976/02, 2014.11.21. Комплекс заливки жидкого металла в изложницы на конвейере // RU 2 578 272 C1 / Трусов Владимир Александрович.
5. Handbook of Induction Heating / V. Rudnev, D. Loveless, R. Cook, M. Black. New York: Marcel Dekker, 2003. 800 p.
6. Starck A. V., Muhlbauer, A., Kramer, C. Handbook of Thermoprocessing Technologies. Essen: Vulkan-Verlag, 2005.
7. А. И. Алиферов, Э. Бааке, Д. Барглик. Теоретические основы и аспекты электротехнологий. Физические принципы и реализация. Интенсивный курс Основы I. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2013. 359 с.
8. Теплопередача: учеб. пособие для вузов. 2-е изд. / под ред. В. С. Чередниченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. Ч. 1. Основы теории теплопередачи. 232 с.
9. Теплопередача: учеб. пособие для вузов / под ред. В. С. Чередниченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. Ч. 1. Основы теории теплопередачи. 371 с.
10. Теплопередача: учеб. пособие для вузов. 2-е изд. / под ред. В. С. Чередниченко, А. И. Алиферова. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. Ч. 2. Упражнения и задачи. 379 с.

Весь текст будет доступен после покупки