Наведено результати експериментального дослідження впливу частоти змінного струму на електромагнітні параметри та гідравлічний напір магнітодинамічної установки (МДУ). Отримані результати доповнюють інформаційну базу для обгрунтованого вибору типу перетворювача та алгоритму його роботи, а також дозволяють враховувати особливості зміни параметрів МДУ під час регулювання частоти струму для підвищення ефективності використання частотного керування у процесі проектування нових МДУ та систем їх електроживлення.

Наведено результати чисельного та експериментального досліджень електромагнітних і гідродинамічних установок. Одержано картини розподілу електромагнітних сил і швидкості течії розплаву за різноманітних співвідношень фаз між змінними струмами в каналі та магнітним полем збудження. Показано, що за рахунок зміни цих фазових співвідношень можна керувати потоками металу в розгалуженому каналі, реалізуючи тим самим різноманітні технологічні режими в магнітодинамічних установках.

Вивчено теплові режими роботи міксера-дозатора магнітогідродинамічного типу. Розроблено математичну модель, що дозволяє адекватно описати теплові процеси в міксері. За допомогою цієї моделі вивчено режим запуску міксера-дозатора в роботу і спікання його вогнетривкої футеровки. У режимі запуску встановлено вплив на температуру чавуну потужності індукційного нагріву та температури попереднього розігріву футеровки. Вироблено рекомендації по керуванню технологічними параметрами процесу. Одержані результати перевірено у виробничих умовах.

Рассмотрены существующие технологии и оборудование для перегрева, выдержки и разливки чугуна. Отмечены недостатки применяемых миксеров, созданных на базе индукционных канальных установок, и используемых технологий. Предложена новая энергосберегающая технология производства чугунного литья, а также оборудование для ее реализации - магнитодинамические миксеры-дозаторы. В предлагаемой технологии использован принцип дифференцированного нагрева чугуна. Произведена оценка производительности миксера-дозатора по перегреву чугуна, указаны пределы регулирования скорости движения расплава в канале миксера и мощности индукционной единицы, позволяющие реализовывать требуемые технологические параметры.

Проанализированы физические свойства расплавленных металлов, определяющих эффективность использования их в качестве жидких охлаждающих сред. Рассмотрены вопросы контактного взаимодействия расплава формирующейся отливки с жидкометаллическим охладителем. Показана роль оксидных прослоек в уменьшении межметаллического взаимодействия расплавов. Определены возможности сохранения межфазной поверхности у ряда металлических жидкостей при получении отливок непосредственно в жидкометаллической охлаждающей среде.

Выполнен аналитический обзор состояния исследований по получению сплавов в космических условиях. Разработана принципиальная технологическая схема МГД-устройства для проведения материаловедческих экспериментов на борту космической станции. Рассчитаны основные параметры и определены конструктивные схемы МГД-систем. Установлены состав полетного оборудования, блок-схема исследовательского оснащения, перспективные конструкции технологических узлов, перечень, последовательность и продолжительность проведения технологических операций.

Рассмотрены результаты многолетних исследований и разработок, выполненных коллективом ученых Института в содружестве со специалистами других организаций и предприятий в области создания и широкомасштабного внедрения нового класса литейного и металлургического магнитогидродинамического оборудования (МГД) - магнитодинамических насосов (МДН) и установок (МДУ), а также реализованных с их помощью оригинальных технологических процессов плавки, внепечной обработки электромагнитной разливки сплавов.

Методами гидравлического моделирования изучены гидрогазодинамические процессы при заливке форм для получения сферических отливок мелющих тел из чугуна литьем в кокиль. Определены геометрические характеристики литниковых систем и технологические параметры заливки форм, обеспечивающие плавное поступление металла в форму и эффективный отвод из нее газовой фазы. При рекомендуемых значениях массового расхода жидкого чугуна, равных 0,7 - 0,9 кг/с, для шаров диаметром 40 мм проведено промышленное опробование двух конструкций кокилей: с горизонтальной и наклонной к горизонтали под углом 22 ° плоскостью разъема. Показаны технологические и эксплуатационные преимущества кокиля с наклонной к горизонтали плоскостью разъема, который рекомендован для внедрения.

Изложены теоретические и практические вопросы подготовки, первичной переработки, огневого рафинирования и последующего получения конечной продукции из вторичной меди. Приведены технология и характеристики уникального для отечественной и мировой практики комплекса по огневому рафинированию меди, созданного украинскими учеными на металлургическом предприятии ОАО "Артемовский завод по обработке цветных металлов".

Представлена конструктивно-функциональная схема весового магнитодинамического дозатора металлических расплавов, отмечены особенности силоизмерительного механизма весов, позволяющих осуществить процесс дозирования по методу с отсоединением массы. Приведены некоторые результаты экспериментальных исследований и холодных испытаний опытного образца дозатора в лабораторных условиях.

Рассмотрены современные способы получения литых сплавов монотектических систем с эмульгированной структурой. Проанализирована связь особенностей поведения компонентов сплава, обусловленных их физическими свойствами и диаграммой состояния сплава, с методами формирования литой структуры. На этой основе разработан способ получения отливок из износостойких сплавов, упрочненных более тугоплавкими по отношению к матрице включениями, сформированными непосредственно в расплаве.

Розроблено модель двовимірного розподілу вихрових струмів та електродинамічних зусиль в системі кристалізатор із заготівкою квадратного перерізу - двообмотковий індукційний перемішувач. Моделювання виконано в два етапи: на першому - розв'язано інтегро-диференціальну систему рівнянь відносно визначаючих магнітне поле вихрових струмів у перерізі масивних провідників і струмів намагніченості на межах перерізу магнітопроводу, на другому - за одержаним розподілом струму обчислюються магнітне поле й електродинамічні зусилля в рідкій сталі.

Исследована нижняя свободная поверхность в тигле, лишенном дна, при нанесении цинкового покрытия на стальной лист в устройствах с вертикальной его подачей сквозь расплав покрытия, частично удерживаемый переменным магнитным полем. Описаны принцип работы устройства и методика численного расчета. Проведен сравнительный анализ экспериментальных данных и результатов численного анализа.

Приведены результаты исследования возможности интенсификации процесса массопереноса в магнитодинамической установке на примере растворения в алюминиевом расплаве меди, стали и циркония. Ускорение процесса достигнуто за счёт амплитудной модуляции электромагнитной силы. В этом случае в алюминиевом расплаве создавали устойчивые колебания в заданном диапазоне частот 3 - 10 Гц. Показано, что осцилляция скорости способствует не только уменьшению толщины диффузионных пограничных слоев, но и оказывает силовое воздействие на границы кристаллитов в растворяющихся твердых добавках, ускоряя их эрозию. Установлено, что по сравнению со стандартным режимом работы магнитодинамической установки скорость растворения возросла более чем в три раза.

Для аналізу перехідних і несиметричних режимів роботи технологічної установки магнітодинамічного типу запропоновано використовувати програму розрахунку електронних схем PSpice. Проаналізовано різні режими роботи установки МДН-6А, а саме, коли напруги живлення двох індукторів мають різну частоту.

Обоснована целесообразность и исследована возможность получения отливок путем фонтанирования расплава в форму под злектромагнитным давлением. С использованием моделирующего устройства и магнитодинамической установки МДН-6А отработаны рациональные технологические режимы литья фонтанированием, позволяющие при отсутствии в исходном состоянии контакта формы с расплавом осуществлять спокойное беспузырьковое заполнение полости формы снизу, а в процессе затвердевания отливки обеспечивать ее качественное питание, практически не расходуя металла на литниковый остаток. Полученные результаты являются основой разработки промышленных вариантов технологии получения этим методом отливок из сплавов, для которых освоены магнитодинамические насосы (алюминиевые, магниевые, цинковые, медные, железоуглеродистые). Принцип литья фонтанированием удачно вписывается в роторно-конвейерные технологии.

Представлены результаты исследований тепловых режимов работы магнитодинамического миксера-дозатора для перегрева и разливки чугуна. Разработана математическая модель исследуемого процесса, проведен комплексный вычислительный эксперимент и натурные исследования на действующем оборудовании. Установлены факторы, определяющие протекание тепловых процессов в миксере. Отработаны технологические параметры, позволяющие оптимизировать режимы нагрева и выдержки чугуна в магнитодинамическом миксере-дозаторе.

Описана усовершенствованная методика исследования колебаний давления в жидком металле, испытанная в диапазоне частот 0 - 140 Гц, которые передаются по акустическому волноводу от жидкого металла к преобразователю давления, а от него к самопишущему прибору. Проведен математический анализ процесса передачи колебаний от жидкого металла к чувствительному элементу. На основе проведенного анализа оптимизируются геометрические параметры волновода и обеспечивается возможность адекватной обработки зарегистрированных сигналов. Предложено решение по компенсации давления внутри волновода, которое определяется глубиной его погружения в жидкий металл. Одновременно отфильтровываются частоты 0 - 0,5 Гц с целью обеспечения возможности регистрации колебаний в диапазоне частот 40 - 140 Гц. Методика применяется для исследования колебаний в металлопроводе и каналах магнитодинамической установки МДН-6А для алюминиевых сплавов.

Методом математического моделирования показано, что при питании обычного ротационного перемешивателя, расположенного в кристаллизаторе, полигармоническим током, одна компонента которого имеет частоту 1 - 2 Гц, амплитуду 100 % и прямую последовательность фаз, а вторая более высокую частоту 15 - 20 Гц, амплитуду 50 - 75 % и обратную последовательность фаз, можно подавить нежелательные возмущения на мениске, сохраняя при этом требуемую интенсивность вращения металла в кристаллизаторе.

Разработан новый электромагнитный перемешиватель, используемый для подавления линейных сегрегаций при непрерывном литье заготовки из средне- и высокоуглеродистых сталей. С помощью математического моделирования магнитогидродинамических течений в жидкой части слитка показано, что использование перемешивателя предложенной конструкции на финальных участках затвердевания заготовки более эффективно для подавления микро- и макросегрегаций в центре слитка по сравнению с существующими перемешивателями.