Investigation of Electromagnetically Driven Flows for Degassing Process Optimization in Liquid Metal

Abstract

Darbā tiek pētīta jauna bezkontakta metode alumīnija degazēšanai, kurā turbulento plūsmu burbuļu sašķelšanai rada elektromagnētiskie spēki. Šķidrajā metālā inducētā plūsmā tiek pētīta eksperimentāli, izmantojot GaInSn sakausējuma un alumīnija modeļus. Pirmo reizi ir tiešā veidā veikti burbuļu izmēra mērījumi šķidrā metālā (GaInSn) un noskaidrota to diametra korelācija ar plūsmas raksturlielumiem. Veiktie ātruma un spiediena mērījumi raksturo radītās plūsmas dinamiku šķidrā metāla tilpumā. Šajā darbā tiek izvirzīta metode, ar kuru var paredzēt burbuļa izmērus izotropiskā turbulentā plūsmā. Balstoties uz šo metodi, tiek paredzēts sagaidāmo burbuļu izmērs alumīnija degazācijas prototipa iekārtā. Rezultāti rāda, ka ir iespējams samazināt raksturīgo burbuļu izmēru ar elektromagnētiskas plūsmas palīdzību.

Here a novel contactless degassing method is researched. It uses electromagnetic forces to drive the flow, which disperses the injected inert gas bubbles. Bubble dispersion by turbulent flow is studied experimentally in GaInSn and aluminum models. Bubble size reduction has been directly observed in liquid metal (GaInSn) and correlated with flow conditions. Velocity and pressure measurements are used to characterize fluid dynamics taking place in liquid metal. Numerically calculated turbulence characteristics are used to express bubble size according to an empirical relation for bubble size in isotropic turbulence. A method for predicting bubble refinement is proposed and used to predict bubble size in an aluminum degassing prototype. Results show that refining bubbles in liquid metal with the electromagnetically created flow is possible.