Содержание к диссертации
Введение
1. Установки литья в электюмагнитный кристаллизатор, методы математического моделирования тепловых и электромагнитных процессов 12
1.1. Постановка задачи и общие замечания 12
1.2. Устройство электромагнитного кристаллизатора 19
1.3. Источники питания электротехнологических установок 29
1.4. Математические методы моделирования электромагнитных кристаллизаторов 41
1.4.1. Математические модели процессов литья в электромагнитный кристаллизатор : 41
1.4 2. Численные методы математического моделирования 49
1.4.3. Пакеты прикладных программ для математического моделирования в электротехнологии 52
1.5. Выводы по главе 57
2. Математическое моделирование физических процессов в электромагнитном кристаллизаторе 58
2.1. Анализ электромагнитного поля кристаллизатора 58
2.1.1. Постановка задачи и основные допущения 58
2.1.2. Математическая модель электромагнитного кристаллизатора 61
2.1.3. Результаты математического моделирования 70
2.2. Анализ процессов теплообмена в электромагнитном кристаллизаторе 84
2.2.1. Постановка задачи и основные допущения 84
2.2.2. Математическая модель процесса кристаллизации 89
2.2.3. Результаты математического моделирования 95
2.3. Выводы по главе 97
3. Экспериментальная установка для получения прутка из сплавов алюминия на основе электромагнитного кристаллизатора 98
3.1. Общие описание установки 98
3.2. Литейная машина 98
3.3. Печь для приготовления расплава 100
3.4. Электромагнитный кристаллизатор 106
3.5. Рабочие характеристики согласующего контура 112
3.6. Выводы по главе 120
4. Технологические параметры литья прутка из алюминиевых сплавов в электромагнитный кристаллизатор 121
4.1. Общие замечания 121
4.2. Рекомендации по проектированию индукционной установки для получения прутковой заготовки диаметром 9-25 мм 121
4.3. Подготовка к работе 123
4.4. Начало литья 124
4.5. Технологические параметры процесса литья 125
4.6.Сравнение результатов теоретического исследования с результатами эксперимента 127
4.7. Выводы по главе 129
Заключение 130
Литература 130
Приложения 140
- Источники питания электротехнологических установок
- Математическая модель электромагнитного кристаллизатора
- Электромагнитный кристаллизатор
- Рекомендации по проектированию индукционной установки для получения прутковой заготовки диаметром 9-25 мм
Введение к работе
Актуальность работы. Алюминий и его сплавы, благодаря своим технико-эксплуатационным характеристикам, нашли широкое применение в машиностроении, электроэнергетике, транспорте и других отраслях современной промышленности. Особое место в структуре производства занимает проволока из алюминия и его сплавов. Из алюминиевой проволоки изготавливаются линии электропередач и силовые кабели, проволока из конструкционных сплавов необходима для производства крепежа, заготовок для штамповки и точения мелких деталей и т.д Потребителями сварочной и заклепочной проволоки являются предприятия аэрокосмической отрасли, оборонной промышленности, транспортного машиностроения.
Заготовкой для проволоки служит пруток или горячедеформированная катанка, для производства которых на сегодняшний день существует несколько технологических схем, применяющихся в основном в зависимости от пластичности обрабатываемого материала.
При изготовлении прутка из высокопластичных материалов, применяют технологическую схему, включающую в себя совмещенное литье и последующую прокатку непрерывно литой заготовки. При повышении твердости сплава, производительность схемы резко снижается из-за увеличения числа проходов заготовки через прокатный стан и дополнительного отжига между проходами.
В связи с этим, актуальной является задача создания высокопроизводительного оборудования для получения непрерывно литого слитка с поперечным сечением, близким к конечному сечению прутковой заготовки, что позволит уменьшить количество операций по механическому воздействию на слиток и повысить производительность процесса получения прутка из твердых сплавов. Одним из перспективных направлений, является непрерывная разливка алюминиевых сплавов в заготовки малого поперечного сечения с использованием электромагнитных кристаллизаторов (ЭМК).
ЭМК является сложным электротехническим устройством, формирование слитка в котором сопровождается электромагнитными, гидродинамическими и тепловыми процессами с фазовыми переходами. Поэтому разработка и создание такого устройства требует глубокого теоретического исследования физических процессов, протекающих при его эксплуатации.
Большинство работ, посвященных теоретическому исследованию ЭМК, приходится на 70-е годы 20-го века. Математические модели, представленные в работах, основаны на аналитических методах, поэтому при их построении авторами приняты допущения, не позволяющие в полной мере учесть особенности рассматриваемого устройства.
Сегодня, благодаря развитию математического аппарата и возможностей
вычислительной техники, большое значение, при проведении теоретических
исследований, приобрели численные методы, позволяющие наиболее полно
учесть характерные особенности физических процессов протекающих в ЭМК.
""Диссертациявыполнена при научной консультации к.т.н. М.В. Первухина
Поэтому развитие методов теоретического исследования физических процессов в ЭМК, заключающееся в разработке математических моделей, ориентированных на использование численных методов, является актуальной научной задачей.
Объект исследования - индукционная установка с ЭМК, предназначенная для получения прутка из твердых алюминиевых сплавов.
Предмет исследования - электромагнитные и тепловые процессы, протекающие в системе «индуктор — слиток» ЭМК, их взаимосвязь с конструктивными параметрами и режимами работы установки.
Целью диссертационной работы является выявление закономерностей преобразования энергии в системе «индуктор - слиток» ЭМК, лежащих в основе проектирования индукционной установки для получения слитков из алюминия и его сплавов с поперечным сечением до 25 мм.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
анализ методов получения алюминиевых прутковых заготовок на предприятиях металлургической промышленности и обоснование возможности применения ЭМК в составе литейно-прокатных агрегатов для получения прутка из твердых сплавов алюминия;
построение математических моделей для анализа
электромагнитных и тепловых процессов протекающих в системе «индуктор-слиток» ЭМК
исследование влияния конструкции электромагнитного кристаллизатора и его энергетических характеристик на формирования слитка;
разработка и создание экспериментальной установки для получения прутка из алюминия и его сплавов с помощью ЭМК;
проведение сравнения результатов расчета с данными, полученными на экспериментальной установке.
Методы исследований. Математическое моделирование
электромагнитных и тепловых полей осуществлялось численными методами анализа с применением методов вычислительной математики. При составлении программ использовался алгоритмический язык Fortran Power Station 4 О Визуализация расчетов осуществлялась с помощью программ MathCAD 2000 и Microsoft Excel. Экспериментальные исследования проведены на литейной установке с использованием реальных алюминиевых сплавов. Основные результаты:
-
Математические модели, алгоритмы и программы анализа электромагнитных и тепловых процессов в системе «индуктор-слиток» ЭМК.
-
Дифференциальные и интегральные характеристики индукционной установки для литья слитков малого поперечного сечения.
-
Экспериментальная индукционная установка с ЭМК и результаты исследования новой технологии получения прутков из алюминия и его сплавов.
4. Рекомендации по проектированию и созданию индукционной
промышленной установки с ЭМК для получения алюминиевых слитков с малым поперечным сечением.
Научная новизна диссертационной работы:
на основе метода дискретизации свойств сред разработана математическая модель электромагнитных процессов в системе «индуктор-слиток», определены ее дифференциальные и интегральные характеристики;
на основе метода конечных разностей разработана математическая модель и решена задача нестационарной теплопроводности для кристаллизующегося в магнитном поле слитка;
определены зависимости параметров электромагнитного кристаллизатора и режимы его работы на условия формирования слитка.
Значение для теории состоит в совместном анализе электромагнитных и тепловых процессов при формировании слитка в магнитном поле. Значение работы для практики:
разработаны алгоритмы и написаны программы математического моделирования электромагнитных и тепловых процессов при литье алюминиевых сплавов в ЭМК;
предложена конструкция ЭМК для литья слитков малого поперечного сечения;
создана экспериментальная установка на основе ЭМК для получения прутковых заготовок из алюминиевых сплавов.
Достоверность результатов работы подтверждается путем сравнения результатов вычислительного эксперимента с результатами исследований проведенных на экспериментальной установке. Реализация результатов работы.
Результаты диссертационной работы получены в рамках НИОКР кафедры «Электротехнология и электротехника» КГТУ и «Научно-производственного центра Магнитной гидродинамики» по заказу ОАО «Красноярский металлургический завод». Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе студентов специальности 180500 - «Электротехнологические установки и системы». Внедрение результатов диссертационной работы подтверждается соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Нагрев электромагнитными источниками» (22-25 июня 2004,. г. Падуя, Италия).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 6 научных работах из которых 1 депонированная статья и 5 статей в сборнике научных трудов.
Личный вклад автора в результаты работ, опубликованных в соавторстве, состоит в разработке математических моделей, алгоритмов и программ, проведении вычислительных процессов, организации и проведении экспериментальных исследований.
Структура и объем диссертации. Результаты работы изложены на_
Источники питания электротехнологических установок
Индуктивный характер нагрузки с малым коэффициентом мощности позволяет при выборе оборудования и электрической схемы питания ЭМК ориентироваться на электрооборудование для установок индукционного нагрева [2, 5, 8]. Установками индукционного нагрева называют электротермические устройства, предназначенные для нагрева или плавки тех или иных материалов в переменном магнитном поле. Они используются для сквозного нагрева под пластическую деформацию и термообработку; поверхностную закалку; сварку, пайку, наплавку и др. [102, 103].
По диапазону частот питающего напряжения индукционные установки делятся на [102]: 1. установки промышленной частоты, питающиеся от сети 50 Гц непосредственно или через специальные понижающие трансформаторы; 2. установки средней или повышенной частоты (150 — 66000 Гц); 3. высокочастотные установки, питающиеся от напряжения частотой 440 кГц и выше. Выбор частоты является одним из важнейших шагов при проектировании установок индукционного нагрева, Оптимальное значение частоты определяется видом процесса и размерами нагреваемых изделий. В установках для сквозного нагрева оптимальный диапазон частот лежит в пределах от 0.05 до 25 кГц для нагрева стальных изделий, и от 0,05 до 450 кГц для нагрева немагнитных материалов. В обоих случаях, большие значения частот применяются для меньших размеров нагреваемых объектов. В процессах поверхностной закалки, чтобы получить требуемые небольшие глубины проникновения, используются в основном средние частоты 3-50 кГц или высокие 400 - 500 кГц. Глубина проникновения тока в большинстве случаев лежит в пределах 0,25 - 5 мм, поэтому только частота 450 кГц перекрывает весь этот диапазон и используется наиболее широко [71, 102].
Источники питания (ИП), являясь промежуточным звеном между сетью промышленной частоты и установкой индукционного нагрева, определяют энергетические параметры установки. Их характеристики определяют как экономическую целесообразность электротехнологических процессов, так и энергопотребление. Для установок индукционного нагрева требуются источники питания, регулирующие частоту в диапазоне 50 Гц - 100 МГц. Их мощность также варьируется в широких пределах [70, 71]. В качестве ИП повышенной и высокой частоты применяются тиристорные и транзисторные статические преобразователи частоты [70, 71, 72, 102, 103].
Тиристорные преобразователи охватывают диапазон частот до 10 кГц при мощностях до 10 МВт. Они применяются для питания индукционных тигельных печей в области частоты от 250 до 1000 Гц и мощностей от 200 до 4000 кВт. Для питания установок сквозного индукционного нагрева под пластическую деформацию с частотой от 500 до 4000 Гц при мощностях от 60 до 1600 кВт [71] и для питания индукционных установок поверхностной закалки и отжига с частотой 10 кГц и мощностью от 60 до 250 кВт [71].
При изготовлении источников питания с частотой выше 10 кГц применяются мощные биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или силовые полевые транзисторы - MOSFET. Для получения частоты выходного напряжения выше диапазона 400 - 800 кГц применяются ламповые генераторы [71, 72].
Генерация токов повышенной частоты от 250 Гц до 10 кГц осуществляется почти исключительно тиристорньши преобразователями частоты. По сравнению с электромашинными преобразователями тиристорные позволяют на 20-25 % экономить электроэнергию из-за более высокого к.п.д. (92-97 %), Дополнительная экономия получается из-за более низких эксплуатационных затрат и расходов по техническому обслуживанию [71].
До недавнего времени область частот от 10 кГц до 100 кГц практически не использовалась из-за отсутствия приемлемых источников питания. Для генерации частот выше 100 кГц до настоящего времени используются ламповые генераторы при мощностях от нескольких сотен Вт до 600 кВт и выше. Современные ламповые генераторы для электротехнологических процессов охватывают диапазон частот 0,44-27 МГц и диапазон мощностей 20-2000 кВт [71].
Благодаря созданию новых, полностью управляемых полупроводниковых приборов, таких как силовые полевые транзисторы и силовые биполярные транзисторы с изолированным затвором, открылись новые возможности для разработки полупроводниковых генераторов в области частот от 10 кГц до нескольких МГц. Они применяются для питания установок индукционного нагрева, сварки, отжига, закалки и специальных задач в области частот от 50 до 300 кГц при мощностях от нескольких Вт дс 1200 кВт [71]. Расширяется использование высокочастотных генераторов на базе силовых IGBT транзисторов в области частот от 10 до 150 кГц при мощностях от 1 кВт до нескольких МВт в установках индукционного нагрева. Силовые транзисторы являются полупроводниковыми приборами, управляемыми напряжением, поэтому затраты на управление в транзисторном преобразователе по сравнению с тиристорными оказываются более низкими. Ожидается, что параллельные резонансные инверторы на базе IGBT транзисторов полностью заменят тиристорные преобразователи в области повышенной частоты от 1000 Гц до 100 кГц и выше [71, 72].
Математическая модель электромагнитного кристаллизатора
В настоящее время рынок программного обеспечения заполнен множеством коммерческих прикладных программ, используемых при математическом моделировании оборудования самого различного назначения. По универсальности и уровню решаемых задач эти программы можно разделить на три группы.
К первой, наиболее распространенной группе относятся прикладные программы, реализующие определенные методы решения различных математических задач и объединенные в библиотеку программ. В библиотеку программ входят решения уравнений электромагнитного поля, уравнений теплопроводности, массообмена и др. Как правило, такие программы обладают удобным интерфейсом, широкими возможностями представления результатов моделирования и возможностью совместной работы с различными системами САПР, например, такими как AutoCAD, Sol id Works и др.
Наиболее популярными коммерческими программами, относящимися к первой группе, являются такие пакеты как ANSYS, ELCUT, FLUX2D и FLTJX3D, Maxwell 2D, STAR CD и др. [81, 82, 83].
ANSYS является многоцелевым конечно-элементным пакетом для проведения анализа в широком круге инженерных задач, таких как: прочность, электромагнетизм, динамика жидкостей и газов, теплообмен и др. [77, 78, 81, 82]. Его отличительной чертой является универсальность, возможность работы на персональном компьютере, интеграция практически со всеми известными CAD/CAM/CAE - системами. ANSYS дает возможность решения связанных многодисциплинарных задач в рамках одной программы и модели. На сегодняшний день это один из самых популярных пакетов программ среди инженеров в нашей стране и за рубежом.
Для решения задач определенного характера (электромагнитные, тепловые, гидродинамические и др.) ANSYS содержит ряд встроенных модулей. К таким модулям можно отнести ANSYS/Emag -электромагнитный модуль, позволяющий решать задачи в двумерной и трехмерной постановке, В основе анализа задач электромагнетизма лежит решение системы уравнений Максвелла. В зависимости от типа решаемой задачи базовая система уравнений упрощается, что существенно экономит время расчета и машинные ресурсы. Модуль содержит встроенный язык программирования - ADPL, созданный на основе Фортрана. Модуль позволяет решать задачи электростатики, магнитостатики, задачи постоянных токов, низкочастотный и высокочастотный гармонический анализ, анализ переходных процессов. Задачи решаются с учетом нелинейности и анизотропии свойств материалов.
Для решения несложных инженерных задач альтернативой ANSYS может стать комплекс программ ELCUT, созданный и распространяемый отечественными разработчиками [75, 76, 84], Программа ELCUT предназначена для инженерного моделирования электромагнитных, тепловых и механических задач методом конечных элементов. Программу отличает дружественный пользовательский интерфейс, простота описания моделей, широкие аналитические возможности. Алгоритм решения, основанный на методе геометрической декомпозиции, обеспечивает высокую производительность даже на персональных компьютерах. Основным его достоинством является сочетание высоких эксплуатационных свойств с низкой ценой продукта. Он не требует дорогостоящих компьютеров или большого дискового пространства, однако обеспечивает решение больших задач с высокой точностью за короткое время. Недостатком ELCUT является невозможность решения задач в трехмерной постановке; отсутствие возможности решения нестационарных тепловых задач; при решении магнитных задач переменных и постоянных токов не учитывается внешняя цепь.
Пакеты FLUX2D и FLUX3D представляет собой конечно - элементные программы для анализа электромагнитных и тепловых процессов в двумерной и трехмерной постановке соответственно [83].
Помимо таких универсальных пакетов, как ANSYS и ELCUT, на рынке есть ряд специализированных программ, таких как Maxwell 2D, STAR CD и др. Maxwell 2D программа для расчета несложных электромагнитных расчетов в двумерной постановке. Применяется для моделирования устройств, в которых можно с допустимой погрешностью пренебречь трехмерностью электромагнитного поля. Программа отличается предельной простотой интерфейса [82].
STAR-CD - программный комплекс, предназначенный для решения комплекса задач механики жидкостей и газов, входит в число лидирующих пакетов, обеспечивая моделирование реальных промышленных задач высочайшей степени геометрической сложности [82].
Ко второй группе относятся программы, с помощью которых моделируются процессы, характерные для тех или иных установок определенного типа. С целью получения простых быстродействующих алгоритмов такие программы позволяют учесть только основные, наиболее характерные особенности рассматриваемых устройств.
К программам этой группы можно отнести пакет ELTA [80]. Программа ELTA разработана для анализа процессов при нагреве в цилиндрической или плоской индукционной системе, содержащей магнитную и немагнитную, а так же полую и многослойную загрузку. Программа позволяет рассчитывать индукционные системы объемного нагрева, индукционной поверхностной закалки с выдержкой и многостадийным циклом, косвенного индукционного нагрева металлов в контакте с непроводящими материалами. ELTA обеспечивает вычисление электромагнитных и тепловых полей при индукционном нагреве в одномерной постановке.
К третьей группе относятся узкоспециализированные программы, предназначенные для расчета отдельных конструктивных элементов или каких-либо частных процессов. Такие программы реализованы с помощью довольно сложных алгоритмов, требующих тщательной подготовки исходных данных и могут использоваться для расчета элементов или процессов только одного типа.
Пакеты прикладных программ позволяют существенно сократить время, затрачиваемое на разработку алгоритмов и написание программ для решения инженерных и научных задач. Помимо этого специалисты широкого профиля в области электротермии и электротехнологии (не программисты) могут с помощью персональных ЭВМ самостоятельно решать необходимые задачи проектирования. Это особенно важно, поскольку с ростом технических требований к разрабатываемым устройствам резко увеличивается поток задач, которые необходимо решать на ЭВМ.
Электромагнитный кристаллизатор
Электромагнитный кристаллизатор (рис. 3.10), представляет собой медный водоохлаждаемый одновитковый индуктор с внутренним диаметром 40 мм и высотой 20 мм. Из печи в электромагнитный кристаллизатор сплав подается посредством литейной оснастки.
Индуктивный характер нагрузки с малым коэффициентом мощности позволяет при выборе электрической схемы и оборудования питающего электромагнитный кристаллизатор ориентироваться на электрооборудование для питания установок индукционного нагрева.
Для отработки технологии непрерывного литья в электромагнитный кристаллизатор разработана электрическая схема питания кристаллизатора, состоящая из высокочастотного транзисторного генератора ВГТ2-25/66 и последовательно - параллельного силового контура (рис. 3.11) нагрузкой которого является электромагнитный кристаллизатор. На рисунке представлена часть установки, содержащая электромагнитный кристаллизатор 1, установленный над шахтой литейной машины, согласующего трансформатора 2 и батарею конденсаторов 3.
Питание электромагнитного кристаллизатора осуществляется током повышенной частоты. В качестве источника питания используется транзисторный генератор ВГТ2-25/66 номинальной мощностью 25 кВт (рис. 3.12). На вход генератора подается трехфазное синусоидальное напряжение 380 В частотой 50 Гц. На выходе генератора напряжение составляет 600 В. Диапазон изменения частоты на выходе генератора составляет 50-100 кГц.
Транзисторный преобразователь частоты ВГТ2-25/66 с промежуточным звеном постоянного тока состоит из выпрямителя, фильтра и резонансного инвертора напряжения. Инвертор генератора (рис. 3.13) собран по мостовой схеме, выполненной на силовых биполярных транзисторах S1 - S4 (IRFPE50). Конденсаторы CI - С4 образуют искусственную точку, дающую напряжение на каждом плече моста 250 В. Из-за неизбежной разницы в технических параметрах конденсаторов, включенных в различные плечи моста, параллельно конденсаторам включаются резисторы Rl, R2, R35, R36. Для отвода не скомпенсированной реактивной мощности из цепи нагрузки, параллельно транзисторам включены ветви обратных диодов VI - V8, V49 - V56 (КД213А). Через обратные диоды происходит циркуляция избытка реактивной мощности между активно-индуктивной нагрузкой и конденсаторами фильтра С5 и Сб. Базовая цепь транзистора содержит стабилитроны V25 - V32 (2С516Б) для поддержания импульсов управляющего напряжения в допустимых пределах. Нагрузочная цепь рассматриваемого генератора может быть выполнена в двух вариантах:
1. Согласующий контур может быть последовательным, состоящим из конденсаторной батареи и индуктора (или индуктора с трансформатором). Такой вариант целесообразен при добротности индуктора Q .3, так как напряжение на индукторе (первичной обмотке трансформатора) и компенсирующей батарее конденсаторов в режиме, близком к резонансу возрастет в Q раз по сравнению с напряжением, приложенным к согласующему контуру.
2. Контур может быть выполнен сочетанием последовательного и параллельного контуров (последовательно-параллельный контур). Последовательный контур должен состоять из конденсаторной батареи суммарной емкостью ОД мкФ и плавно изменяющейся индуктивности 64 мкГн. В этом случае параллельный контур должен состоять из индуктора и компенсирующей конденсаторной батареи.
В установке для согласования параметров индуктора с параметрами источника питания использован последовательно-параллельный контур (рис.3.14, рис. 3.15), состоящий из водоохлаждаемого дросселя L1, последовательной батареи конденсаторов К78-2-1000В (CI - С64), общей емкостью 150.9 нФ, параллельной батареи конденсаторов К78-21А-500В (С65 - С67), общей емкостью 4.1 мкФ, и согласующего трансформатора ТС1 (ТІ) с шестью отпайками для регулирования напряжения на нагрузке. Ввиду того, что в параллельном контуре протекают большие токи, порядка 1-1,5 кА проводящие элементы охлаждаются водой.
Рекомендации по проектированию индукционной установки для получения прутковой заготовки диаметром 9-25 мм
При выборе габаритных размеров ЭМК необходимо руководствоваться следующими факторами: размерами получаемых слитков, энергетическими затратами на производство слитка и удобством подачи металла в кристаллизатор.
Наилучшие энергетические характеристики имеет индукционная установка, в которой внутренний диаметр ЭМК имеет размеры, близкие к размерам отливаемых слитков. Проведенные на экспериментальной установке исследования показали, что при заданном диаметре слитков, внутренний диаметр индуктора должен лежать в диапазоне (it2 1,4)0 , причем большие значения в представленном диапазоне необходимо принимать для слитков меньшего поперечного сечения с целью обеспечения удобства подачи металла в ЭМК. При переходе литья от слитков больших диаметром на слитки с меньшим диаметром если их диаметры отличаются не более чем на 30%, литье можно вести без смены кристаллизатора, что не приведет к существенному ухудшению энергетических характеристик установки.
Высота индуктирующего провода определяется энергетическими показателями установки. Как показали проведенные исследования на экспериментальной установке, для удобства процесса литья, простоты изготовления и эксплуатации высота индуктора находится в пределах 15-20 мм.
Согласующий контур должен иметь возможность настройки в рабочий режим для каждого размера отливаемых слитков и позволять плавную регулировку тока на выходе генератора. При литье слитков в один индуктор для всех типоразмеров отливаемых слитков (9-2 5мм) достаточно иметь генератор мощностью 15 кВт с частотой питающего напряжения 66 ±6,6 кГц. Так как большое количество энергии теряется в согласующем контуре кристаллизатора, то с точки зрения повышения энергетической эффективности целесообразно проводить литье в группу индукторов питающихся от одного источника питания [S].
В области действия магнитного поля индуктора, не должно находиться электропроводящих частей каркаса и конструкционных элементов установки. Если элементы литейной оснастки имеют электропроводящие части, то расстояние от индуктора до них должно быть не менее 5 см - это необходимо для уменьшения потерь энергии от наведенных токов. Высота жидкого металла над индуктором должна быть минимально возможной.
Процесс получения прутковой заготовки на литейном агрегате с ЭМК включает несколько этапов: подготовка к работе, начало литья и непосредственно литье с технологическими параметрами. Рассмотрим отдельно каждый из этапов.Подготовка ЭМК к работе является первым, наиболее важным этапом, от которого зависит успешное проведение процесса литья.
Перед установкой индуктора ЭМК на литейный агрегат необходимо проверить правильность крепления и установки индуктора, форму, изоляцию по всему периметру индуктирующего витка и между токоподводящими шинами, равномерность подачи охлаждающей жидкости.
Литейная машина должна обеспечивать плавное, без смещений и скачков опускание платформы. Не допускается отклонение стола литейной машины от вертикальной оси. Индуктор устанавливается строго горизонтально при помощи специального уровня. При неправильной установке индуктора ЭМК происходит перекос индуктора и водяного коллектора, что приводит к несимметрии магнитного поля и смещению пояса охлаждения слитка относительно горизонтальной плоскости. В результате этого, жидкая зона слитка перемещается в сторону более низко расположенной части индуктирующего витка и отверстий водяного коллектора. Так как в этом месте из - за понижения пояса охлаждения увеличивается высота жидкой зоны, это приводит к искажению формы слитка и его неравномерному охлаждению. Несимметрия магнитного поля и разная высота жидкой зоны по периметру слитка являются причиной неодинаковых условий формирования слитка и характера циркуляции в жидкой зоне, что способствует образованию неоднородностей в его структуре.
Перед началом литья необходимо проверить равномерность распределения воды по периметру слитка. Не допускаются местные перерывы при подаче воды. На входе в водораспределительные каналы охлаждения ЭМК необходима установка фильтра для предварительной очистки воды. Давление воды в процессе литья должно оставаться постоянным. Затравка для литья, имеющая диаметр несколько больший, чем диаметр отливаемого слитка, вводится внутрь индуктора до уровня его верхнего среза. Зазор между стенками индуктора и затравкой должен быть одинаковым по всему периметру.
Перед включением установки в рабочий режим источник питания ЭМК включается в режим настройки, т.е. когда на вход блока согласования от источника питания подается пониженное напряжение (60 вольт). При этом производится настройка параметров блока согласования на рабочий режим посредством изменения индуктивности в последовательной части контура, емкости батареи конденсаторов в параллельной части блока и коэффициента трансформации в согласующем трансформаторе. После настройки источника питания и блока согласования установка готова к включению в рабочем режиме.
