АНАЛІЗ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО РАФІНУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ РОЗПЛАВІВ ВІД НЕМЕТАЛЕВИХ ВКРАПЛЕНЬ У ПІНОКЕРАМІЧНИХ ФІЛЬТРАХ

Анотація

На основі аналізу способів організації електромагнітних впливів на процес затримки неметалевих вкраплень в порах пінокерамічних фільтрів при фільтрації рідких сплавів визначено перспективність застосування схеми схрещення під прямим кутом постійних магнітного та електричних полів, дія яких підсилює гравітаційну седиментацію часток у напрямку неелектропровідних стінок пор та закріпленню на них вкраплень. Показано, що непрямолінійність русла пор і нерівномірність їх поперекових перетинів по всій довжині русла суттєво впливає на зміну як напрямку електроструму, так і його локальних щільностей.

На відміну від цього, силові лінії однорідного магнітного поля, для яких фільтр і гетерогенний розплав є майже однорідним середовищем за магнітною проникністю, не зазнають викривлень. Визначено, що такі особливості впливають на силову електромагнітну дію, яка генерує в потоці розплаву в порах фільтра локальні циркуляційні і гвинтові рухи, що сприяють затримці неметалевих вкраплень у порах фільтра, особливо в зонах заглиблень у стінках пор.

Складність протікання фізичних процесів електромагнітного рафінування рідких сплавів від неметалевих вкраплень може певною мірою бути досліджена на фізичних моделях. На основі теорії подібності розрахована фізична модель фільтрації у стандартному пінокерамічному фільтрі Ceralu® Al₂O₃ з високою хімічною стійкістю фірми Drach (Німеччина) алюмінієвого розплаву, отриманого із забрудненої неметалевими вкрапленнями шихти при накладанні постійних магнітного та електричного полів. Визначено основні критерії, що характеризують кінематику частинок у потоці розплаву під дією сили тяжіння (Рейнольдса і Фруда), та забезпечено умову їх ідентичності для фізичної моделі і натурної системи. Також реалізовано подібність синергетичної дії сил тяжіння та електромагнітного впливу на неелектропровідну частинку в електропровідному розплаві у модельній та натурній системі. На цій основі були розраховані масштабні коефіцієнти фізичної моделі протікання порами фільтра алюмінієвого розплаву та електромагнітного впливу на процес фільтрації.