Индукционные комплексы для инновационных электрометаллургических технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.10, кандидат наук Фризен, Василий Эдуардович

• Фризен, Василий Эдуардович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Фризен, Василий Эдуардович

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.Силовое воздействие на металл в индукционных установках 20 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 35 1 АПостановка цели и задач исследования 3

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 68 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-1 ООО

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 204 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 249 Приложение 2. Моделирование процессов переработки оксидсодержащего

сырья в МПА 262 Приложение 3. Характеристики вращателя расплава турбоиндукционной

тигельной печи

Приложение 4. Акты внедрения

Перечень встречающихся сокращений

АСТН - агрегат специального технологического назначения

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика

ДМСЗ - детализированная магнитная схема замещения

ДСЗ - детализированная схема замещения

ИПЖФС - индукционный перемешиватель жидкой фазы слитка

итп - индукционная тигельная печь

итпетн - индукционная тигельная печь специального технологического

назначения

кпд - коэффициент полезного действия

ЛАД - линейный асинхронный двигатель

лнд - литье под низким давлением

мгд - магнитогидродинамический

мде - магнитодвижущая сила

МКР - метод конечных разностей

мкэ - метод конечных элементов

МП А - многофункциональный плавильный агрегат

НИР - научно-исследовательская работа

отве - отработавшая тепловыделяющая сборка

ПВЖФВ — плавка с вращением и жидкофазным восстановлением

ппч — полупроводниковый преобразователь частоты

пч - преобразователь частоты

пэл — поглощающий элемент

сз - схема замещения

ссз — сложная составная заготовка

ТВС - тепловыделяющая сборка

ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент

ТИТП - турбоиндукционная тигельная печь

УИН - установка индукционного нагрева

ФЧХ - фазо-частотная характеристика

цлим - цилиндрическая линейная индукционная машина

ЭВМ - электронная вычислительная машина

эде - электродвижущая сила

эмв - электромагнитный вращатель

эте - эквивалентная тепловая схема

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Индукционные комплексы для инновационных электрометаллургических технологий»

Введение

На современном этапе развития промышленности, науки, техники и технологии появились предпосылки качественного скачка на новый уровень с появлением новых материалов, обладающих уникальными свойствами. Использование новых материалов в различных сферах связано с разработкой новых технологий, позволяющих обеспечить достаточную производительность при высоком качестве продукции. Например, расширение производства сверхпроводящих проводников привело к потребности увеличения производительности существующих технологических комплексов, и внедрения в связи с этим технологий интенсивного нагрева. Современной наукой предлагаются также новые конструкционные композитные металломатричные материалы. Промышленный комплекс в кратчайшие сроки должен предложить технологическое оборудование для получения указанных материалов в достаточных количествах. Вновь разрабатываемое для этих задач оборудование должно также отвечать современным требованиям по энерго- и ресурсосбережению. Важность вышеназванной задачи усугубляется сложившейся обстановкой, в которой Россия, обладая существенными запасами сырья, экспортирует за рубеж низкотехнологичную продукцию и получает назад продукцию, произведенную из своего же сырья, но более высоких переделов, и по существенно более высоким ценам. Собственные же технологии либо не отвечают требованиям ресурсо- и энергоемкости, что сказывается на величине добавленной стоимости, либо не обеспечивают достаточную производительность.

Индукционный нагрев и плавка металла для решения вышеназванных задач являются наилучшим решением по обеспечиваемой производительности и точности.

В настоящее время одним из наиболее перспективных методов плавки металлов является плавка в индукционных тигельных печах (ИТП). В нем сочетается контролируемое термическое воздействие на расплавляемый металл с электромеханическим воздействием, вызывающим интенсивное перемешивание металла в тигле. В течение длительного времени производились попытки усовершенствования ИТП. Во-первых, для увеличения эффективности плавки и термического КПД установки было предложено питать данный агрегат токами средней и повышенной частоты, увеличивая тем самым удельную мощность установки по сравнению с вариантом питания от источников промышленной частоты. Во-вторых, предпринимались попытки управления движением расплава различными способами.

Таким образом, ИТП является агрегатом двойного действия -высокоэффективной плавильной установкой с возможностью управления движением расплава для получения равномерного распределения примесей (легирующих добавок) в процессе плавки. В последнем случае ИТП

г

аналогична электромагнитному перемешивателю (миксеру) и является общим случаем МГД-устройства металлургического назначения.

1. Управление как тепловым, так и электродинамическим воздействием на загрузку на всех стадиях технологического процесса является современным подходом к эксплуатации ИТП как универсального и высокоэффективного агрегата. Целями этого подхода являются снижение времени плавки и улучшение качества получаемого металла за счет управляемого электромеханического воздействия на расплав, что имеет большое значение, например, в литейном производстве.

2. Использование электродинамического воздействия на жидкий металл позволяет создать новые агрегаты с расширенными функциональными возможностями - агрегаты специального технологического назначения (АСТН). Один из них получил название «многофункциональный плавильный агрегат» (МПА). Основу его конструкции образует ИТП. Конструктивной особенностью печи является то, что высота и внутренний радиус тигля соизмеримы по величине (тогда как в типовой конструкции ИТП высота тигля обычно больше его внутреннего диаметра). Такое соотношение размеров во многом обусловлено особенностями технологических процессов, проходящих в агрегате. Поэтому ряд требований, которые предъявляются к ИТП классической конструкции, неприемлем для МПА. В частности, при реализации метода жидкофазного восстановления восстановлении металлов из оксидов с помощью сильных восстановителей реакция проходит с выделением тепла. Функция индуктора по нагреву загрузки должна быть заменена функцией отвода этой энергии («реверс» печи), преобладающей становится функция обеспечения вращения расплава с необходимой угловой скоростью, обеспечивающей создание лунки достаточной глубины. Лунка образует своеобразный «сосуд» для оксидов и шлака. Эту функцию выполняет индуктор электромагнитного вращателя (ЭМВ) с вращающимся магнитным полем.

3. Для получения металломатричных композитных материалов особенно актуально получить высокую однородность состава в объеме ванны. Это может быть достигнуто только при интенсивном перемешивании металла в ванне при одновременном вмешивании твердой фазы композита в металлическую матрицу. Агрегат, отвечающий этим требованиям и получивший название турбоиндукционной тигельной печи (ТИТП), также имеет в своем составе "греющий" индуктор и ЭМВ.

Если индуктор ИТП питается от инвертора средней частоты, то индуктор ЭМВ питается от преобразователя регулируемой (от средней до низкой) частоты в зависимости от этапа технологического цикла. Если к тому же учесть, что индукторы и система охлаждения МПА должны отводить избыточное тепло на основной технологической операции, то необходимо рассмотрение работы агрегата как многокомпонентного комплекса, в который входят индукторы ИТП и ЭМВ, источники их питания, системы компенсации реактивной мощности, система охлаждения, система контроля и управления режимами работы.

Функции "перемешивателя" и "нагревателя" в различных агрегатах могут превалировать по отношению друг к другу. В ряде случаев удается частично совместить функции нагревателя и двигателя в одном устройстве, например, в индукционных лабораторных перемешивателях для получения специальных сплавов для химических источников тока и индукционных перемешивателях жидкой фазы слитка (ИПЖФС) в процессе кристаллизации в установках непрерывного и полунепрерывного литья.

4. В настоящее время актуальным является вопрос энергоэффективности нагревательных установок. Индукционный нагрев позволяет в большинстве случаев обеспечить экономию энергии. Однако в ряде случаев при нагреве сложных составных загрузок (ССЗ) для обеспечения точности и равномерности нагрева необходимо использовать специальные конструкции индукторов и системы их электропитания.

5. Конструкция индукторов и источников питания современных ИТП не отвечает вновь поставленным задачам по обеспечению высокой производительности при нагреве и управляемому магнитогидродинамическому воздействию на расплав в ванне печи. Это привело к постановке задачи синтеза новых конструкций и систем питания ИТП специального технологического назначения (ИТПСТН) с многосекционным индуктором, обеспечивающим более гибкое воздействие на металл как при нагреве, так и при перемешивании.

Для предварительного анализа электромагнитного воздействия на расплавляемый металл и расчета параметров и интегральных характеристик таких ИТП необходимо иметь модель, учитывающую весь комплекс воздействий, а именно: электромагнитное воздействие, вызывающее наведение вихревых токов в металле, разогревающих и расплавляющих нагреваемый металл; тепловое воздействие, заключающееся в формировании заданной картины температурного поля в ИТП; гидродинамическое воздействие, влияющее в значительной степени на технологические параметры плавки. Математическая модель также должна учитывать схемы включения обмоток индуктора, частоту питающей сети, физические свойства расплавляемых металлов и сплавов, неоднородность свойств металла и футеровки по радиусу и оси индуктора печи, кусковый характер загрузки печи в начальный период плавки.

1. Наиболее подходящим инструментом для исследования и разработки ИТП является аппарат детализированных электрических, магнитных и тепловых схем замещения (СЗ). Он позволяет гибко изменять степень детализации магнитной, электрической и тепловой цепей агрегата, строить гибридные СЗ, состоящие из фрагментов, процессы в которых могут быть представлены интегрально, и фрагментов, процессы в которых пространственно детализированы. При этом порядок системы уравнений, составляющих математическую модель, можно существенно ограничить в сравнении, например, с универсальными «полевыми» численными методами конечных элементов (МКЭ) или конечных разностей (МКР). С другой стороны, известные инженерные методы расчета ИТП, использующиеся при

разработке данных агрегатов, имеют слишком большое число допущений, например, при расчете интегральных электрических параметров печи они не способны учесть трехфазный характер питания индуктора, а также неоднородность свойств кусковой загрузки печи. Вместе с тем, как показывает опыт, по точности исследования процессов в заданной области метод детализированных схем замещения (ДСЗ) не уступает выше упомянутым полевым методам, превосходя их по возможностям анализа различных режимов работы устройства, изучению его как элемента системы или объекта управления, а также быстродействию.

2. Одной из важнейших функций вновь создаваемых агрегатов на основе ИТП является управляемое электромеханическое воздействие на расплав. В связи с этим возникает задача создания относительно быстрых математических моделей движения расплавленного металла в ванне. Важной задачей является также расчет формы свободной поверхности расплава, поскольку для ряда агрегатов (например, МПА) этот фактор является определяющим с позиций технологических операций, происходящих на поверхности расплава.

3. Важным фактором при разработке конструкции установок индукционного нагрева и плавки является согласование электрических параметров и характеристик источников питания. Для обеспечения всего многообразия воздействий на металл в качестве источников питания могут использоваться как силовые трансформаторы, так и различная преобразовательная техника. Сложный характер процессов, происходящих в комплексах на основе МПА, ТИТП, ИТП, установок индукционного нагрева, взаимное влияние этих процессов, вызывает необходимость проведения анализа их динамики. В ряде случаев для управления технологическим процессом необходимо использовать данные, которые сложно получить прямыми методами измерения. Они вычисляются в реальном времени с помощью математической модели. В этом случае к математической модели предъявляются особые требования по быстродействию и точности расчета.

Объектом исследования является комплекс на основе индукционной многоиндукторной тигельной печи специального технологического назначения с одно- и многофазным питанием, предназначенный для оказания на металл управляемого электротермического и электромеханического воздействий, обеспечивающих движение металлического расплава в заданном направлении с заданной скоростью и с контролируемым нагревом.

Предмет исследования: электрические, электромагнитные, гидродинамические и тепловые процессы в индукционных комплексах на основе одно- и многоиндукторных тигельных печей специального технологического назначения с одно- и многофазным питанием.

Цель работы: обобщение теории, создание математических моделей и исследование индукционных комплексов на основе тигельных печей с одно-и многофазным питанием, выработка рекомендаций по формированию энергоэффективных конструкций, схем питания и режимов их работы.

Решаемые задачи:

1. Анализ существующих конструкций ИТП с управляемым электромагнитным воздействием на металл, а также методов расчета их характеристик.

2. Разработка комплекса математических моделей на основе детализированных электрических, тепловых и магнитных схем замещения, метода конечных разностей (МКР) и конечных элементов (МКЭ) для использования при проектировании агрегатов на основе ИТП с управляемым воздействием на металл и анализе взаимосвязанных электромагнитных, тепловых и гидродинамических процессов в них.

3. Синтез и исследование конструкций многоиндукторных ИТП с управляемым воздействием на металл.

4. Разработка методики расчета системы питания многосекционной ИТП с управляемым воздействием на металлический расплав от однофазного источника питания.

5. Создание математической модели динамики тепловых и электрических процессов в комплексе на основе МПА. Исследование режимов работы МП А.

6. Создание и исследование экспериментальных образцов установок на основе специальных ИТП, сравнение результатов их математического моделирования с экспериментальными данными.

7. Формулировка рекомендаций к основным техническим решениям для создания опытно-промышленных образцов рассматриваемых ИТП с управляемым воздействием на металл, агрегатов и комплексов на их основе.

Методы исследования. В работе используются методы теории электрических машин и теории цепей, метод эквивалентных тепловых схем замещения, методы конечных разностей и конечных элементов. Основной ряд задач реализован в пакетах МаШсаё и МАТЬАВ, позволяющих провести расчет всех параметров в одном формуляре. Используются методы компьютерного моделирования с помощью пакетов Е1сЩ и Сотзо1 МиШрИуБюз, предназначенных для анализа полевых задач. Также используются физические методы исследования с применением лабораторных установок.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации обоснована корректным использованием математического аппарата и законов электродинамики, сходимостью результатов математического моделирования и экспериментальных данных лабораторных образцов многосекционных ИТП, результатами успешной эксплуатации опытно-промышленных образцов.

Научную новизну представляют:

1. Научно обоснованные принципы создания специальных индукционных печей с управляемым электромагнитным воздействием на расплавленный металл.

2. Комплекс математических моделей на основе детализированных электрических, магнитных и тепловых схем замещения для исследования

взаимосвязанных электромагнитных, гидродинамических и тепловых процессов в ИТП с управляемым электромагнитным воздействием на металл в статических и динамических режимах.

3. Методика расчета систем питания многосекционных индукторов от однофазного источника питания.

4. Результаты исследования характеристик индукционных комплексов на основе специальных одно- и многоиндукторных тигельных печей и рекомендации по синтезу энергоэффективных конструкций и режимов их работы.

Практическая ценность заключается в следующем:

- Разработан алгоритм и программное обеспечение для расчета электромагнитных процессов в ИТП с кусковой загрузкой на начальной стадии плавки.

- Разработан алгоритм расчета сил, воздействующих на жидкий металл в тигле ИТПСТН, индуктор которой имеет сложную обмотку с неравномерной загрузкой секций или получает питание сложной структуры (многочастотное, трехфазное или двухчастотное трехфазное питание).

- Разработано программное обеспечение для исследования формы свободной поверхности металла в ванне индукционной печи специального назначения с учетом сложного характера движения металла (одновременное вращение ванны и движение в плоскости продольного сечения ванны).

- Предложены принципы построения, и на основе этих принципов создан ряд компьютерных моделей тепловых процессов в загрузке индукционных нагревателей, имеющей сложную внутреннюю структуру.

- Разработан комплекс программных средств для математического моделирования электромагнитных и тепловых процессов в индукционном комплексе на основе одно- и многоиндукторных ИТП специального технологического назначения.

- Разработана методика и программное обеспечение для расчета сложной схемы компенсации реактивной мощности многосекционной индукционной печи для создания в ней бегущего вдоль оси тигля магнитного поля.

- Созданы лабораторные модели ИТП специального технологического назначения для проверки корректности представленных математических моделей и эффективности предлагаемых конструктивных решений.

Реализация

1. Результаты исследования электромагнитных и тепловых процессов в современных плавильных агрегатах для разработки и проектирования современных энергоэффективных индукционных печей переданы ООО «РЭЛТЕК» (г. Екатеринбург).

2. Результаты исследования установки для индукционного нагрева составных заготовок в производстве сверхпроводящих проводов переданы ООО «РЭЛТЕК» (г. Екатеринбург).

3. Результаты исследования установки для индукционного нагрева отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов переданы в ОАО «СвердНИИхиммаш» (г. Екатеринбург).

4. Результаты предварительных исследований и разработанная документация по теме НИОКР «Разработка и создание турбоиндукционных печей» переданы ООО «РЭЛТЕК» (г. Екатеринбург).

5. Результаты работы используются на кафедре электротехники и электротехнологических систем УрФУ в учебном процессе, при курсовом и дипломном проектировании, проведении научных исследований и лабораторных работ.

6. Диссертационная работа подготовлена в рамках государственных программ:

целевой программы министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010)» «Разработка, технологическое и электрофизическое обоснование процессов получения высоколегированных сплавов (в том числе с упрочняющей нанокристаллической структурой) при интенсификации перемешивания в агрегате с вращением шлака и металла»;

областной целевой программы Свердловской области «Развитие инфраструктуры наноиндустрии и инноваций в Свердловской области». Тема НИР «Создание и исследование допированных нанопорошками алюмоматричных лигатурных сплавов, полученных методом турбоиндукционного переплава (2011 г.)»; государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации на выполнение НИР «Разработка теоретических основ и математическое моделирование автоматизированных технологий и агрегатов по производству новых эффективных нано- и конструкционных материалов с применением плазменных, акустических и индукционных методов обработки»;

подпрограммы "Развитие отечественного станкостроения и инструментальной промышленности" на 2011 - 2016 годы федеральной целевой программы "Национальная технологическая база" на 2007 - 2011 годы. "Создание плавильно-заливочного формующего комплекса на базе турбоиндукционных печей для получения фасонных отливок из композиционных материалов методом тиксолитья".

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Комплекс математических и компьютерных моделей индукционных АСТН на основе детализированных электрических, тепловых и магнитных схем замещения.

2. Компьютерные модели комплексов на основе ИТП и АСТН на базе ИТП, включающих плавильный агрегат, источники питания и систему управления комплексом.

3. Методика расчета специального компенсирующего устройства многофазной ИТП, получающей питание от однофазного источника питания.

4. Рекомендации по конструктивному исполнению, схемам соединения и питания обмоток АСТН на базе ИТП, улучшающие их рабочие характеристики.

Апробация. Основные результаты доложены, обсуждены и одобрены на следующих научных мероприятиях:

- IV международный симпозиум «ЭЛМАШ-2002. Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования для энергетики, транспорта, нефтяной и газовой промышленности», Москва, 2002 г.

- VII международный симпозиум «Электротехника 2010 год. Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения энергии», Московская область, 27-29 мая, 2003 г.

- «Урало-сибирская научно-практическая конференция», Екатеринбург, 23-24 июня 2003 г.

5-ая Международная конференция «Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение», Крым, Алушта, 2003 г.

- 5-ая Международная конференция «Электромеханика, электротехника и электротехнологии» МКЭЭЭ-2003, Часть II, Москва. 2003.

- Six International Conferece On Unconventional Electromachanical And Electrical Systems, Vol. 2, Alushta, Ukraine, september 24-29, 2004.

- Электротехнология на рубеже XX-XXI веков. Науч.-техн. Семинар, посвященный 100-летию профессора А.Д. Свенчанского. Москва. МЭИ. 2005.

Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий. Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием. Екатеринбург. 2006.

XI Международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты», МКЭЭЭ-2006 (ICEEE-2006). МЭИ. Москва. 2006.

- Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIII Бенардосовские чтения). Иваново. 2006.

- International Simposium on Heating by electromagnetic Sources. Padua. Italy. June 19-22. 2007.

- Международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты - МКЭЭ-2008». Крым. Алушта. 2008.

- Международная научно-практической конференции «Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева». С-Пб. 2009.

- International Simposium on Heating by electromagnetic Sources. Padua. Italy. May 18-21.2010.

- IV Lubuska Konferencja Naukowo-Techniczna - i-MITEL 2010. 21-23 Kwietnia 2010

Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-11. Екатеринбург. 2011.

- Tenth International Conference on Advanced Methods in the Theory of Electrical Engineering, Klatovy. Czech Republic. September 6-9. 2011.

- VII Lubuska Konferencja Naukowo-Techniczna - i-MITEL 2012.

- XVII Congress Energy efficient, economically sound, ecologically respectful, educationally enforced electrotechnologies. St.Petersburg, 21-25 MAY 2012.

«Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах». Севастополь. 2012.

XIV Международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты - МКЭЭ-2012». Крым. Алушта. 2012.

1. Аналитический обзор литературы и постановка задачи

исследования

1.1. Типы и особенности индукционных устройств с проводящей

загрузкой

Основой любого индукционного устройства является индуктор, который создает электромагнитное поле с заданными параметрами в объеме, занятом проводящей загрузкой (вторичным элементом). Тип устройства определяется видом и свойствами вторичного элемента.

Большую группу составляют устройства с проводящим дисперсным или мелкокусковым вторичным элементом. Сюда относятся магнитные или электродинамические сепараторы в технологиях сепарации отходов, обогащения сырья или водоочистки [23,24,25,26,39,67,115,171]. Индуктор выполняет соответствующую технологическую операцию путем электромеханического воздействия на проводящие частицы. Сюда же можно отнести и индукционную тигельную печь (ИТП) на начальной стадии работы, когда осуществляется индукционный нагрев загрузки, состоящей из отдельных проводящих кусков шихты [40,41,156,172]. Режимы работы установок индукционного нагрева сложных составных заготовок (УИНССЗ) подобны режимам работы ИТП на начальном этапе плавки, что позволяет использовать общий математический аппарат для описания теплофизических и электромагнитных процессов в загрузке этих устройств со смещением акцента от интегральных параметров индуктора (в ИТП) к более подробному рассмотрению поля в загрузке (в УИНССЗ) [13,121]. В ряде случаев для обеспечения необходимого качества нагрева ССЗ оправдано применение многофазных индукторов с бегущим и вращающимся магнитными полями [59,98]. При этом необходимо иметь представление о процессах, происходящих в загрузке, расположенной в различных зонах установки, и, по возможности, управлять этими процессами.

На рис. 1 приведены примеры поперечных сечений составных заготовок со сложным характером протекания теплофизических процессов. При нагреве заготовки на рис. 1, а важно было обеспечить равномерность распределения температур по сечению, что сложно реализовать при нагреве в пульсирующем поле. Элементы составной заготовки находятся в поле равной напряженности и соответственно имеют одинаковую мощность тепловыделения, но теплоотдача от периферийных элементов выше, что и приводит к указанной неравномерности температурного поля. Применение в данном случае вращающегося или бегущего поля может решить указанную проблему.

На рис. 1, б приведено сечение внутреннего наполнения составной заготовки, помещаемого в бронзовую трубу, с заваренными с торцов крышками. При нагреве такой заготовки важно обеспечить помимо высокой

скорости нагрева также и высокую равномерность распределения температур по сечению заготовки. Первое условие решается применением индукционных нагревателей, необходим лишь подбор соответствующего режима нагрева заготовки, учитывающий сложный характер теплообменных процессов в ней и удовлетворяющий требованиям по равномерности нагрева. Задача по обеспечению равномерности нагрева может быть решена, например, если заготовки перемещаются вдоль двухзонного индуктора, каждая из зон которого кратна длине заготовки и получает питание от отдельного источника. При этом возможна настройка каждой зоны на заданный уровень мощности. В первой зоне осуществляется форсированный нагрев оболочки, во второй - обеспечивается выравнивание температур по сечению заготовки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фризен, Василий Эдуардович, 2014 год

Библиографический список

1. A. Demenko. Symulacja dynamicznych stanów pracy maszyn elektrycznych w ni^ciu polowym. Wydawnictwo Politechniki Poznaúskiej. - Poznañ, 1997. — 133 sir.

2. Bichkov A. V., Sarapulov S. F., Sokunov B.A. u.a. Electromagnetic transporting and mixing of liquid metals // Proceedings Of The 5th International Conference on UEES. - Szczecin. - 2001. - Vol. 3. - pp. 1043-1046.

3. Control system of multifunctional melting unit // Proceedings of the International Symposium on Teoretical Electrical Engeneering. - Pilsen, 2013. - P. IV-11.

4. Erach D. Tarapore, James W. Evans Fluid Velocites in Induction Melting Furnaces: Parti. Theory and Laboratory Experimentes // Metallurgical Transactions 8.-1976.-Vol. 78.-343 str.

5. Fatkullin S. M., Frizen V. E., Czymczak P., Wiszniewski S. Modelowanie matematyczne procesow cieplnych w indukcyjnych przetwornikach cylindrycznych // IV Lubuska Konferencja Naukowo-Techniczna - i-MITEL. - Kwietnia, 2010. -P. 131-139.

6. Fatkullin S., Luzgin V., Petrov A., Frizen V. E. Induction melting casting system with controlled movement of metal for high quality cast iron production // Proceedings of the International Symposium on Teoretical Electrical Engeneering. — Pilsen, 2013.-P. IV-37.

7. Frizen V. E., Sarapulov F. N., Szymczak P. Trojfazowy uklad zasilania tyglowego pieca indukcyjnego od jednofazowego przemiennika cz^stotliwosci // Materialy konferencyjne VII Lubuska Konferencja Naukowo-Techniczna. - 2012. -PP. 127-128.

8. Idiyatulin A., Sarapulov F.N., Tarasov F.E., Fatcullin S., Frizen V. E. Electromagnetic rotator stirrer of induction melting unit // Proceedings of the Congress. - Санкт-Петербург. - 2012. - С. 239-240.

9. Idiyatulin A., Sarapulov F.N., Tarasov F.E., Fatcullin S., Frizen V. E. Operation modes of the multipurpose melting unit // Proceedings of the Congress. — Санкт-Петербург. - 2012. - С. 243-244.

10.Kuvaldin A., Fedin M. The calculation of the melt surface shape and its influence upon energy and electric characteristics of the induction crucible furnace // Proceedings of IFOST-2008 - 3rd International Forum on Strategic Technologies 3rd International Forum on Strategic Technologies, IFOST-2008. - Novosibirsk-Tomsk. - 2008.-C. 519-523.

11.Kuvaldin A., Pogrebisskiy M., Fedin M. Control system of the induction crucible mixer with indirect estimation of the temperature // Przeglad Elektrotechniczny. - 2008. - T. 84. № 11. - C. 149-153.

12.Luzgin V. I., Petrov A. Y., Sarapulov F. N., Frizen V. E. Melting-casting plant on the basis of turbo-induction furnace for composite alloying // Proceedings of the Congress. - Санкт-Петербург. - 2012. - С. 371-378.

13.Luzgin V.I., Petrov A.Yu., Prakht V.A., Sarapulov F.N., Frizen V. E. Modeling Induction Heating of a Composite Billet // Proceedings Of International Simposium on Heating by electromagnetic Sources. -Italy, 2007. - P. 341-348

14.Mike Hammond. Simultaneous Dual-Frequency Gear Heardening // Industrial Heating, 2001. - №6.

15.Mortimer J. Tomorrow's Induction Melt Shop Technologies Today // Foundry. - №3. - 1999 pp.

16.Sarapulov F. N., Frizen V. E. The model of lump charging in the moving magnetic field // Proceedings of the International Symposium on Teoretical Electrical Engeneering. - Pilsen, 2013. - P. 1-59.

17.Sarapulov F. N., Frizen V. E. Control of electromagnetic stirring by power focusing in large induction crucible furnaces // Russian metallurgy (Metally). - 2011. — № 12.-C. 1152-1155.

18.Sarapulov F. N., Idiatulin A. A., Frizen V. E. A Laboratory Model of the Specilal-Purpose Multy-Phase Induction Furnace // Proceedings of Tenth International Conference on Advanced Methods in the Theory of Electrical Engineering. - Klatovy, 2011. - P.II-l-II-2.

19. Sarapulov F.N., Frizen V, E. The model of the multiphase crucible induction furnace lump charging // Proceedings of the Congress. - Санкт-Петербург. - 2012. -С. 245-246.

20.Sarapulov F.N., Tretyakov V.S., Frizen V. E. Multipurpose melting unit based on the cruicible induction furnace // Proceedings Of International Simposium on Heating by electromagnetic Sources - Padua, 2010. - P. 303—307.

21.Sarapulov S. F., Korshunov E. A., Bourkine S. P. Technology and melting aggregate for oxides containing material treatment. // 5th International Conference On Unconventional Electromechanical And Electrical Systems. - Szczecin and Miedzyzdroje, 2001. - Vol.3. - pp. 1073-1076.

22.Sarapulov S. F., Sokunov B. A., Luzgin V. I. Electromagnetic transporting and mixing of liquid metals // 5th International Conference On Unconventional Electromechanical And Electrical Systems. - Szczecin and Miedzyzdroje, Poland. — Vol.3.-pp. 1043-1046.

23.A. c. 1410824 СССР // Б. И. - 1988.

24.A. с. 1416184 СССР//Б. И. - 1988.

25.А. с. 1421407 СССР // Б. И. - 1988.

26.А. с. 1475976 СССР // Б. И. - 1989, № 16.

27.Аксененко А. Ю., Бычков С. А., Климов В. Н., Коробова Н. В., Тарасов Ф. Е., Фризен В. Э., Шевченко С. Ю. О влиянии условий кристаллизации на структуру тиксозаготовок из литейных А1- сплавов // Металлургия машиностроения. - 2013. - №2. - С. 17-20.

28.Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. - JI. : Энергия, 1965. - 552 с.

29.Балуков Б. Е., Трусков С. А., Сокунов Б. А. и др. Электротехнологические установки в процессе литья цветных металлов // Вопросы совершенствования электротехнологического оборудования и электротехнологий: Сб. научн. тр. - Екатеринбург: УГТУ, 1996. - С. 15-17.

30.Беркович, Е.И. Тиристорные преобразователи высокой частоты / Е.И. Беркович, Г.В. Ивенский, Ю.С. Иоффе, А.Т. Матчак, В.В. Моргун, - Л., Энергия, 1973. - 200 с.

31.Беспалов В. Я., Дунайкина Е. А., Мощинский Ю. А. Нестационарные тепловые расчеты в электрических машинах. — М.: МЭИ, 1987. — 72 с.

32.Бессонов JI. А. Теоретические основы электротехники. Электричекие цепи: Учеб. для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. — М. : Высш. шк., 1996.-638 с.

33.Блинов Ю. И., Васильев А. С., Никаноров А. Н. и др. Современные энергосберегающие технологии: Учебное пособие для вузов. — СПб : СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2000. - 564 с.

34. Борисенко, А.И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах. / А.И. Борисенко, В.Г. Данько, А.И. Яковлев. - М.: Энергия, 1974. - 560 с.

35. Борисенко, А.И. Охлаждение промышленных электрических машин. / А.И. Борисенко, О.Н. Костиков, А.И. Яковлев. - М.: Энергоатомиздат, 1983. -269 с.

36.Бычков А. В., Задирака Г. Н., Сарапулов С. Ф. и др. К синтезу устройств электромагнитного воздействия на металлические расплавы// Труды Братского государственного индустриального института. Материалы XX НТК. - Братск, 1999.

37.Бычков А. В., Сарапулов С. Ф. Сокунов Б. А. и др. Расчет характеристик электромагнитного перемешивателя металла // Proceedings Of The 4th International Conference on UEES. - St. Petersburg, 1999.

38.Бычков А. В., Сарапулов С. Ф., Сокунов Б. А. Расчет индукторов для технологий литья цветных металлов в магнитном поле // Труды II межвузовской отраслевой научно-технической конференции «Автоматизация и прогрессивные технологии». - Новоуральск, 1999.

39.Бычков А. В., Сарапулов С. Ф., Сокунов Б. А., Фризен В. Э. и др. Электромагнитное воздействие на жидкие металлы в технолгических циклах металлургической обработки цветных металлов и сплавов // Сборник тезисов докладов научно-технической конференции "Совершенствование энергетики цветной металлургии". — Екатеринбург, 2003. — С. 41—43.

40.Вайнберг А. М. Индукционные плавильные печи: Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, переработ, и доп. -М.: Энергия, 1967.-416 с.

41.Вайнберг А. Н. Индукционные печи. — М.: Энергия, 1967. - 172 с.

42.Вайнберг Г. С. К теории устройств для электромагнитного перемешивания расплавленного металла в дуговых электропечах //Электричество. - 1958. - № 2. - С.

43.Васильев A.C. Статические преобразователи частоты для индукционного нагрева. - М.: Энергия, 1974. — 176 с.

44.Васильев A.C., Гуревич С.Г., Ю.С. Иоффе Источники питания электротермических установок. - М.: Энергоизадт, 1985. - 248 с.

45.Верте Jl. А. Магнитная гидродинамика в металлургии. — М. : Металлургия, 1975. - 288 с.

46.Верте Л. А. МГД-технология в производстве черных металлов. - М. : Металлургия, 1990. - 120 с.

47.Верте Л. А. Электромагнитная разливка и обработка жидкого металла. -М. : Металлургия, 1967.-206 с.

48.Вольдек А. И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом. — Л. : Энергия, 1970. - 272 с.

49.Воскресенский В.В. Тиристорные преобразователи для питания ндукционных установок - М., «Металлургия», 1979. - 144с.

50.Гасников Г. А., Борисов В. Г. Перспективные направления создания металломатричных литейных и деформируемых композиционных материалов нового поколения // Труды 8-й Всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», 23-25 июня 2010 года. Санкт-Петербург, Изд. СПбГПУ, 2010. - С. 71-81.

51.Гельфгат Ю. М. Металлургические применения магнитной гидродинамики // Магнитная гидродинамика. - 1987. - № 3. - С. 120-137.

52.Гецелев 3. Н. Технология легких сплавов // Магнитная гидродинамика. -1971. -№ 1.-С.36.

53.Гончаров Ю.П., Ермуратский В.В., Заика Э.И., Штейнберг А.Ю.; Под ред. чл.-кор. АН МССР Г.В. Чалого/ Автономные инверторы. - Кишинев: Штинца, 1974. - 336 с.

54. Денисенко, В.И. Исследование тепловых режимов асинхронного двигателя с асимметричным магнитопроводом на основе эквивалентных тепловых схем / В.И. Денисенко, А.Т. Пластун, С.Г. Авдеев, C.B. Ивашов // Электрические машины и электромашинные системы: сб. науч. тр. - Пермь : 111 ТУ, 2003 — С. 204-209.

55.Денисенко, В.И. Тепловая схема замещения синхронного генератора с совмещенным бесщеточным возбудителем / В.И. Денисенко, А.С. Кожевин // Тр. XI-й Междунар. конф. «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты». - М.: МЭИ, 2006 - Ч. 1. — С. 323-324.

56.Дмитриевский В. А., Идиятулин А. А., Сарапулов Ф. Н., Фаткуллин С. М., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Использование современных компьютерных программ при подготовке инженеров на кафедре «Электротехника и электротехнологические системы». — М. : Вестник МЭИ (ТУ), 2008. - № 1. - С. 109-113.

57.Дробинин Я. И. Исследование схем питания установок для электромагнитного перемешивания жидкого металла: дис... канд. техн. наук. — Свердловск, 1963.

58.Дубоделов В. И., Цин М. Р., Пужайло Л. П. и др Применение магнитодинамических установок в новых литейных технологиях // Литейное производство, 1992. - № 9. - С. 29-31.

59.3аикина Н.В. Моделирование и оптимальное управление процессом индукционного нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока: дис... канд. техн. наук. — Самара, 2010. — 154 с.

60.Иванушкин В. А., Сарапулов Ф. Н., Шымчак П. Структурное моделирование электромеханических систем и их элементов. - Щецин : ЩТУ, 2000.-310 с.

61.Идиатулин А. А., Сарапулов Ф. Н., Фаткулин С. М., Фризен В. Э. Режимы работы индукционного плавильного агрегата // Индукционный нагрев. -2011.-№2.-С. 10-16.

62.Идиатулин А. А., Фаткулин С. М., Фризен В. Э. Лабораторная модель индукционного плавильно-литейного комплекса // Энрегоэффективные электротехнологии. Сб. тезисов. — Санкт-Петербург, 2011. - С. 41.

63.Идиятулин А. А., Сарапулов С. Ф., Сарапулов Ф. Н., Тарасов Ф. Е., Фризен В.Э. Повышение энергоэффективности магнитогидродинамических машин за счет внутренней компенсации реактивной мощности // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ". - 2013. -№ 1. - С. 51-56.

64.Идиятулин А. А., Фаткуллин С. М., Фризен В. Э., Сарапулов Ф. Н. Одномерная динамическая модель ИТП //Электротехника. - 2010. - № 5. - С. 37.

65.Карочкин А. В., Пирумян Н. М., Рябов В. А., Коптев Ю. В., Фризен В. Э. Исследование индукционного автоклава // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий. Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Екатеринбург, 2006. — С. 485-489.

66. Карочкин А. В., Пирумян Н. М., Сарапулов Ф. Н. и др. Исследование электротехнологических процессов и устройств: Методические указания. -Екатеринбург : УГТУ, 1998. - 46 с.

67.Каталог «Советские магнитогидродинамические (МГД) и электрогидродинамические (ЭГД) технологии. - М. : Магнитная гидродинамика, 1989. - № 4. -144 с.

68.Кобусинский В., Станек Е. Технико-экономические эффекты внедрения тигельной индукционной печи средней частоты фирмы Junker на литейном заводе АО MAHLE Кротошин // Журнал для литейщиков. - Кротошин, 2003. — с. 56-58.

69.Коробова Н. В., Аксененко А. Ю., Тарасов Ф. Е., Лузгин В. И., Фаткуллин С. М., Фризен В. Э. Об электромагнитном воздействии на расплав алюминия при его модифицировании // Металлургия машиностроения. — 2013. -№1. - С. 8-11.

70.Кривонищенко И. А. Исследование устройств для электромагнитного перемешивания жидких металлов: дис... канд. техн. наук. - Свердловск, 1968. — 170 с.

71.Круминь Ю. К. Взаимодействие бегущего магнитного поля с проводящей средой. - Рига : Зинатне, 1969. - 258 с.

72.Кувалдин А. Б., Князев А. Н. Расчет формы поверхности расплава в индукционной тигельной печи методом баланса сил // Электрометаллурния. — 2000.-№2.-С. 28-33.

73.Кувалдин А. Б., Погребисский М. Я., Федин М. А. Разработка системы управления температурой расплава в индукционных тигельных миксерах и ее

исследование с использованием компьютерной модели // Электрометаллургия. -2008.-№2.-С. 25-31.

74.Кувалдин А. Б., Федин М. А. Идентификация индукционных тигельных миксеров как объектов // Индукционный нагрев. - 2013. - № 1 (23). — С. 19-24.

75.Кувалдин А.Б., Федин М.А. Расчет формы поверхности расплава и ее влияние на энергетические и электрические характеристики индукционной тигельной печи // Электричество. — 2009. - № 4. - С. 47-53.

76.Лисиенко В. Г., Третьяков В. С., Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Технология и оборудование для промышленной зоны Сибири и Дальнего востока // Цветная металлургия. -2013. -№1. - С. 37-41.

77.Лузгин В. И., Лялин В. К., Фризен В. Э. К расчету теплопроводности через боковую стенку набивных тиглей индукционных тигельных печей // Сб. тез. научно-практического семинара "Проблемы и достижения в промышленной энергетике". - Екатеринбург, 2003. - С. 69.

78.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Алексеев Г. Р., Фаткуллин С. М., Сарапулов Ф. Н., Тарасов Ф. Е., Фризен В. Э. Турбоиндукционный плавильно-литейный комплекс для получения слитков из композиционных материалов // Труды XI съезда литейщиков России.— Екатеринбург, 2013. - С. 159-165.

79.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Рачков С. А., Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Турбоиндукционная тигельная печь для получения специальных сплавов // Литейное производство. - 2010. - № 3. - С. 31—33.

80.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Рачков С. А., Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Турбоиндукционная тигельная печь для получения специальных сплавов // Металлургия машиностроения. - М. : ООО "Литейное производство", 2008. - С. 6-7.

81.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Рачков С. А., Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Многофункциональная турбоиндукционная тигельная печь для плавки черных и цветных металлов в литейном производстве // Литейщик. - России. - 2009. - № 4. - С. 11-13.

82.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сабитов А. К. и др. Система электропитания для многопостовой среднечастотной плавки металла // Техническая электродинамика. — 2000. — С. 68-71

83.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Особенности конструкций и процессов турбоиндукционной тигельной печи // Труды XII Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты - МКЭЭ-2008». - Алушта, 2008. - С. 253.

84.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сарапулов Ф. Н., Лисиенко В. Г., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э., Коршунов Е. А., Бастриков В. Л., Третьяков В. С. Многофункциональные индукционные плавильные агрегаты и их технологические возможности // Черная металлургия. - 2010. -№ 1323. — С. 76-81.

85.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сарапулов Ф. Н., Лисиенко В. Г., Сарапулов С. Ф., Коршунов Е. А., Бастриков В. Л., Третьяков В. С., Идиятулин А. А., Фризен В. Э. Многофункциональный плавильный агрегат для мини

металлургических предприятий // Промышленная энергетика. —2010. - №5. - С. 7-10.

86.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Сидоров О. Ю., Фризен В. Э. Исследование мгд-процессов в индукционной тигельной печи // Труды международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева». — Санкт-Петербург, 2009.

87.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сарапулов Ф. Н., Томашевский Д. Н., Фризен В. Э. Исследование режимов работы плавильного комплекса "преобразователь частоты - индукционная тигельная печь"// Сборник докладов VII симпозиума "Электротехника 2010 год. Перспективные виды электрооборудования для передачи и распределения энергии". — Москва, 2003. -с. 181-187.

88.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э. Турбоиндукционный плавильно-литейный комплекс для получения композитных сплавов // Индукционный нагрев. - 2011. - № 4. - С. 32-36.

89.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Фаткуллин С. М., Фризен В. Э. Индукционные плавильно-литейные комплексы для производства высококачественного чугуна // Литейщик России. - 2013. - № 5. - С. 27-30.

90.Лузгин В. И., Петров А. Ю., Фаткуллин С. М., Фризен В. Э. Турбоиндукционные плавильно-литейные комплексы для производства качественного чугуна // Металлургия машиностроения. - 2012. - № 1. - С. 2-5.

91.Лузгин В. И., Сарапулов Ф. Н., Сидоров О. Ю., Фаткуллин С. М., Фризен В. Э. Формирование поля скоростей в расплаве индукционной тигельной печи // Труды третьей международной научно-технической конференции Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы. — Екатеринбург, 2007. -С. 215-217.

92.Лузгин В. И., Фризен В. Э., Черных И. В. Динамическая модель индукционной тигельной печи // Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы: Вестник УГТУ-УПИ. - Екатеринбург, 2003. - Ч. 2. - С. 163-166.

93.Лузгин В.И., Черных И.В., Фризени В.Э. и др. Исследование воздействия на жидкометаллическую загрузку индукционной тигельной печи электромагнитных полей сложного гармонического состава // Сб. тез. докладов 2-го научно-практического семинара "Проблемы и достижения в промышленной энергетике", Екатеринбург, 2002. с. 46

94.Назаров С. Л., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э., Великанов А. Я. Линейные индукционные машины для перемешивания сплавов с микрочастицами // Труды XII Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты - МКЭЭ-2008». - Алушта, 2008. - С.170.

95.Назаров С. Л., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э., Великанов А. Я., Захаров В.В. Электромагнитное перемешивание расплавов с микрочастицами // Труды третьей международной научно-технической конференции

Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы. - Екатеринбург, 2007. - С. 207— 210.

96.Назаров С. JL, Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э., Великанов А. Я., Захаров В. В. Специальные электрические машины для воздействия на металлические расплавы // Электротехнический рынок. — 2008. — №1. — С. 38-39.

97.Немков. В. С., Демидович В. Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. - JL : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. — 280 с.

98.Никитина Е.А. Исследование и разработка трехфазного индуктора для нагрева цилиндрических заготовок в поперечном магнитном поле: дис... канд. техн. наук. - Самара, 2011. - 143 с.

99.0короков Н. В. Электромагнитное перемешивание металла в дуговых сталеплавильных печах. - М. : Металлургиздат, 1961.

100. Пат 128530 РФ // Б.И. — 2013. - № 15.

101. Пат 2046554 РФ // Б.И. - 1995.

102. Пат 2185457 РФ // Б. И. - 2002, № 20.

103. Пат 2207476 РФ // Б. И. - 2003.

104. Пат 2390700 РФ//Б. И.-2010, № 15.

105. Пат 2395603 РФ // Б. И. - 2010, №21.

106. Пат 4986340 США//1991.-№4.

107. Пат 2333439 РФ //Б. И. -2008.

108. Пат 2433365 РФ // Б. И. - 2010, №31.

109. Патанкар, C.B. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М. : Энергоатомиздат, 1984. - 124 с.

110. Петров А. Ю., Лузгин В. И., Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э. Индукционные тигельные печи с автономной компенсацией секций индуктора // IX-я научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». — Екатеринбург, 2010. -С. 85-89.

111. Петров А. Ю., Лузгин В. И., Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э. Турбоиндукционный плавильно-литейный комплекс для получения композитных сплавов // Индукционный нагрев. — 2011. - №4. - С.32-36.

112. Плавильные комплексы на основе индукционных тигельных печей и их математическое моделирование: учеб. пос. / В.И. Лузгин, С.Ф. Сарапулов, Ф.Н. Сарапулов и др. - Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2005. - 464 с

113. Повх И. Л., Капуста А. Б., Чекин Б. В. Магнитная гидродинамика в металлургии. - М. : Металлургия, 1974. - 240 с.

114. Повх И. Л., Чекин Б. В. Магнитогидродинамическая сепарация. -Киев : Наукова думка, 1978. - 148 с.

115. Полищук В. П., Цинн М. Р., Горн Р. К. и др. Магнитодинамические насосы для жидких металлов. - Киев: Наук, думка, 1989. - 256 с.

116. Резин М. Г. К теории устройств для электромагнитного перемешивания жидких металлов // Известия вузов. «Электромеханика». — 1966.-№5.

117. Резин М. Г. Развитие электромагнитного перемешивания жидких металлов // Магнитная гидродинамика. — 1965. — № 2. - С. 130-138.

118. Сарапулов С. Ф. Расчет мощностей и электромагнитных сил в установках индукционного нагрева: Учебное пособие. - Екатеринбург : УГТУ, 1998.-89 с.

119. Сарапулов С. Ф. Характеристики электромагнитного вращателя для жидкого металла. // 1-я специализированная выставка «Энергетика, электротехника». - Екатеринбург, 2001г.

120. Сарапулов С. Ф. Электромагнитный вращатель для жидкого металла // Отчетная научная конференция молодых ученых. — Екатеринбург, 2001г.

121. Сарапулов С. Ф., Прахт В. А., Панов Г. А., Ряпусов А. Н., Фризен В. Э. Использование метода эквивалентных тепловых схем при моделировании нагрева сложных составных объектов // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-11. Сборник научных трудов. -Екатеринбург, 2011.-С.131-136.

122. Сарапулов С. Ф., Сарапулов Ф. Н., Сокунов Б. А., Бычков С. А., Идиятулин А. А., Фризен В. Э. Компенсация реактивной мощности в линейных индукционных машинах технологического назначения // IX-я научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». - Екатеринбург, 2010. - С. 98-101.

123. Сарапулов С. Ф., Сокунов Б. А., Бычков А. В. и др. Индукционное устройство в МГД технологиях //Вопросы совершенствования электротехнологического оборудования и электротехнологий. - Екатеринбург, 2000.-№8.

124. Сарапулов С. Ф., Сокунов Б. А., Бычков А. В. и др. Эффективные технологии литья сплавов меди с применением электромагнитного перемешивания // Тезисы докладов семинара «Энергосбережение 2000». -Екатеринбург, 2000.

125. Сарапулов С. Ф., Сокунов Б. А., Фризен В. Э. Индукционный перемешиватель алюминиевых сплавов в процессе кристаллизации // Электромеханические и электро-магнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы. - Екатеринбург, 2003. - Ч. 2. - С. 171-174.

126. Сарапулов С.Ф. : дис... докт. техн. наук. - Екатеринбург, 2011. -360 с.

127. Сарапулов Ф. И., Сарапулов С. Ф., Лебедев П. В., Фризен В. Э. Применение метода эквивалентных тепловых схем при анализе работы электротехнологических установок // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий. Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. С. 155-162.

128. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Идиатулин А. А., Фризен В. Э. Линейная индукционная машина с компенсированной обмоткой индуктора // Труды XIV Международной конференции «Электромеханика,

электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты - МКЭЭ-2012». -Алушта, 2012.-С. 106-108.

129. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Карась С. В., Шымчак П. Анализ тепловых процессов в линейном асинхронном двигателе // Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования. Тр. V Междунар. симпозиума ЭЛМАШ-2004. - М. : МА «Интерэлектромаш», 2004. - Т. 1. - С. 128-132.

130. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Тарасов Ф. Е., Фризен В. Э. Исследование гидромеханических процессов в жидкометаллическом роторе индукционного вращателя // Индукционный нагрев. - 2012. - Т. 4. № 22. — С. 21-24.

131. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Третьяков В. С., Фризен В. Э., Идиятулин А. А., Фаткуллин С. М., Петров А. Ю., Лузгин В. И., Коршунов Е. А., Бастриков В. Л. Многофункциональный плавильный агрегат для мини металлургических предприятий // Промышленная энергетика. - 2010. — № 5. — С. 7-10.

132. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э Многофункциональный плавильный агрегат на основе индукционной тигельной печи // Электрика. - 2010. - № 2. — С. 20-24.

133. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Моделирование гидромеханических процессов в жидкометаллическом роторе индукционного вращателя // Труды международной пятнадцатой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока». - Екатеринбург, 2012. — С. 151-154.

134. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э., Тарасов Ф. Е. Исследование гидромеханических процессов в жидкометаллическом роторе индукционного вращателя // Индукционный нагрев. - 2012. - Т. 4. № 22. — С. 21-24.

135. Сарапулов Ф. Н., Сарапулов С.Ф., Шымчак П. Математические модели линейных индукционных машин на основе схем замещения. Учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 236 с.

136. Сарапулов Ф. Н., Сидоров О. Ю. Магнитогидродинамические машины с бегущим или пульсирующим магнитным полем. Методы расчета: Учебное пособие. - Екатеринбург : УГТУ, 1994. - 206 с.

137. Сарапулов Ф. Н., Сокунов Б. А., Кривонищенко А. И., Юрьев Ю. Н. и др. Специальная электрическая машина в литейном деле // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств: сб. начн. тр. - Москва, 1995. - С. 155-158.

138. Сарапулов Ф. Н., Сокунов Б. А., Фризен В. Э. Индукционная тигельная печь как электромеханический преобразователь энергии // Сб. тез. научно-практического семинара "Энергосберегающие техника и технологии. — Екатеринбург, 2003. - С. 50.

139. Сарапулов Ф. Н., Сокунов Б. А., Фризен В. Э., Лузгин В. И. Моделирование кусковой загрузки индукционной тигельной печи с помощью метода детализированных магнитных схем замещения // Электромеханические

и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы: Вестник УГТУ-УПИ, в 2-х частях. — Екатеринбург, 2003. -Ч. 2. - С. 175-178.

140. Сарапулов Ф. Н., Сокунов Б. А., Юрьев Ю. Н. и др. Электромагнитное воздействие на металлы // Вестник Уральского государственного технического университета: Современные проблемы энергетики, электромеханики и электротехнологии. 4.2. Электромеханика и электротехнология. УГТУ. -Екатеринбург, 1995. - С. 264-269.

141. Сарапулов Ф. Н., Фризен В Э. Электромагнитная модель многофазной индукционной тигельной печи с кусковой загрузкой Электротехника. - 2013. - № 03. - С. 55-61.

142. Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э. Управление электромагнитным перемешиванием путем фокусирования мощности в крупных индукционных тигельных печах // Электрометаллургия. - 2010. - №11. - С. 32-35.

143. Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э. Формирование мгд-процессов в индукционной тигельной печи при однофазном питании индуктора // Электротехника. — 2010. - № 3. — С. 56-61.

144. Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э. Электромагнитная модель многофазной индукционной тигельной печи с кусковой загрузкой // Электротехника. — 2013. - №3. — С. 55-61.

145. Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э., Лузгин В. И., Шемякин А. М. Динамическая тепловая модель индукционной тигельной печи // Сборник докладов НПК "Энергосберегающие техника и технологии". — Екатеринбург, 2003.-С. 53-55.

146. Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э., Сарапулов С. Ф., Лузгин В. И. Управление процессом перемешивания в индукционной тигельной печи // Сборник материалов Всероссийской студенческой олимпиады, научно-практической конференции и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых "Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии". - Екатеринбург, 2001. - С. 91-95.

147. Сарапулов Ф. Н., Черных И. В. Математическая модель линейной индукционной машины как объекта управления // Электричество. — 1994. — N5.

148. Сарапулов Ф. Н., Черных И. В. Передаточные функции и структурные схемы линейных асинхронных двигателей: Учеб.пос. Под ред. Ф.Н.Сарапулова. - Екатеринбург : УПИ, 1992. - 100 с.

149. Сарапулов Ф.Н. Расчет параметров цепей электротехнологических установок: Учебное пособие. - Екатеринбург : УГТУ, 1999. - 83 с.

150. Сарапулов Ф.Н., Лисиенко В.Г., Третьяков B.C., Тарасов Ф.Е., Фризен В. Э. Исследование гидромеханических процессов в жидкометаллической загрузке многофункционального плавильного агрегата // Труды международной научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах». — Севастополь, 2012. - С. 73-74.

151. Сарапулов Ф.Н., Сарапулов С.Ф., Шымчак П., Бараньски Я., Фризен В. Э. Индукционная машина с внутренней компенсацией реактивной мощности

// Труды международной научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах». - Севастополь, 2012. - С. 75-76.

152. Сарапулов Ф.Н., Сидоров О. Ю. Магнитогидродинамические машины с бегущим или пульсирующим магнитным полем. Методы расчета: Учеб. пособие. - Екатеринбург: УГТУ, 1994. — 206 с.

153. Сарапулов Ф.Н., Фризен В.Э., Сокунов Б.А., Сарапулов С.Ф. Математическая модель индукционной тигельной печи с кусковой загрузкой// Труды АЭН ЧАЭР. - Чебоксары, 2003. - С. 30-35.

154. Свенчанский А. Д. Электрические промышленные печи: Учебник для вузов: В 2 ч. Ч. 1: Электрические печи сопротивления. - М. : Энергия, 1975.-384 с.

155. Сидоров О.Ю., Сарапулов Ф.Н., Сарапулов С.Ф. Методы конечных элементов и конечных разностей в электромеханиеке и электротехнологии. — М.:Энергоатомиздат, 2010.-331 с.

156. Слухоцкий А. Е., Немков В. С., Павлов Н. А., Бамунэр А. В. Установки индукционного нагрева: Учебное пособие для вузов. Под ред А.Е. Слухоцкого. - JI.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 328 с.

157. Сокунов Б. А., Кривонищенко И. А., Прудников Ю. С., Резин М. Г. Влияние электромагнитного перемешивания на структуру слитка при полунепрерывной отливке // Магнитная гидродинамика. - 1977. - № 3. — С. 127-130.

158. Сокунов Б. А., Прудников Ю. С., Токарь В. С. и др. Электромагнитный транспорт и перемешивание жидких металлов // Тезисы НТК с международным участием «Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств» — Москва : МАМИ, 1995. - С. 56.

159. Сокунов Б. А., Сарапулов С. Ф., Фризен В. Э. Индукционные магнитогидродинамические машины технологического назначения // Труды четвертого международного симпозиума «ЭЛМАШ-2002». Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования для энергетики, транспорта, нефтяной и газовой промышленности". — Москва, 2002. - С. 147— 151.

160. Сокунов Б. А., Сарапулов Ф. Н., Балуков Б. Е. Элементы расчета устройств индукционного воздействия на жидкие металлы // Управление процессами структурообразования металлических сплавов в жидком и твердом состояниях: сб. научн. тр. - М.: МГАПИ, 1995. - С. 47-62.

161. Сокунов Б. А., Юрьев Ю. Н., Балуков Б. Е. и др. Электромагнитное воздействие на жидкие металлы // International Scientific-technical conference on unconventional electromechanical and electrotechnical systems. - Sevastopol . — 1995.-P. 307-312.

162. Сокунов Б. А., Юрьев Ю. H., Прудников Ю. С. и др. Применение магнитной схемы замещения в расчете индукторов для целей электромагнитного перемешивания // Управление процессами структурообразования металлических сплавов в жидком и твердом состояниях: Сб. научн. тр. - Москва, 1995. - С. 71-82.

163. Таке К. Кондуктивное электромагнитное перемешивание на MHJI3 // Черные металлы. - 1981. - № 2. - С. 20-22.

164. Тимофеев В. Н. Электромагнитные вращатели, перемешиватели и дозаторы алюминиевых расплавов: дис... докт. техн. наук. - Красноярск, 1994.

165. Тир JI. J1. Методика моделирования движения расплавленного металла в индукционной плавильной печи // Электротермия. - 1964. - №42.

166. Тир JI. JL, Кочеткова Г. Я. Движение расплавленного металла в индукционной тигельной плавильной печи // Электротермия. — 1964. - №40.

167. Тир JL JL, Столов М. Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией металла в электропечах. - 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1991.-280 с.

168. Токарь В. С., Свинин В. И.,.Балуков Б. Е, Юрьев Ю. Н., Сокунов Б.А. и др. Состояние разработок в области электромагнитного перемешивания металлов и сплавов // Вопросы совершенствования электротехнологического оборудования и электротехнологий: Сб. научн. тр. - Екатеринбург: УГТУ, 1996. -С. 10-14.

169. Томашевский Д.Н. Автономные инверторы: учебное пособие -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - 126 с.

170. Траузедель Д., Шлюкебер Д., Донбах Ф. Реализация специальных технологических и металлургических задач в оптимизированных индукционных печах средней частоты // Бюллетень. Журнал для литейщиков №1.-2003.-С. 20-23.

171. Удинцев В. Н. Разработка и исследование линейных индукционных машин для электродинамической сепарации: дис... канд. техн. наук. -Екатеринбург, 1997. - 189 с.

172. Фарбман С. А., Колобнев И. Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. Издание 5-е дополненное и переработанное. - М. : Металлургия, 1968. - 496 с.

173. Фаткуллин С. М. Формирование энергоэффективных режимов работы индукционного плавильного агрегата: дис... канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2011. - 214 с.

174. Фаткуллин С. М., Сарапулов Ф. Н., Идиятулин А. А., Фризен В. Э. Одномерная динамическая модель индукционной тигельной печи // Электротехника. - 2010. - №5. - С. 37^12.

175. Фаткуллин С. М., Третьяков В. С., Коршунов Е. А., Идиятуллин А. А., Сарапулов Ф. Н., Фризен В. Э. Режимы работы многофункционального плавильного агрегата // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-11. Сборник научных трудов. - Екатеринбург, 2011. -С. 137-142.

176. Фаткуллин С. М., Фризен В. Э. Математическое моделирование индукционной тигельной печи в составе многофункционального плавильного агрегата // Промышленная энергетика. — 2010. - №5. - С. 14-17.

177. Фаткуллин С. М., Фризен В. Э. Математическое моделирование работы индукционной тигельной печи в составе многофункционального плавильного агрегата // Промышленная энергетика. - 2010. - № 5. - С. 14-17.

178. Фаткуллин С. M., Фризен В. Э., Идиятулин А. А. Одномерная динамическая модель индукционной тигельной печи // VIII-я научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». — Екатеринбург, 2008. — С. 79-82.

179. Фаткуллин С. М., Фризен В. Э., Сарапулов Ф. Н., Идиятулин А. А. Одномерная динамическая модель индукционной тигельной печи // Электротехника. - 2010. - № 5. - С. 37-42.

180. Федин М.А. Разработка системы управления температурой расплава по косвенным параметрам в индукционных тигельных миксерах // Вестник Московского энергетического института. - 2009. - № 5. - С. 54—59.

181. Фомин Н. И., Затуловский JI. М. Электрические печи и установки индукционного нагрева. — М. : Металлургия, 1979. - 247 с.

182. Фризен В. Э. Методика расчёта компенсирующего устройства многофазной индукционной тигельной печи // Электротехника. - 2013. - №5. — С. 51-55.

183. Фризен В. Э. Энергетические характеристики многосекционной индукционной тигельной печи с независимой компенсацией секций индуктора // Промышленная энергетика. - 2010. - № 5. - С. 21-24.

184. Фризен, В.Э. Исследование электромеханических процессов в индукционной магнитно-гидродинамической установке. Дисс. ... канд. техн. наук. - Екатеринбург, 2003.

185. Хомутова О. В., Поздеева К. О., Фризен В. Э. К вопросу об определении оптимальной частоты тока индуктора электромагнитного перемешивателя осесимметричной конструкции // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-11. Сборник научных трудов. Екатеринбург, 2011. - С. 137-142.

186. Цаплин А. И. Гидродинамика и массообмен при кристаллизации непрерывных стальных слитков в условиях внешних воздействий на жидкую фазу // Гидромеханика и тепломассообмен при получении материалов. — М. : Наука, 1990.-С. 169-178.

187. Цаплин А. И., Альмумаметов В. Р., Зеленецкий А. Б. Проектирование режимов электромагнитного перемешивания жидкого ядра заготовок на основе вычислительного эксперимента // Литейное производство. - 1991. -№ 10.-С. 18.

188. Черных И. В. Передаточные функции и переходные процессы линейного асинхронного двигателя: дис... канд. техн. наук. - Свердловск, 1990. -85 с.

189. Чернышов И. А. Электромагнитное воздействие на металлические расплавы. -М. : Металлургиздат, 1963.

190. Шапиро C.B. Тиристорные источники питания современных электротехнологических установок повышенной частоты. Под ред. к.т.н., доцента Шапиро C.B. Межвуз. научн. сб. № 12 — Уфа: изд. Уфимского ордена Ленина авиационного института им. Серго Орджоникизе, 1983 — 164 с.

191. Шорин С.Н. Теплопередача/С.Н. Шорин. - М.: Высшая школа, 1964. — 490 с.

192. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. - М.: -Энергоатомиздат, 1984. — 640 е., ил.

193. Юрьев Ю. Н., Сарапулов Ф. Н., Сидоров О. Ю., Сокунов Б. А. Особенности математического моделирования магнито-гидродинамических устройств с жидкометаллическим вторичным элементом // Вопросы совершенствования электротехнологического оборудования и электротехнологий. - Екатеринбург: УГТУ, 1996.-С. 123-137.

194. Якоби X., Штеффен Р. Электромагнитное перемешивание на MHJI3 // Черные металлы. - 1978. - № 22. - С. 36-47.

195. Сарапулов Ф.Н., Сарапулов С.Ф., Томашевский Д.Н., Фризен В.Э., Черных И.В. Электротехнологическая виртуальная лаборатория: Учебное пособие. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. -233 е., ил.

196. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. -288 е.: ил.

197. Е.А.Коршунов, Д.Н. Гайнанов, B.JI. Бастриков и др. Многофункциональный плавильный агрегат для реализации новых технологий в условиях миниметаллургических предприятий и литейных цехов крупных машиностроительных заводов / Литейщик России - 2004. - №10. С.21-25.

198. Е.А. Коршунов, Д.Н. Гайнанов, В.Л. Бастриков и др. Плавильные агрегаты для эффективной реализации новых металлургических технологий / Технический альманах. ОБОРУДОВАНИЕ, № 3, 2005. С. 16-21.

199. Е.А. Коршунов, В.Л. Бастриков, Д.Н. Гайнанов и др. Предпосылки к созданию мини-металлургического предприятия новой структуры / Технический альманах. ОБОРУДОВАНИЕ, № 3, 2008. С. 22-25.

200. Коршунов Е.А. Плавка с вращением и жидкофазным восстановлением / Уральский рынок металлов, № 1-2, 2008. С. 58-60.

201. Христинич P.M., Тимофеев В.Н., Первухин М.В. Влияние магнитогидродинамических свойств жидкометаллического ротора на характеристики индукционнои электрической машины / IVth International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems. St. Petersburg Russia, June 21-24, 1999. C. 857-862.

202. ELCUT. Моделирование двумерных полей методом конечных элементов. Версия 4.2Руководство пользователя. СПб.: Производственный кооператив ТОР. 2000 г. -130 с.