Передумови використання електромагнітних сил у технологіях рафінування алюмінієвих сплавів від неметалевих включень
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2023.01.050Ключові слова:
алюмінієві сплави, неметалеві включення, рафінування, електромагнітна сила, градієнт тиску, пінокерамічний фільтр, фільтрування, коагуляція, адгезіяАнотація
У виробництві алюмінієвого лиття дуже актуальною є проблема видалення неметалевих включень (НВ). Сучасним ефективним способом рафінування алюмінієвих сплавів є фільтрування через пінокерамічні фільтри. Однак для затримання дрібних НВ їх можливості обмежені, оскільки розміри найменших комірок значно більші, ніж розміри НВ, які необхідно затримати. Затримання таких частинок відбувається внаслідок їхньої коагуляції та адгезії всередині фільтра. Для посилення ролі цих двох процесів необхідні додаткові впливи на розплав, що проходять через фільтр. Аналіз сучасних тенденцій показує, що в даний час найбільш перспективним є застосування електромагнітних факторів для створення в комірках фільтра фізичних умов, за яких істотно зросте роль коагуляції та адгезії. У статті описуються основні електромагнітні явища, при використанні яких поставлене завдання може бути вирішено та намічено конкретні шляхи створення технології сепарації НВ в алюмінієвих сплавах із застосуванням електромагнітних факторів. Основою електромагнітних впливів є взаємодія електричного струму з магнітним полем. Електричний струм може взаємодіяти як із власним, так і із зовнішнім магнітним полем. В обох випадках виникає сила Лоренца, що створює у рідкому металі градієнт тиску. Напрямок вектора цього градієнта можна вибрати довільно. В окремому випадку він може збігатися з напрямком гравітаційного градієнта або бути протилежним йому. На НВ, що знаходяться в порах фільтра, діятиме сила, протилежна напрямку вектора штучного градієнта тиску. Внаслідок дії цього фактора можна керувати напрямком руху НВ. Наприклад, якщо вектор градієнта тиску спрямований від стінок пор, то посилиться роль адгезії НВ до матеріалу фільтра, і створяться сприятливі умови для їхньої коагуляції. В результаті очікується підвищення ймовірності затримання НВ, розміри яких набагато менші, ніж розміри пор фільтра.
Завантажити
Посилання
Otsuka, R. (2003). Molten Metal Processing. Handbook of Aluminum, vol. 1.
Bathers, W., Yakovich, A., Ekabson, N., Majulis, I., Nake, B. (1994). Theoretical studies of the conditions for the occurrence of deposits in induction channel furnaces. Magnetohydrodynamics, vol. 30, no. 2, pp. 247–258 [in Russian].
Bezdeneznykh, I.S., Matygullina, E.V., Shumkov, A.A. (2020). The choice of unit cell for modeling the structure of the ceramic foam filter. Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science, vol. 22, no. 1, pp. 95–101, doi: https://doi. org/10.15593/2224-9877/2020.1.11 [in Russian].
A. s. 452604 USSR, M. Kl. С21с 7/00. Device for cleaning metal melts. G.A. Demin, N.P. Sabadyr, V.I. Korolev, E.I. Zaretsky; publ. 12/05/74. Bull. no. 45 [in Russian].
Fritzsch, R., Kennedy, M.W., Akbarnejad, S., Aune, R.E. (2015). Effect of Electromagnetic Fields on the Priming of High Grade Ceramic Foam Filters (CFF) with Liquid Aluminum. In: Hyland M. (eds.) Light Metals. Springer, Cham., doi: https://doi. org/10.1007/978-3-319-48248-4_156
Zhang, Z.T., Guo, Q.T., Yu, F.Y., Li, J., Zhang, J., Li, T.J. (2009). Motion behavior of non-metallic particles under high frequency magnetic field. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 19, iss. 3, pp. 674–680, doi: https://doi.org/10.1016/ S1003-6326(08)60332-5
Fikssen, V. (2022). Increasing the efficiency of refining and modification of aluminum alloys when using electromagnetic factors. Magnetohydrodynamics, vol. 58, iss. 1–2, pp. 151–156.
Bernd Friedrich. Understanding of Inclusions – Characterization, Interactions and Boundaries of Removability with Special Focus on Aluminum melts. Presentation Werkstoffwoche, Dresden 14.09.2015. URL: https://aluminium-guide.com/wp-content/ uploads/2019/09/Understanding_of_Inclusions_Freidrich.pdf
Novikov, I.M., Gorn, R.K. (1989). MHD impact on non-metallic inclusions in channels MDN / Magnetodynamic installations for melting, processing and pouring cast alloys: Collection of scientific papers. AN Ukrainian SSR. Kyiv: Institute for Problems of Casting, pp. 19–28 [in Russian].
Povkh, I.L., Chekin, B.V. (1978). Magnetohydrodynamic separation. Kyiv: Naukova dumka, 148 p. [in Russian].
Shercliff, J. (1967). A textbook of magnetohydrodynamics. Moscow: Мir, 320 p. [in Russian].
Kirko, I.M. (1977). MHD-machine as a separator for non-conductive inclusions in liquid metal. Application of magnetohydrodynamics in metallurgy: Collection of articles. USSR Academy of Sciences – Ural Scientific Center. Sverdlovsk, pp. 3–15 [in Russian].
Taniguchi, S., Yoshikawa, N., Takahachi, K. (2005). Application of EMP to the separation of inclusion particles from liquid metal. Proc. of the Joint 15th Riga and 6th PAMIR Intern. conf. “Fundamental and Applied MHD” (Riga, June 27–July 1, 2005). Rige, pp. 55–63.
Higuchi, M., Ambai, H., Shimasaki, S. et al. (2010). Electromagnetic separation of inclusions from molten copper by alternating electromagnetic field. Proc. of the 6th Intern. conf. on Electromagnetic proc. of materials EMP 2009 (Oct. 19–23, 2009, Dresden, Germany). Dresden, pp. 86–89.
Djurdjević, M., Odanović, Z., Pavlović-Krstić, J. (2010). Melt quality control at aluminum casting plants. MJoM, vol. 16 (1), pp. 63–76.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 В.М. Фікссен, О.М. Смірнов, А.О. Горшков, Л.М. Лакомська, Д.С. Васильев
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
