Бестигельная плавка титана в переменном электромагнитном поле
Аннотация
Статья посвящена разработке технологии получения в переменном электромагнитном поле жидкой фазы металла внутри цилиндрического слитка из титановых сплавов с сохранением твёрдой оболочки, защищающей жидкий металл от контакта с внешней средой. Явление образования внутри цилиндра жидкой фазы титановых сплавов было предсказано на численной модели и подтверждено экспериментальными исследованиями. Численная модель сочетает в себе тесно связанные электромагнитные, термодинамические, гидродинамические и механические процессы. Уникальное сочетание теплофизических свойств титана с воздействием переменного электро-магнитного поля в индукторе позволяет получить до 90 % общей массы титановой цилиндрической заготовки в жидкой фазе. Определены принципы выбора частоты тока, конструкции индуктора и режимов нагрева и плавки. Особую роль в достижении этого результата играют магнитогидродинамические эффекты после начала расплавления. Экспериментальные исследования подтвердили результаты численного моделирования
Литература
2. Андреев А.Л. и др. Плавка и литье титановых сплавов. М.: Металлургия, 1978, 383 с.
3. Крапухин В.В. Печи для цветных и редких металлов. М.: Металлургия, 1993, 416 с.
4. Волохонский Л.А. Вакуумные дуговые печи. М.: Энергоатомиздат, 1985, 232 с.
5. Muehlbauer A. History of Induction Heating and Melting. Essen: Vulkan-Verlag, 2008, 202 p.
6. Gubchenko A.P. Metal Melting and Crystallization in an Electromagnetic Crucible on a Support. – Magnetohydrodynamics, 1986, vol. 22, No. 1, pp 113–117.
7. Сайт компании ALD [Электрон. ресурс], URL: http://www.ald-vt.ru (дата обращения 14.08.2023).
8. Постыляков А.Ю., Шварц Д.Л., Михайленко А.М. Определение коэффициента излучения титановых сплавов ВИ-0 и ВТ6 после нагрева при повышенных температурах. – XII Конгресс прокатчиков, Выкса, 2019, с. 242–246.
9. Шамов А.Н., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. Л.: Машиностроение, 1974, 280 с.
10. Demidovich V., Rastvorova I. Precise Induction Heating of Ti and Zr. – Journal of Electromagnetic Analysis and Application, 2014, vol. 6(13), pp. 404–412, DOI:10.4236/jemaa.2014.613042.
11. Масликов П.А. Исследование условий получения жидкой фазы титановых сплавов внутри цилиндрических тел при индукционном нагреве: автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2014, 19 с.
12. Хацаюк М.Ю. Теория и моделирование магнитогидродинамических процессов в электротехнологических комплексах металлургического назначения: автореф. дис. … доктора техн. наук. СПб., 2020, 39 с.
13. Гецелев З.Н. О формировании жидкого металла магнитным полем при непрерывном литье. – Магнитная гидродинамика, 1972, № 4, с. 152–154.
14. Гецелев 3.Н. и др. Непрерывное литье в электромагнитный кристаллизатор. М.: Металлургия, 1983, 152 с.
15. Pervukhin M.V. et al. Mathematic Simulation of Electro-magnetic and Thermal Hydrodynamic Processes in the “Inductor-Ingot” System of an Electromagnetic Mould. – Magnetohydrodynamics, 2011, vol. 47, No. 1, pp. 79–88.
16. Передовые производственные технологии: возможности для России. Экспертно-аналитический доклад / под ред. А.И. Боровкова. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2020, 436 с.
17. Demidovich V.B. Computer Simulation and Optimal Designing of Energy-Saving Technologies of the Induction Heating of Metals. – Thermal Engineering, 2012, vol. 59, No. 14, pp. 1023–1034, DOI: 10.1134/S0040601512140030.
18. Демирчян К.С., Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. М.: Высшая школа, 1986, 239 с.
19. Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. М.: Мир, 1986, 229 с.
20. Тозони О.В. Метод вторичных источников в электротехнике. М.: Энергия, 1975, 295 с.
21. Демидович В.Б. Цифровое моделирование электромагнитных процессов в технологических индукционных устройствах. – Электричество, 2021, № 7, с. 26–32.
22. Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984, 150 с.
23. Недопекин Ф.В., Белоусов В.В. Моделирование гидродинамических и тепломассообменных процессов в металлургических технологиях. – Вестник удмуртского университета. Серия физика и химия, 2008, № 1, с. 189–199.
24. Демидович В.Б. и др. Численное моделирование бестигельного плавления титанового сплава в переменном электромагнитном поле. – Известия РАН. Энергетика, 2015, № 6, с. 52–62.
