Теория и практика применения индукционной гарнисажной плавки неорганических диэлектрических материалов

• Автор: Шкульков, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 342 с. : ил.

ГЛАВА 1 РАЗВИТИЕ ИНДУКЦИОННОЙ ГАРНИСАЖНОЙ

ПЛАВКИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1.Развитие технических решений по индукционной

плавке неорганических диэлектриков

1.1.1. Франция

1.1.2. Россия

1.1.3. США
1.1.4. ФРГ

1.2. Методы расчетам моделирования индукционной

плавки неорганических диэлектрических материалов, явления неустойчивости ванны расплава

1.3. Выводы, постановка задачи

ГЛАВА 2 ТЕОРИЯ ИНДУКЦИОННОЙ ГАРНИСАЖНОЙ ПЛАВКИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Индукционная гарнисажная плавка как термодинамическая система
2.2. Модель системы ИГП и ее характеристики
состояния
2.2.1. Электрические характеристики состояния ИГП
2.2.2. Тепловая модель системы ИГП и ее характеристики состояния

2.3. Теоретические исследования установившегося
состояния индукционной гарнисажной плавки
2.3.1. Установившееся состояние ИГП при выдержке
ванны расплава кристаллического материала
2.3.2. Установившееся состояние ИГП при непрерывной плавке кристаллического материала «на блок»
2.3.2.1. Установившееся состояние плавки при экстремальной зависимости Р2(Т)
2.3.2.2. Установившееся состояние плавки при монотонно возрастающей Р2СТ2)
2.3.3. Индукционная гарнисажная плавка некристаллических неорганических материалов
(варка стекол)
2.3.4. Влияние режима управления процессом ИГП на параметры установившегося состояния
2.4. Экспериментальные исследования устойчивости ИГП
2.4.1. Флуктуации и изменение температуры расплава при ИГП
2.4.2. Флуктуации объема ванны расплава
2.4.2.1. Полосы роста в кристаллах фианитах
2.4.2.2. Периодические колебания объема ванны расплава
при непрерывной ИГП
2.5. Теплопередача от ванны расплава
2.5.1. Теплопередача от зеркала расплава к шихте
2.5.2. Формирование гарнисажа
2.5.3. Формирование гарнисажа при ИГП материалов с высоким давлением паров при температуре плавки
2.5.4. Аппроксимация формы ванны расплава
2.6. Обобщение результатов исследования
2.7. Выводы

ГЛАВА 3 СТАРТОВЫЙ НАГРЕВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИГП
3.1. Физико-химические явления в процессе стартового нагрева при ИГП неорганических диэлектриков
3.1.1. Чистые методы старта
3.1.2. Методы стартового нагрева с образованием промежуточных разлагающихся химических соединений
3.1.2.1. Стартовый нагрев оксидов экзотермической реакцией окисления металла на воздухе
3.1.2.2. Старт ИГП оксидов высокой чистоты путем
нагрева гранул графита
3.1.2.3. Старт ИГП с применением электрической дуги
3.1.3. Загрязняющие методы старта
3.2. Параметры стартовой зоны для успешной ИГП
неорганических диэлектрических материалов
3.2.1. Критические параметры стартового нагрева
3.2.2. Определение критического объема ванны расплава при старте экзотермической реакцией окисления металла
3.2.3. Критические параметры стартовой ванны расплава при индукционном нагреве изолированных проводящих гранул
3.2.4. Критическая температура стартовой зоны при
нагреве твердой стартовой загрузки
3.3. Выводы

Решение полученного уравнения в [76] осуществлено методом полного осреднения ядра, что позволило перейти к решению системы уравнений
• • •
гд1<2+ jco^Mgw и- =~jû) ^М<2У1г, (2.1)
WeA YeD,C
где rç - активное сопротивление кольца Q; Mgw и MqY - взаимные индуктивности объемных колец Q-WnQ-Yc равномерным распределением ТОКОВ Iq, Iw, Iу в них.
Полное осреднение ядра позволяет с небольшой погрешностью для расчетов заменить обмотки В и С тонкими соленоидами, что упрощает решение системы уравнений (2.1), распространением осреднения на области ОеВ и QeC. Заменой обычно неизвестных для индукторов токов на известные напряжения получена система уравнений, выражающая второй закон Кирхгофа для индуктивно связанных контуров
• • «
zqIq+ У!Xqw I =^о , (2.2)
WtA,B,C цг
где сопротивление zQ = г q и Üg = 0, если QeA; zq = zB, Üq = ÜB, если QeB; Zq~Zc, Üq-0 и /o=-/g, если QeC.
Авторами работы [76] создана программа для решения системы уравнений (2.2) на ЭВМ. Разбиения загрузки может составлять 100 элементов. Использование программы в настоящей работе позволило рассчитать характеристики системы ИГП с погрешностью, не превышающей 5% при учете конструкционных особенностей системы, в частности, короткого индуктора, наличие холодного тигля, а также учесть реальную форму ванны расплава путем ее ступенчатой аппроксимации элементами Qu W(рис. 2.2).
Для обобщения результатов анализа характеристики состояния системы ИГП определялись по базовой модели, в которой реальная форма ванны расплава приводилась к эквивалентной по объему цилиндрической и использовались относительные переменные: отношение глубины