МГД-перемешиватели с плосколинейными индукторами (МГДП)

Предназначены для объемного перемешивания металла при плавке твердой шихты с целью интенсификации процессов тепло- и массообмена при приготовлении сплавов, в том числе высоколегированных, многокомпонентных и высокотемпературных, для усреднения температуры расплава по всему объему жидкого металла.

Мгд-перемешиватели имеют несколько типов размеров для оснащения плавильных печей и миксеров с объемом по жидкому металлу соответственно. Обьемы: 5-10т, 15-25т, 40-60Т, 7О-95т, 100-145т; Напряжение питания 220/380 - 400/440 В; частота 50-60 гц; Производительность при перемешивании и перекачке металла от 10- 40т/час до 600-900 т/час.

Длина активной зоны индуктора МГ ДГ 600-1350 мм в зависимости от типоразмера.

  • Активная мощность Раст ~35-130 Kw:
  • Реактивная мощность Ргеасt ~320-1100 Kvar,
    • ток в сети ~ 100-250 А;
    • немагнитный зазор между жидким металлом и индуктором ~ 50- 80мм.
    • Охлаждение водяное.
    • Расход воды (0,7 - 2,3) * 10 ⁻³м ³/сек;
    • давление воды (2 + _ 0,5) 10 ⁵ Ра.

МГДП используются в основном для односекционной (плавильная печь или миксер} и двухсекционных печей (загрузочная камера+отсек для приготовления сплавов). Возможно использование и в других конструктивных исполнениях печей.

Схема печи с МТДП, МТДЛ

Применение МГДП позволяет:

  1. Повысить производительность плавильной печи за счет интенсификации процессов тепло- и массообмена (от 15 до 50%)
  2. Сократить время приготовления сплавов(до 20-50% С)
  3. Снизить расход топлива на плавление и приготовление сплава (до 20%)
  4. Обеспечить высокую гомогенность химического состава расплавленного металла + —5 %, выравнивание температуры расплава по всему объему печи (+ -— 5-10% С)
  5. Снизить количество шлаков на стенках печи, практически ликвидировать перегрев металла в печи в отдельных ее частях.
  6. Снизить количество коррекций состава сплава при его приготовлении. Снизить угар металла до 15-25%.

Преимущества МГД-перемешивателя по сравнению с известными устройствами, применяемыми в промышленности:

  1. Бысокая надежность вследствие отсутствия движущихся механических деталеи в расплаве,
  2. Удобство монтажа и демонтажа оборудования,
  3. Простота управления, возможность регулирования производительности, интенсивности перемешивания от 0 до 100%.
  4. Возможность перемешивания расплавов алюминия без нарушения пленки на его поверхности
  5. Возможность интенсификации процессов тепло - и массообмена на всех стадиях приготовления и рафинирования алюминиевых сплавов в печах,
  6. Возможность дополнительной интенсификации перемешивания металла в объеме ванны изменением направления бегущего магнитного поля, изменяющим направления движения потока металла на противоположное.. (работа вперед-назад)
  7. Возможность приготовления сплавов и лигатур при температурах меньше ‚ чем обычно на 100-150 С.
  8. Подогрев перекачиваемого металла индукционными токами при расплавлении металла ( в районе канала МГДП) и при циркуляции его. При — эксплуатации МГДГТ дополнительные средства обогрева проточного тракта не требуется.
  9. Высокий уровень унификации различных конструкций.

Например, МГДП широко применяются для интенсификации процессов плавки алюминиевых сплавов на основе алюминия- сырца и рафинирования их от натрия и оксидных примесей, для получения сплавов Аl- SI — Al-Mn-Mg — Al-Si-Мg — Аl-Mn, Аl-Cu.

Применение МГДГТ позволяет:

  1. Повысить производительность 25 тонного плавильного агрегата до 130 т\сутки
  2. Снизить расход кремния для приготовления сплава А!-5!до 1,5 кг на 1 т сплава;
  3. Снизить содержание водорода до 0,2 см З\1О00г металла, оксида алюминия до 0,02%, натрия до 5-10 ⁴% (по массе);
  4. Уменьшить потери металла при его окислении до 0,5%;
  5. Сократить время рафинирования до 20 мин. при этом расход электроэнергии на рафинирование составлял 2-3 квт.ч на тонну сплава.
  6. Существенно улучшить структуру металла отливок;
  7. Повысить степень растворения в алюминии меди, кремния и марганца, осуществить равномерное их распределение в сечениях отливок, повысить жидкотекучесть сплавов систем Al-Cu — Al-Si — Al-Mn.

МГДП состоит из:

  1. Индуктора с каркасом (рамой)
  2. Проточного тракта (канала)
  3. Системы электропитания и управления, конденсаторной установки

Индуктор предназначен для формирования бегущего магнитного поля и состоит из магнитопровода с пазами, в которые уложены катушки обмотки, выполненые из медной трубки, через которые пропускается охлаждающая вода.

В отдельных случаях в качестве обмотки может быть использован высокотемпературный обмоточный провод.

Индукторы устанавливаются на каркасе, приваренном к стенке корпуса печи.

Металлотракт (канал) специальной формы выполнен в стенке печи из жаропрочного материала ‚, стойкого в алюминии и его сплавах (жаропрочный бетон, боросилицированный графит, силицированный графит, карбид кремния и т.п.)

На Рис. 11-12 представлены МГДП с рамой, системой крепления и охлаждения

Работа МГДП обеспечивается системой электропитания и управления‚ которая состоит из:

  • Шита электрического;

  • Установки конденсаторной;

  • Пульта управления;

  • Датчиков температуры, установленных в

индукторе;

  • Датчика давления воды;

  • Датчика протечки металла. Система электропитания и управления позволяет осуществлять работу МГД- перемешивателя по программам с различными направлениями и длительностью циклов перемешивания в ручном и автоматическом режимах, а также с управлением от компьютера.

Электропитание оборудования МГД подается от сети переменного тока (50…60 Гц) напряжением 220\380…400\44Ов.

Степень защиты от поражения электрическим током, выполняется для электрооборудования по классу (изделие имеет многократную электрическую изоляцию).

По степени защиты персонала от прикосновения к токоведущим частям ‚ от попадения посторонних тел и от проникновения воды индуктор и конденсаторная установка имеют исполнение JP 21 исполнение пульта управления и электрического щита JP 54 по СТ СЭВ 778-77.

По требованию заказчика электрооборудование поставляется от изготовителей тех фирм, которое используется на предприятии заказчика.

Электрооборудование предназначено для работы в закрытых помещениях в районах с умеренным климатом-исполнение УЗ. Го виброакустическим характеристикам. электрооборудование относится к классу | ( уровень шума не превышает 50 ДВ). Электрооборудование не создает радиопомех.

Прокладка линий питания к индуктору, конденсаторной установке, щиту электрическому и пульту управления, выполняется в соответствии с поставляемой электрической схемой.

МГДП с наклонными пазами в магнитопроводе плосколинейного индуктора.

Данная конструкция МГДП позволяет осуществлять перемешивание металла в противоположные стороны от центра индуктора, (Рис. 15)

МГДП с реверсивными плосколинейными индукторами.

На Рис. 16 приведена схема МГДП с реверсивными индукторами и безнапорным металлотрактом в зоне действия индукторов. На поверхонсти металлотракта выполнен выступ треугольной формы.

Интенсификация процесса перемешивания осуществляется за счет организации встречных, но не сталкивающихся между собой потоков. Выступ направляет поток металла.

  1. индукторы;
  2. канал металлотракта;
  3. выступ треугольной формы.

Магнитогидродинамические насосы цилиндрического типа (МГДНЦ)

МГДНЦ состоят из электромагнитного индуктора в виде комплекса цилиндрических катушек, расположенных между зубцами 4,6,8.. магнитопроводов, установленных с внешней стороны катушек и проточного тракта в виде керамической трубы, выполненной из материала стойкого в алюминии.

При необходимости внутри трубы проточного тракта может устанавливаться внутренний сердечник.

Технические характеристики МГДНЦ для алюминия.

  • Активная мощность, Р аст, Кv-при напряжении 380V 100 - 130
  • Реактивная мощность, Р геасt, Kvar - 750-1100
  • Немагнитный зазор между жидким металлом и индуктором, мм- ~35-50
  • ТОК В сети, А 200-250
  • Ток в индукторе, А 1100-1200
  • Диаметр внутренней трубы канала, мм 100-130-140
  • Плина активной зоны насоса, мм 750 - 1000.
  • Число магнитопроводов 4,6,8
  • Высота подъема металла, мм до 1000- 1500
  • Охлаждение водяное: расход воды, м²\сек (0.7-1.0)* 10⁻³ m ³\s; давление воды, Ра (2.0-+-0.5} * 10⁵;

МГДНЦ применяются в случаях, когда требуется существенный подъем металла между секциями или отдельными печами, для подъема металла из. печи в кристаллизатор УНР, в технологических процессах, где требуется создать высоконапорный поток металла в полузамкнутом пространстве, например, для ускоренного расплавления лигирующих добавок при производстве сплавов и д.р.

На Рис. 17-20 представлены принципиальные схемы цилиндрических насосов, односекционная печь с МГДНЦ и фотография МГДНЦ для алюминия.

Магнитогидродинамические насосы плосколинейного типа (МГДНП)

В качестве МГДНП для алюминия используются также двухиндукторные насосы плосколинеиного типа.

На Рис.21 приведены принципиальные схемы МГДНП.

Индукторы МГДНП смонтированы с двух сторон прямоугольного металлотракта, выполненного из материала стойкого в расплавленном алюминии.

Индукторы могут располагаться параллельно дну печи или перпендикулярно, охватывая металлопровод, или под какими-то углами ко дну печи или ее стенке.

МГД-лотки для выдачи алюминия из печи (МГДЛ)

МГДЛ предназначены для выкачки металла из плавильной печи в ковш, в другую — печь для приготовления сплава ‚ для подачи металла в литейные формы, на конвейере, в изложницы карусельной установки, в кристаллизатор УНР, а также для использования в качестве дозаторов.

МГДЛ состоит из наклонного металлотракта смонтированного к печи и индуктора.

В качестве индукторов в МГДЛ используются одно-, двух-, и трехсекционные односторонние плосколинеиные индукторы.

Индукторы могут располагаться под дном канала металлотракта, охватывать металлотракт с двух боковых сторон или устанавливаться снизу и сверху проточного — тракта.

При этом один из индукторов может быть пассивным, выполненным из ферромагнитного материала. Металлотракты могут быть открытыми или оборудованы крышками. Индукторы или магнитопроводы над металлотрактом могут иметь возможность изменять расстояние до жидкого металла (изменять немагнитный зазор) или образовывать угол наклона к плоскости канала металлотракта. Это обеспечивает дополнительную регулировку величины расхода и развиваемого давления.

МГДЛ выкачивает металл из печи до высоты 1500 мм до полного её опорожнения.

Угол наклона МГДЛ к поду печи, в зависимости от конкретных условий, составляет от 15 до 90°.

Активная длина индуктора МГДЛ 300-1350 мм при использовании одного индуктора, и может достигать нескольких метров при установке нескольких индукторов, ширина активной части индуктора 100-400 мм; немагнитный зазор 50-80мм; производительность лотка изменяется в зависимости от угла наклона лотка и мощности индуктора и составляет от 5-10 n/час до 150- 200 n/час, активная мощность одного индуктора от 15 до 150квт; охлаждение обмоток индуктора — водяное или воздушное.

С помощью МГДЛ решаются многие практические задачи по транспортировке и дозированной выдаче металла в различных технологических процессах.

На KL использовались в МГДЛ ферромагнитные и пассивные магнитопроводы или пластины над жидким металлом.

Ферромагнитные индукторы обеспечивают увеличение: магнитного поля в зоне жидкого металла на 30%; электромагнитного напора в 1,69 раза; производительности в 2,5 раза ( за счет увеличения электромагнитного поля и ликвидации обратных потоков в канале МГДЛ). При установке двухсекционного МГДЛ, верхняя секция может включаться одна, когда уровень металла в печи находится в её зоне действия. Нижняя секция в это время может быть отключена или включена в обратную сторону для перемешивания металла. Обе секции металла МГДЛ включаются на выкачку, когда уровень металла в печи находится вне зоны действия верхней секции.

МГД-оборудование для цинка и его сплавов, для магния, олова и других металлов.

Подобное МГД-оборудование‚ которое используется для алюминия и его сплавов, широко используется для цинка и его сплавов типа ЦАМ, для магния ‚ олова и других металлов.

Имеется большой опыт работы с данными металлами для различных технологических операций.

Например: МГД-насос для магния (расход=12м³\час: напор=3,5 кг\см²: Т=700- 800°С : активная мощность -14,5 квт: напряжение - 220/380 в) на одном титано- магниевом предприятии перекачал 30000 тонн.

Использование МГД-оборудования для указанных металлов облегчается, т.к. каналы по которым движется жидкий металл выполняются из обычных немагнитных сталей, а в качестве обмотки может использоваться высокотемпературный провод без водяного охлаждения.