Розробка енергозберігаючої технології перегрівання чавуну при електромагнітній розливці

С помощью разработанной математической модели, которая основана на фундаментальных закономерностях механики сплошной среды, были изучены тепловые режимы работы магнитодинамической установки при её запуске в эксплуатацию, выдержке, нагреве и разливке чугуна. Разработана технология запуска установки, включающая спекание её огнеупорной футеровки, определено влияние параметров электромагнитных систем на тепловое состояние металла. Установлено, что увеличение температуры с 1250 С до 1500 С и массы с 1500 до 4000 кг находящегося в установке чугуна приводит к росту теплопотерь в 3,5 раза.

Исследования подтвердили, что для стабилизации температуры разливки необходимо осуществлять управление параметрами электромагнитных систем магнитодинамической установки в зависимости от расходных характеристик процесса разливки. Показано, что применение новой технологии при разливке порций чугуна массой 10500 кг позволяет сократить расход энергоресурсов на 2840% по сравнению с традиционной технологией, когда вся масса находящегося в установке металла выдерживается при температуре его разливки.

Доказана необходимость разработки нового класса магнитодинамических устройств с электрической мощностью до 2000 кВт и полезной ёмкостью не менее 10000 кг жидкого металла, позволяющих производить перегрев и разливку чугуна в крупных цехах производительностью более 20 т/ч.

Адекватность разработанной математической модели подтверждается данными натурных исследований на действующей магнитодинамической установке в чугунолитейном цехе.

Разработана новая энергосберегающая технология индукционного перегрева чугуна при его электромагнитной разливке с применением магнитодинамического миксера. Для реализации указанной технологии разработаны: 1) номограмма, связывающая параметры электромагнитных систем магнитодинамического миксера (мощность индуктора от 0 до 1000 кВт и электромагнита от 0 до 60 кВт) с тепловыми (перегрев чугун от температуры выдержки до температуры разливки, причем величина перегрева может достигать 200 С) и расходными (масса порции чугуна 10 500 кг и массовый расход при разливке 110 кг/с) характеристиками процесса разливки; 2) алгоритм и схема организации процесса получения чугунного литья с применением магнитодинамического миксера, предусматривающая обязательное применение компьютерной техники и соответствующих программных продуктов.

Эффективность предложенной технологии подтверждена результатами опытнопромышленной проверки на действующей магнитодинамической установке в условиях чугунолитейного цеха, а также результатами её техникоэкономической оценки, предложены перспективные направления развития разработанной технологии и оборудования для её реализации.

Ключевые слова: энергосберегающая технология, чугун, индукционный перегрев, электромагнитная разливка, магнитодинамический миксер, дифференцированный нагрев, температура, параметры электромагнитных систем, массовый расход металла при разливке.

Abstract

Goryuk M. S. Developing of the energysaving technology for overheating of cast iron at its electromagnetic pouring. - Typescript.

The thesis for scientific degree of candidate of technical sciences is submitted on the speciality 05.16.04 - “Foundry industry”. - PhysicoTechnological Institute of Metals and Alloys, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2000.

The thesis is dedicated to developing of energysaving technology of inductive overheating of cast iron at its electromagnetic pouring with the using of magnetodynamic mixer and the principle of differentiated heating of metal. This principle consists in holding of base mass of cast iron in the device at low temperature and intensive overheating up to the pouring temperature only portion of metal which pouring from mixer. By the mathematical simultaneous' methods it is studied the electromagnetic and thermal processes in magnetodynamic devices for modes of holding, overheating and pouring of cast iron. The observance of the conforming parameters of magnetodynamic mixer's electromagnetic systems allows to provide indispensable overheating of cast iron and given pouring rate of metal. There are designed the nomograph, the algorithm and the scheme for implementation of offered technology, the efficiency of this technology is verifying.

Key words: energysaving technology, cast iron, inductive overheating, electromagnetic pouring, magnetodynamic mixer, differentiated heating, temperature, electromagnetic systems' parameters, pouring rate of metal.

Анотація

Горюк М. С. Розробка енергозберігаючої технології перегрівання чавуну при електромагнітній розливці. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.04 - “Ливарне виробництво”. - Фізикотехнологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, 2000.

Дисертаційна робота присвячена розробці енергозберігаючої технології індукційного перегрівання чавуну при електромагнітній розливці з застосуванням магнітодинамічного міксера і принципу диференційованого нагріву металу, котрий полягає у витримуванні основної маси чавуну в пристрої за низької температури та інтенсивному перегріванні до температури розливки лише порції металу, що зливається. Методами математичного моделювання вивчено електромагнітні та теплові процеси в магнітодинамічних пристроях для режимів витримування, перегрівання та розливки чавуну. Додержання відповідних параметрів електромагнітних систем магнітодинамічного міксера дозволяє забезпечувати необхідне перегрівання чавуну та задану масову витрату металу при розливці. Розроблено номограму, алгоритм та схему для реалізації запропонованої технології, підтверджено її технікоекономічну ефективність.

Ключові слова: енергозберігаюча технологія, чавун, індукційне перегрівання, електромагнітна розливка, магнітодинамічний міксер, диференційований нагрів, температура, параметри електромагнітних систем, масова витрата металу при розливці.

Размещено на Allbest.ru