Индукционные комплексы для инновационных электрометаллургических технологий

• Автор: Фризен, Василий Эдуардович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 317 с. : ил.

Оглавление

Перечень встречающихся сокращений

Введение

1. Аналитический обзор литературы и постановка задачи исследования

1.1 .Типы и особенности индукционных устройств

с проводящей загрузкой

1.2.С иловое воздействие на металл в индукционных установках

1.3.Специальные конструкции ИТП

1.3.1. Трехфазное питание индуктора

1.3.2. Перераспределение и фокусирование мощности

1.3.3. Индукторы с двухчастотным питанием

1.3.4. Источники питания ИТПСТН
1.4.Постановка цели и задач исследования
2. Методы исследования ИТПСТН
2.1 .Методы исследования электромагнитных процессов в ИТПСТН
2.1.1. Метод Т-образных схем замещения
2.1.2. Метод конечных элементов
2.1.3. Метод конечных разностей
2.1.4. Метод детализированных магнитных
схем замещения (ДМСЗ)
2.2.Расчет гидродинамических процессов в ИТПСТН
2.2.1. Методы описания турбулентных течений
2.2.2. Расчет формы свободной поверхности металла
2.3.Методы исследования тепловых процессов в ИТП
2.3.1. Метод конечных элементов,
метод конечных разностей
2.3.2. Метод эквивалентных тепловых схем
2.3.3. Расчет поля температур в ванне с учетом движения жидкого металла
2.4.Выбор методов и постановка задачи исследования
2.4.1. Выводы по обзору методов исследования электромагнитного поля в ИТП
2.4.2. Выводы по методам исследования гидродинамических процессов в ИТП
2.4.3. Выводы по методам исследования
тепловых процессов в ИТП

3. Исследование характеристик ИТПСТН
3.1.Электромагнитные характеристики ИТП
на различных стадиях плавки
3.2.Формирование гидродинамических процессов в ИТП
3.2.1. Исследование печи с фокусированием мощности
3.2.2. Исследование многофазных ИТПСТН
с питанием от однофазного источника
3.2.3. Методика расчета компенсирующего устройства многофазной индукционной тигельной печи
3.2.4. Получение передаточных функций многосекционного индуктора
3.3.Исследование тепловых режимов работы ИТП
4. Исследование плавильного комплекса на основе ИТПСТН
4.1 .Компьютерная модель плавильного комплекса
4.2.Динамическая модель индукционной тигельной печи
4.3.Исследование режимов работы многофункционального плавильного агрегата
4.4.Результаты проведенных исследований
5. Практическая реализация разработок
5.1.Система индукционного нагрева составных заготовок
в производстве сверхпроводящих проводников
5.2.Система комбинированного нагрева отработавших тепловыделяющих сборок реактора ВВЭР-1000
5.2.1. Объект исследования. Описание конструкции тепловыделяющей сборки
и экспериментальной установки
5.2.2. Описание компьютерных моделей
5.2.3. Результаты математического моделирования процесса индукционного нагрева сборки в экспериментальном индукторе с установкой дополнительных нихромовых стержней
5.2.4. Расчет комбинированного нагрева сборки
5.3.Лабораторный индукционный плавильно-литейный комплекс
5.3.1. Индукционная тигельная печь
5.3.2. Многофункциональный плавильный агрегат
5.3.3. Кристаллизатор с электромагнитным воздействием
на жидкую фазу слитка
5.4.Электромагнитный перемешиватель для получения композитного материала в производстве химических элементов тока
5.5.Лабораторный стенд "Индукционный автоклав"

5.6.Турбоиндукционная печь в составе плавильно-заливочного комплекса

Заключение
Библиографический список
Приложение 1. Опытный образец МПА
Приложение 2. Моделирование процессов переработки оксидсодержащего
сырья в МПА
Приложение 3. Характеристики вращателя расплава турбоиндукционной
тигельной печи
Приложение 4. Акты внедрения

с использованием МГД-устройств, в частности, ИТП, электромагнитных перемешивателей, миксеров и других термоэлектромеханических преобразователей энергии необходимо создавать специальные многофункциональные индукторы, питающиеся от специальных полупроводниковых источников питания и обеспечивающие необходимую картину распределения термического и силового воздействия на металл вторичного элемента (на который оказывается электромагнитное воздействие). Во-вторых, для проектирования таких комплексов необходимо создавать специальные математические модели, позволяющие исследовать и прогнозировать электромагнитные, тепловые и гидромеханические процессы в динамических режимах их работы.
1.3.4. Источники питания ИТПСТН
В качестве источника питания современных среднечастотных ИТП и УИН обычно используется автономный параллельный инвертор тока [43,44,50,53,169,190].
Для поддержания максимальной по возможности мощности во всех режимах работы печи необходимо изменять напряжение индуктора. Система управления печью обычно осуществляет регулирование температуры загрузки. Управляющим воздействием в этом случае является электромагнитная мощность индуктора, а возмущающим воздействием -масса и состояние металла, находящегося в печи,
В качестве силового ключа в схеме автономного инвертора (рис. 1.9) обычно применяется тиристор, который требует для своего выключения принятия специальных мер, обеспечивающих спадание протекающего через него тока до нуля и задержку подачи прямого напряжения. В автономных инверторах отсутствие сетевого напряжения (или переменного напряжения каких-либо других источников) приводит к необходимости использовать различные способы принудительной или искусственной коммутации тиристоров. Одним из часто применяемых решений является включение конденсатора параллельно нагрузке, который при работе в резонансном режиме обеспечивает более легкие условия коммутации вентилей при синусоидальном токе с низкими скоростями нарастания и спада тока к нулю, а также увеличенное время восстановления [30].