ПЕРЕМІШУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ РОЗПЛАВІВ ЯК ЗАСІБ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ АГРЕГАТУ «КІВШ-ПІЧ». Повідомлення 2. НОВИЙ МЕТОД ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПЕРЕМІШУВАННЯ МЕТАЛЕВОГО РОЗПЛАВУ В АГРЕГАТІ «КІВШ-ПІЧ»

Procesi littâ, 2023, Vol 2 (152), 3-15

Анотація

Вивчено особливості зносу вогнетривкої футеровки агрегату «ківш-піч», який працює в умовах металургійного мінізаводу, при інтенсивному перемішуванні рідкого металу газовими середовищами та електромагнітним полем. Установлено, що найбільш стресовими ділянками, стійкість яких визначає тривалість міжремонтної експлуатації ковша, є зона шлакового пояса, днище, а також бічна стінка, поблизу якої розташовується електромагнітний перемішувач. Розроблено рекомендації з відновлення робочого шару футеровки, сформульовано вимоги щодо раціоналізації режимів перемішування розплаву. Теоретично досліджено вплив електромагнітного перемішування на перебіг процесів тепломасопереносу в рідкометалевій ванні металургійних агрегатів, зокрема на гомогенізацію сплаву в режимі вільної турбулентності при введенні добавок.Запропоновано для впровадження в металургійних технологіях виплавки та доведення сплавів новий електромагнітний перемішувач конструкції ФТІМС НАН України, в основу дії якого покладено вплив на розплав пульсуючого магнітного поля, силові лінії якого однаково інтенсивно поширюються в горизонтальній та вертикальній площинах. Показано, що конструкція розробленого перемішувача, його живлення від електромережі промислової частоти 50 Гц, характер дії створюваного поля забезпечують простоту його виготовлення та експлуатації і таким чином надають йому суттєві техніко-економічні й технологічні переваги порівняно з відомими перемішувачами біжучого магнітного поля при тих же параметрах електромагнітних систем. Спільні дослідження фахівців ФТІМС НАН України та ІЕД НАН України з використанням математичного моделювання і натурних досліджень на алюмінієвому розплаві показали можливість реалізації широкого спектру режимів перемішування як за інтенсивністю, так і за характером руху рідкометалевого середовища. Таким чином, застосування створеного електромагнітного перемішувача в агрегаті «ківш-піч» дозволить суттєво розширити можливості доведення рідких сплавів за хімічним складом і температурою, особливо в умовах малих металургійних виробництв.

Список літератури

1. Смірнов О.М., Осипенко В.В., Семірягін С.В., Горюк М.С., Семенко А.Ю., Скоробагатько Ю.П. Перемішування металевих розплавів як засіб підвищення ефективності функціонування агрегатів «ківш-піч». Повідомлення 1. Способи та системи перемішування рідких сплавів у металургійних агрегатах (огляд). Процеси лиття. 2023. № 1 (151). С. 3–11.
2. Смирнов А.Н., Немсадзе Г.Г., Куберский С.В. Повышение стойкости футеровки сталеразливочных ковшей (Монография). Днепр: GIR-International, 2018. 205 с.
3. Смирнов А.Н., Цупрун А.Ю., Пимоненко В.А. и др Оптимизация работы ковшей для агрегата «печь-ковш» в условиях ДП «УБиВТ». Наукові праці Донецького національного технічного університету: Серія «Металургія». Вип. 40. С. 118–124.
4. Гридин С.В., Цупрун А.Ю., Минц А.Я. Математическое и физическое моделирование перемешивания металла в ковше при донной продувке аргоном. Металлургическая и горнорудная промышленность. № 10. С. 110–114.
5. Teng L. Effect of EMS on Inclusion Removal in Ladle Furnace for Specialty Steel Production. AISTech 2017 Proceedings. © 2017 by AIST. P. 1395–1402.
6. Сайт компанії «General Investment Resources (GIR) International» URL: www.gir.com.ua.
7. Тир Л.Л., Столов М.Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах. Москва: Металлургия, 1975. 224 с.
8. Тир Л.Л., Столов М. Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах: 2-ое изд., перераб. и доп. Москва: Металлургия, 1991. 280 с.
9. Исследования в области промышленного электронагрева: Сб. научн. тр. / ВНИИЭТО. Москва: Энергия, 1969. № 3. 308 с.
10. Столов М.Я., Левина М.Я. Процесс гомогенизации расплава при легировании в индукционных тигельных печах. Исследования в области промышленного электронагрева / ВНИИЭТО. Москва: Энергия, 1979. № 9. C. 91–98.
11. Булыгин Л.Л. XII Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Т. II: Тезисы докладов. Саласпилс: Институт физики АН ЛатвССР, 1987. С. 223–226.
12. Дубоделов В.И., Кочегура Н.М., Казачков С.П. и др. Воздействие движущейся жидкометаллической среды на твердожидкое состояние сплава. Литейные свойства сплавов. Кристаллизационные процессы в сплавах и отливках. Киев: Институт проблем литья АН УССР, 1972. С. 165–167.
13. Довбня В.Д., Дубоделов В.И., Полищук В.П. и др. К вопросу о комплексном использовании температурного и гидродинамического факторов для интенсификации литейных процессов в магнитодинамических установках. Тезисы докладов VII Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Рига, 1972. Ч. 3. С. 15–17.
14. Дубоделов В.И, Фикссен В.Н., Горюк М.С., Слажнев Н.А., Скоробагатько Ю.П. Современные устройства для электромагнитного перемешивания алюминиевых расплавов в печах и миксерах повышенной емкости. Металл и литье Украины. 2008. № 6. С. 12–18.
15. Dubodelov V. , Fikssen V., Slazhniev M., Gorshkov A., Goryuk M., Skorobagatko Yu. Development of Electromagnetic Stirrer of Pulsing Magnetic Field for Melting of Aluminium Alloys in Reverberatory Furnaces. Proceedings of the 6th International Conference on Electromagnetic Processing of Materials «EPM 2009». October 19–23, 2009. Dresden, Germany. P. 599–602.
16. Патент України № 113617. Електромагнітний перемішувач пульсуючого магнітного поля для рідких металів / Фікссен В.М., Дубодєлов В.І., Слажнєв М.А., Горюк М.С. (ФТІМСНАН України). МПК (2016.01) F27D 27/00, H05B 6/34, H05B 6/36, C22B 9/02, C21C 7/00.Заявл. 15.04.2013 р. № а 2013 04794. Опубл. 27.02.2017, Бюл. № 4.
17. Non ferrous casting — Equipment MHD Technology. Krasainie lẽjumi, Riga, Latvia. 2004.
18. The ABB Group. URL: https://new.abb.com/metals/abb-in-metals/offering/products/metallurgy-products
19. Кухлинг Х. Справочник по физике: Пре. С нем. 2-е изд. Москва: Мир, 1985. 520 с., ил.
20. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. Москва: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
21. Алюминий: свойства и физическое металловедение: Справ. изд. Пер. с англ. / Под ред. Хэтча Дж. Е. Москва: Металлургия, 1989. 422 с.
22. Арсентьев П.П., Коледов Л.А. Металлические расплавы и их свойства. Металлургия, 376 с.
23. Дубоделов В.И., Фикссен В.Н., Глухенький А.И., Гориславец Ю.М. МГД перемешиватели алюминиевых сплавов с пульсирующим магнитным полем. Технічна електродинаміка. № 1. С. 61–66.
24. Dubodelov V.I., Gorislavets Yu.M., A.I. Glukhenkii, Fikssen V. M.. Electromagnetic stirrer of liquid metal with alternate action of traveling and pulsating magnetic fields. Proceedings of the 8th International Conference on Electromagnetic Processing of Materials EPM2015. SIMAP Laboratory – EPM Group: 2015, ISBN 978-2-9553861-0-1. October 12-16, 2015. Cannes, France. P. 605–608.
25. Dubodelov V., Fikssen V., Gorislavets Y., Glukhenkyi A., Bondar O. Controlling of hydrodynamic and thermal state of melt while stirring with travelling and pulsing magnetic fields. Abstract 52 of the 10th PAMIR International Conference – Fundamental and Applied MHD, June 20–24, 2016, Cagliari, Italy.
26. Дубоделов В.И., Фикссен В.Н., Гориславец Ю.М., Глухенький А.И., Бондар А.И. Моделирование электромагнитного перемешивателя металлических расплавов под воздействием пульсирующего и бегущего магнитных полей. Процессы литья. 2016. № 4. С. 3–9.
27. Патент на корисну модель № 137596. Спосіб електромагнітного перемішування рідкого металу / МПК (2006) F27D 27/00 / Дубодєлов В.І., Гориславець Ю.М., Глухенький О.І., Горюк М.С., Фікссен В.М., Бондар О.І. Інститут електродинаміки (ІЕД) НАН України (UA). Заявл. 24.04.2019 № u201904455. Опубл. 25.10.2019, Бюл. № 20.