Ефективність універсальних електромагнітних перемішувачів рідкого металу в залежності від частоти живлення

Abstract

Наведено результати чисельного моделювання електромагнітних і гідродинамічних процесів в електромагнітних системах перемішування рідкого металу з універсальними індукторами, які в залежності від одно- чи багатофазного живлення створюють у ванні печі відповідно двоконтурну або одноконтурну вихрові течії рідкого металу. Чергування у часі зазначених режимів живлення дозволяє більш ефективно перемішувати рідкий метал за рахунок почергової зміни структури вихрової течії. Досліджувалися універсальні індуктори з двома і трьома стрижнями при живленні їх струмами різної частоти. Ефективність перемішування оцінювалася за допомогою середньої в об’ємі ванни печі швидкості рідкого металу. Показано, що в режимі багатофазного (дво- та трифазного) живлення, при якому створюється біжуче магнітне поле, максимальна ефективність перемішування досягається при низьких частотах (2–3 Гц), а при однофазному, коли виникає тільки пульсуюче поле, – при більш високих частотах (20–50 Гц). Установлено, що при однофазному живленні тристрижневого індуктора зменшення частоти струму призводить до реверсу основної течії рідкого металу, чого не відбувається у випадку двострижневого індуктора. Наведено рекомендації щодо вибору оптимальних (раціональних) частот живлення універсальних перемішувачів.

Приведены результаты численного моделирования электромагнитных и гидродинамических процессов в электромагнитных системах перемешивания жидкого металла с универсальными индукторами, которые в зависимости от одно- или многофазного питания создают в печи соответственно двухконтурное или одноконтурное вихревые течения жидкого металла. Чередование во времени указанных режимов питания позволяет более эффективно перемешивать жидкий металл за счет поочередной смены структуры вихревого течения. Исследовались универсальные индукторы с двумя и тремя стержнями при питании их токами разной частоты. Эффективность перемешивания оценивалась с помощью средней в объеме ванны печи скорости жидкого металла. Показано, что в режиме многофазного (двух- и трехфазного) питания, при котором создается бегущее магнитное поле, максимальная эффективность перемешивания достигается при низких частотах (2–3 Гц), а при однофазном, когда возникает только пульсирующее поле, – при более высоких частотах (20–50 Гц). Установлено, что при однофазном питании трехстержневого индуктора уменьшение частоты тока приводит к реверсу основного течения жидкого металла, чего не происходит в случае двухстержневого индуктора. Приведены рекомендации по выбору оптимальных (рациональных) частот питания универсальных перемешивателей.

Results of numerical modelling of electromagnetic and hydrodynamic processes in electromagnetic systems of stirring of liquid metal with universal inductors, that depending on single or multiphase power supply creates in furnace bath dual circuit or single circuit vortex flows of liquid metal respectively have been shown. Changing during time such modes of power supply allow to stir liquid metal more efficiently due to alternating changing of structure of vortex flow. Two and three core universal inductors with different power supply frequency were investigated. Effectiveness of stirring was estimated with the help of average velocity of liquid metal in the volume of furnace bath. It was shown that in the mode of multiphase (two and three phase) power supply, at which travelling magnetic field is created, maximal effectiveness of stirring reached at low frequencies (2-3 Hz), while in single phase mode, when only pulsed field is created, – at higher frequencies (20-50 Hz). It was found that during single phase power supply of three core inductor decreasing of frequency of current results in reverse of main flow of liquid metal, what not happens in the case of two core inductor. Recommendations on selection of optimal (rational) power supply frequency of universal stirrers are shown.