МГД-перемешивание расплава вращающимся магнитным полем

На рисунке 6.25 представлена картина распределения магнитного поля в ИТП, полученная в результате численного моделирования.

Как следует из рисунка 6.25, магнитное поле в индукционной тигельной печи, в основном, сосредоточено между индуктором и металлом в тигле. Используя существующий в печи магнитный поток, который направлен по оси симметрии, можно создать дополнительный магнитный поток, направленный перпендикулярно по отношению к существующему и сдвинутый по фазе. В результате наложения двух магнитных потоков, сдвинутых в пространстве, и по фазе образуется вращающееся магнитное поле, приводящее расплав в тигле во вращательное движение [6.11].

Рисунок 6.25. Магнитное поле индукционной тигельной печи

На рисунке 6.26 представлен эскиз цилиндрической ванны с жидким металлом. Ванна 1 с металлом 2 помещены в цилиндрический индуктор, состоящий из основной обмотки 3 в виде соленоида и дополнительной катушки 4, выполненной в виде двух секций соединенных встречно. На рисунке 6.27 представлена фотография физической модели индуктора с основной и дополнительной катушками. При питании основной катушки синусоидальным током, в области металла образуется магнитный поток Ф₁, направленный параллельно оси l-l^', а при питаниидополнительной катушки синусоидальным током, сдвинутым по фазе относительно тока основной катушки, образуется магнитный поток Ф₂, направленный перпендикулярно оси l-l^'.

Рисунок 6.26. Эскиз индукционно-тигельной печи	Рисунок 6.27. Физическая модель индуктора

В результате наложения сдвинутых относительно друг друга в пространстве и по фазе магнитных потоков Ф₁ и Ф₂ образуется результирующий магнитный поток Ф₁₂, который будет вращаться в области металла с угловой скоростью Ω, приводя жидкий металл в движение.

На рисунке 6.28 представлена фотография циркуляции жидкого металла при прямом и обратном вращении магнитного поля в ндукторе (Галлий при 50^оС).

На рисунке 6.28,а металл по оси ванны двигается снизу вверх и мы наблюдаем выпуклость. На рисунке 6.28,б металл по оси ванны двигается сверху вниз и мы наблюдаем вогнутость.

а б

Рисунок 6.28. Форма миниска
при прямой (а) и при обратной (б) циркуляции металла

Индукционная тигельная печь с электромагнитным вращателем позволяет регулировать скорость циркуляции жидкого металла в большом диапазоне, а также осуществлять ее реверсирование, и может использоваться для рафинирования многокомпонентных расплавов.