Московский энергетический институт (национальный исследовательский университет) Кафедра ФЭМАЭК 1 Метод моделирования градиентного нагрева металлических. - презентация

1 Московский энергетический институт (национальный исследовательский университет) Кафедра ФЭМАЭК 1 Метод моделирования градиентного нагрева металлических заготовок Аспирант: Некрасова Н.С. Руководитель: д.т.н., проф. Кувалдин А.Б. Москва, 2011

2 2 Разработка методики расчета параметров индукционной системы «индуктор-заготовка». Математическое моделирование установки индукционного градиентного нагрева алюминиевых заготовок в программе ELCUT. Расчет конструкции индуктора для градиентного нагрева и режимов его работы. Разработка новых вариантов индукторов для градиентного нагрева. Основные положения

3 3 Металлическая оболочка кабеля Проводящие материалы кабельных изделий Параметры сравнения СвинецСтальАлюминий Температура плавления, °C Плотность, кг/м Предел прочности, МПа Теплопроводность, Вт/м. К 34, Коррозийная стойкость высокаянизкая Стоимость, $/тонна 2291,00849,362265,64 Метод нагревалитье дуговая сварка индукционный градиентный

4 4 Конструкция существующей установки Расположение секций индуктора Номера секций (1-15) Номера витков (1-90) Прокладка Лоток Брус Плита ЦилиндрМагнитопроводИндуктор Слиток

5 5 Работа индукционной установки ЭтапВремя, сек Количество витков Температура, 0 С Основной нагрев Выдержка Градиентный нагрев Этапы нагрева ТолкательХол. заготовкаИндуктор Изоляция Гор. заготовка Направляющие Приводные ролики на пресс

6 Распределение температуры по длине 6 Этап нагрева Напряжение на индукторе U u, В Ток индуктора I u, А Акт. мощность индуктора P u, кВт Основной нагрев427, ,3 Выдержка286, ,0 Градиентн. нагрев201, ,7 Электрические характеристики Градиентный нагрев Выдержка Основной нагрев

7 Геометрическая осесимметричная модель установки в среде ELCUT 7 Конечно-элементная сетка Воздух Слиток Магнитопровод Индуктор

8 8 Распределение плотности тока в заготовке при основном (а) и градиентном (б) нагреве I полн (10 7 А/м 2 ) 6,930 6,237 5,544 4,851 4,158 3,465 2,772 2,079 1,386 0,693 0,000 а)а) б)б)

9 9 Распределение температуры в заготовке при основном (а) и градиентном (б) нагреве Температура, 0 С а)а) С420 0 С С б)б)

10 Сравнение распределения температуры по длине заготовки 10 Основной нагревГрадиентный нагрев Погрешность 10 %. Расчет Эксперимент Расчет Эксперимент

11 Исследование установки в среде ELCUT Температура, 0 С Распределение температуры в заготовке по позициям:

12 Исследование формы индуктора 12 индуктор 3 зоны индуктор ступенчатый индуктор укороченный Температура, 0 С С С 20 0 С С С498 0 С

13 Разработка новых вариантов установки 13 Время: t = 140 с Длина индуктора: L = 418 мм Число витков: W = 66 Ток: I = 2540 А Вариант 1 Вариант 2 Время: t = 90 с Длина индуктора: L = 513 мм Число витков: W = 84 Параметры Зоны индуктора Зона 1Зона 2Зона 3 Кол-во витков, шт Ток индуктора I u, А

14 14 Распределение температуры в заготовке в установках: существующей (а), вариант 1 (б), вариант 2 (в) а) 350 Температура, 0 С б) С420 0 С С505 0 С С520 0 С в) Вариант 1 Вариант 2 Существующая

15 1515 Заключение Разработана компьютерная модель для анализа электромагнитных и тепловых процессов в индукционной установке градиентного нагрева Доказана достоверность результатов математического моделирования совпадением результатов расчета с данными экспериментов Предложены и смоделированы два эффективных варианта индукторов для градиентного нагрева алюминиевых заготовок Определены оптимальные электрические и технологические параметры процессов нагрева