MHD maisītāji ar vienkāršiem lineāriem induktoriem

Šādas MHD ierīces veicina karstuma/masas pārejas fenomena intensificēšanu sakausējumu, konkrēti, augsti leģētu sakausējumu, vairāku sastāvdaļu un augstas temperatūras sakausējumu, gatavošanas procesā, kausēšanas temperatūras izlīdzināšanu, regulējot kausējamā metāla apjomu.

MHD maisītājus izgatavo ar dažādiem izmēriem liešanas krāsnīm un jaucējiem, kas satur dažādus kausēta metāla apjomus. Apjomi: 5–10 t, 15–25 t, 40–60 t, 70–95 t, 100–145 t. Spriegums: 220–380 līdz 400–440 V; frekvence – 50–60 Hz. Kausēta metāla jaukšanas un sūknēšanas ražīgums svārstās no 10–40 līdz 600–900 t/h.

Šāda MHD jaucēja aktīvā zona ir 600–1360 mm un to noteic MHD maisītāja tips un lielums.

  • Aktīvā jauda – Pact 35–130 kW
  • Reaktīvā jauda – Preact 320–1100 kvar
    • Strāva 100–250 A
    • Nemagnētiskā atstarpe (starp izkausēto metālu un induktoru) ir apmēram 50–80 mm.
    • Ūdens dzesēšana induktora tinumā:
    • ūdens plūsmas ātrums ir (0,7–2,3)10³ m/s;
    • ūdens spiediens ir (2 5)10³ Pa.

MHD maisītājus ar vienkāršiem lineāriem induktoriem lieto pārsvarā viensekcijas (liešanas krāsnī vai jaucējā) vai divsekciju (iepildīšanas sekcija + sekcija sakausējuma gatavošanai) krāsnīs. Šādus jaucējus ir iespējams lietot dažādu projektu krāsnīs.

Vienas kameras krāsns

Lietojot MHD jaucēju ar vienkāršu lineāru induktoru, ir iespējams:

  1. Lai veicinātu liešanas krāsns ražīgumu, pastiprinot karstuma/masas pārejas procesus
  2. Lai mazinātu kausējuma sagatavošanai nepieciešamo laiku (par 20–50%)
  3. Lai mazinātu kausēšanai un sakausējuma izgatavošanai nepieciešamo laiku (par 20%)
  4. Lai nodrošinātu augstu izkausētā metāla ķīmiskā sastāva homogenitāti (5%) un izlīdzinātu kušanas temperatūru visā krāsns apjomā (par 5–10 °C)
  5. Lai mazinātu sakausējuma sastāva korekciju skaitu tā gatavošanas laikā
  6. Lai mazinātu metāla zudumus (par 15–25%)

MHD maisītājiem ir šādas priekšrocības salīdzinājumā ar parastajām rūpniecībā lietotajām ierīcēm:

  1. augsta uzticamība, jo kausējumā nav kustīgu daļu;
  2. ērta iekārtas montāža un demontāža;
  3. vienkārša vadība, iespēja kontrolēt maisīšanas ražīgumu un stiprumu no 0 līdz 100%;
  4. iespēja samaisīt alumīnija kausējumu, neizjaucot plēvi tā virspusē;
  5. iespēja intensificēt karstuma/masas pārneses procesu visos alumīnija kausējuma sagatavošanas un apstrādes procesa posmos kausēšanas krāsnīs;
  6. iespēja papildus pastiprināt kausējuma maisīšanu krāsns apjomā, mainot kustīgā magnētiskā lauka virzienu, mainot metāla plūsmas virzienu (kustība uz priekšu un atpakaļ);
  7. iespēja sagatavot sakausējumus un to apvienojumus temperatūrā, kas ir zemāka nekā parastie 100-150 °C;
  8. sūknētā metāla uzkarsēšana ar induktīvām strāvām metāla kausēšanas laikā (MHD maisītājā un kanālā) un tā cirkulācija krāsns bedrē; nav nepieciešami papildu karsēšanas avoti plūsmas ceļā;
  9. lielas iespējas unificēt dažādas maisījumu projektu versijas.

MHD maisītāji ar vienkāršiem lineārajiem induktoriem tiek plaši lietoti uz alumīnija pamata veidotu sakausējumu kušanas intensifikācijai un attīrīšanai no nātrija un oksīda piemaisījumiem, lai izgatavotu Al-Si, Al- Mn-Mg, Al-Si-Mg, Al-Mn, Al-Cu sakausējumus.

Lietojot MHD maisītājus ar vienkāršu lineāro indukciju, ir iespējams:

  1. paaugstināt 25 t kausēšanas agregāta ražīgumu līdz 130 t dienā;
  2. samazināt Si patēriņu Al-Si sakausējuma izgatavošanai par 1,5 kg uz 1 t sakausējuma;
  3. samazināt ūdeņraža saturu par 0,2 cm³/100 g metāla, alumīnija oksīda par 0,02%, nātrija par 5,10⁴% (masā);
  4. samazināt metāla zudumus oksidējoties par 0,5%;
  5. samazināt attīrīšanas laiku līdz 20 min, ar enerģijas patēriņu attīrīšanai 2–3 kW/h uz 1 t sakausējuma;
  6. ievērojami uzlabot metāla stieņu struktūru;
  7. uzlabot Cu, Si, Mn sajaukšanās procesu ar alumīniju; sadalīt tos vienādi pa stieņu šķērsgriezumu, lai veicinātu sistēmu Al-Cu, Al-Si, Al-Mn kvalitāti.

MHD maisītāju ar vienkāršiem lineārajiem induktoriem veido:

  1. induktors ar tīklu;
  2. plūsmas kanāls;
  3. elektriskās enerģijas padeves un kondensatora kontroles sistēmas.

Induktors ir paredzēts kustīga magnētiskā lauka radīšanai un to veido magnētiskā ķēde ar spraugām, kurās tiek novietots cauruļu tinums no vara, pa kurām plūst dzesēšanas ūdens. Dažos gadījumos tinumiem var tikt izmantots augstas temperatūras tinumu materiāls.

Var tikt lietoti TMF induktori ar magnētisko ķēdi, kuras spraugas ir aizpildītas ar trīsfāžu tinumiem, kas iekļauj magnētiskās ķēdes magnētvadu.

Induktori ir novietoti uz tīkla, kas ir piemetināts kausēšanas krāsns sienai. Īpašas formas metāla plūsmas ceļš (kanāls), izgatavots no karstumizturīga materiāla (karstumizturīga betona, borosilikāta grafīta, silikāta grafīta, silīcija karbīda utt.), atrodas krāsns sienā; tas ir izturīgs pret alumīniju un tā sakausējumiem.

  1. un 12. attēlā ir parādīts MHD maisītājs ar tīklu, stiprinošajiem elementiem un dzesēšanas sistēmu.

MHD maisītāju darbina elektroenerģijas piegādes un vadības sistēma, kuru veido elektriskais panelis, kondensators, vadības panelis, induktorā ierīkoti temperatūras sensori, ūdens spiediena mērītājs un metāla noplūdes detektors.

Energoapgādes sistēma un vadība ļauj darbināt MHD maisītāju atbilstoši programmām, nosakot dažādus maisīšanas cikla virzienus un laiku rokas un automātiskajā režīmā, kā arī datora vadībā.

MHD maisītājs ar maiņstrāvas barošanu (50–60 Hz), spriegums 220⁄380 vai 400⁄440 V. MHD maisītājam ir daudzslāņu elektriskā izolācija.

Lai pasargātu personālu no elektriskās strāvas triecieniem, nepieļautu svešķermeņu un ūdens iekļūšanu, induktors un kondensators ir izgatavoti saskaņā ar JP 21, vadības panelis un elektriskais panelis – saskaņā ar JP 54, ņemot vērā ST SEV 778-77 prasības.

Pēc klienta pieprasījuma tiek piegādātas klienta norādīta ražotāja uzņēmuma izgatavotas elektriskās iekārtas.

MHD maisītājs ir jālieto (jādarbina) slēgtās telpās ar mērenu temperatūru. Pēc vibroakustiskajām īpašībām maisītājs ir iekļauts to ierīču grupā, kuru radītais troksnis nepārsniedz 50 dB. Maisītājs nerada radio traucējumus.

Jauda induktoram, kondensatoram, elektriskajam panelim un vadības panelim tiek piegādāta atbilstoši pielikumā norādītajai elektriskās ķēdes shēmai.

MHD maisītājs ar slīpām spraugām vienkārša lineārā induktora magnētā.

Šāds MHD maisītāja projekts ļauj maisīt izkausēto metālu pretējos virzienos no induktora centra (15. attēls).

MHD maisītājs ar reversu vienkāršu lineāro induktoru

  1. attēlā ir parādīta shēma: MHD maisītājs ar reversajiem induktoriem un metāla plūsma bez spiediena aktīvajā zonā. Metāla plūsmas teknei ir trijstūra projekcija.

Maisīšanas procesu pastiprina, vadot pretējas plūsmas, kas nesaskaras. Projekcija virza izkusušā metāla plūsmas.

  1. induktori;
  2. metāla plūsmas tekne;
  3. trijstūra projekcija

Magnetohidrodinamiskie cilindrveida sūkņi

Magnetohidrodinamiskajiem cilindrveida sūkņiem ir elektromagnētiskais induktors, ko veido cilindriski tinumi, izvietoti starp četriem, sešiem vai astoņiem magnētisko ķēžu zobiem, veidoti kā keramikas caurules no materiāla, kas ir izturīgs pret izkusušu alumīniju, ārpus tinumiem un kausētā metāla plūsmas. Ja nepieciešams, metāla plūsmas teknes caurulē var ievietot iekšējo serdi.

MHD cilindrisko sūkņu tehniskās īpašības

  • Aktīvā jauda – Pact 100–130 kW
  • Reaktīvā jauda – Preact 750–1100 kvar
  • Nemagnētiskā atstarpe starp izkausēto metālu un induktoru, ~ 35–50 mm
  • Strāva ķēdē, 200–250 A
  • Strāva induktorā, 1100–1200 A
  • Kanāla iekšējās caurules diametrs: 100–130–140 mm
  • Sūkņa aktīvās zonas garums: 750–10 000 mm
  • Magnētisko ķēžu skaits: 4, 6 vai 8 gab.
  • Kausējuma līmeņa celšanās: 1000–1500 mm
  • Ūdens dzesēšana: ūdens plūsma (0,7–1,0)10⁻³ m3/s; ūdens spiediens: (2,0-+-0,5)10⁵ Pa

Magnetohidrodinamiskie cilindriskie sūkņi tiek lietoti, kad izkausētais metāls ir “jāpaceļ” pietiekami augstu starp krāsns sekcijām vai atsevišķām krāsnīm, lai izkausētais metāls ieplūstu kristalizatora UNR, dažos tehnoloģiskajos procesos – kad augstspiediena metāla plūsmu ievada pa pusei slēgtā telpā, piemēram, ātrai sakausējuma sastāvdaļu izkausēšanai, lai ražotu sakausējumus utt.

17.–20. attēlā ir parādīta cilindrisko sūkņu konstrukcijas principiālā shēma; vienkameras krāsns ar cilindrisko MHD sūkni un alumīnija kausēšanai paredzētā cilindriskā MHD sūkņa fotoattēli.

Magnetohidrodinamiskie vienkāršie lineārie sūkņi

Vienkāršie lineārie sūkņi ar diviem indikatoriem tiek lietoti kā MHD vienkāršie lineārie sūkņi alumīnijam. 21. attēls. Iepriekš minētā sūkņa principiālā shēma MHD vienkāršie lineārie sūkņi atrodas taisnstūrveida metāla teknes abās pusēs. Teknes materiāls ir izturīgs pret kausētu alumīniju. Induktori var atrasties paralēli metāla plūsmas apakšējai daļai, apņemt metāla tekni no divām pusēm vai atrasties noteiktos leņķos pret metāla teknes apakšējo daļu vai sānu sienām.

MHD teknes alumīnija izlaišanai no krāsns

MHD teknes tiek lietotas izkausēta metāla izlaišanai no krāsns kausā vai citā krāsnī kausējuma sagatavošanai, izkausētā metāla ieliešanai liešanas veidnēs, kristalizatora UNR utt. Tekni ir iespējams lietot arī metāla izliešanai (dozēšanai).

MHD tekni veido slīpa metāla rene, kas ir iemontēta vienā krāsns sienā, un induktora. MHD teknē tiek lietoti vienpusējie vienkāršie lineārie induktori ar vienu, divām vai trim kamerām. Induktori var atrasties paralēli metāla plūsmas apakšējai daļai, apņemt metāla tekni no divām sānu sienām vai atrasties metāla teknes augšējā un apakšējā daļā. Viens induktors var būt pasīvs, izgatavots no feromagnētiska materiāla. Metāla teknes var būt atvērtas vai nosegtas ar vākiem. Induktori un magnētiskās ķēdes virs metāla teknes var regulēt izkausētā metāla intervālu (mainot nemagnētisko spraugu) vai piemēroties teknes slīpumam. Tas nodrošina plūsmas ātruma un veidotā spiediena papildu kontroli.

MHD tekne sūknē izkausēto metālu no krāsns līdz 1500 mm, kamēr krāsns ir pilnīgi tukša. MHD teknes slīpums līdz krāsns apakšējai daļai dažādos apstākļos var atšķirties no 15 līdz 90.

Aktīvā MHD teknes induktora garums ir apmēram 300–1350 mm, lietojot vienu induktoru, un var sasniegt vairākus metrus, lietojot vairākus induktorus; induktora aktīvās daļas platums ir 100–400 mm; nemagnētiskā sprauga ir apmēram 50–80 mm; MHD teknes ražīgums ir atkarīgs no teknes slīpuma leņķa un induktora jaudas un mainās no 5–10 t/h līdz 150⁄200 t/h; induktora aktīvā jauda mainās no 15 līdz 150 kW; induktora tinumus dzesē vai nu ar ūdeni, vai gaisu.

MHD tekņu lietošana atrisina daudzas praktiskas kausēta metāla pārliešanas un dozēšanas problēmas dažādos tehnoloģiskajos procesos.

MHD teknēs virs izkausētā metāla tiek lietotas KL feromagnētiskās ķēdes vai pasīvās plates. Feromagnētiskie induktori nodrošina magnētiskā lauka pieaugumu (izkausētā metāla zonā) par 30%, elektromagnētiskā spiediena pieaugumu 1,69 reizes, ražīguma pieaugumu 2,5 reizes (pastiprinot elektromagnētisko lauku un slāpējot pretēja virziena plūsmas MHD teknes kanālā.)

Ierīkojot divkameru MHD tekni, augšējo kameru ieslēdz atsevišķi, ja metāla līmenis krāsnī sasniedz kameras līmeni. Šajā laikā apakšējo kameru ir iespējams atslēgt vai ieslēgt pretējā virzienā metāla maisīšanai. Abas MHD teknes kameras tiek ieslēgtas izlaišanai, kad izkusušā metāla līmenis krāsnī ir ārpus augšējās kameras darbības zonas.

MHD iekārtas cinkam un tā savienojumiem, magnijam, alvai un citiem metāliem

Alumīnijam un tā savienojumiem paredzētās MHD iekārtas var tikt lietotas sakausējumiem, kuru pamatā ir magnijs, alva un citi metāli. Mums ir pietiekama darba pieredze ar šiem metāliem dažādos tehnoloģiskajos procesos. Piemērs: MHD sūknis magnijam ar šādiem raksturlielumiem: plūsma – 12 m3/h; spiediens – 3,5 kg/cm2; T = 700–800 °C; aktīvā strāva – 14,5 kW; spriegums – 220⁄380 V – tiek lietots izkusuša magnija sūknēšanai (transportēšanai).

MHD iekārtu lietošana ir vieglāka, ja metāla tekne ir izgatavota no nemagnētiska tērauda; var tikt lietoti vadi ar augstas temperatūras izolāciju un bez ūdens dzesēšanas.