Divu rotējošu pastāvīgo magnētu dipolu sistēma šķidra metāla homogenizācijai

Abstract

Metalurģijā šķidra metāla maisīšana ir nepieciešama temperatūras un sastāva homogenizācijai. Šeit tiek aprakstīta jauna divu rotējošu cilindru pastāvīgo magnētu sistēma šķidra metāla maisīšanai. Tai ir zems enerģijas patēriņš un liela iespējamo plūsmu daudzveidība salīdzinoši ar esošajām metodēm. Izstrādātā sistēma tika izveidota un vispirms testēta izmantojot GaInSn eitektisko sakausējumu, pēc tam ar šķidru alumīniju. Eksperimentālā iekārta ir modelēta tā, lai rezultāti būtu samērogojami industriālos mērogos - mazām un vidējām alumīnija krāsnīm. Šajā darbā aprakstītā sistēma tika eksperimentāli pētīta izmantojot Doplera ultraskaņas ātruma mērīšanas metodi, kā arī tika aplūkota paša maisītā materiāla mikro struktūra pēc sacietēšanas un elektromagnētiskās iedarbības. Plūsmas ātruma mērījumi apstiprina piedāvātās tehnoloģijas efektivitāti un potenciālu izmantošanai industrijā.

In metallurgy, to achieve uniform liquid metal volume composition and temperature, stirring is often necessary. Here, a novel permanent magnet system for liquid melt stirring is proposed. It promises very low energy consumption and more options for multiple flow types compared to traditional traveling magnetic field inductors. The proposed system has a simple design: it consists of two rotating permanent magnet cylinders, which are magnetized transversely to the axis of the cylinder. The experimental device was developed and tested under various regimes using Ga-In-Sn alloy in a cylindrical crucible. Aluminum stirring by permanent magnets in laboratory scale is tested as well as stirring impact on directional solidification of metallic alloys is experimentally tested by studying solidified material’s microstructure. Stirring capabilities were validated with flow velocity measurements which were performed with Doppler ultrasound anemometer. Flow velocity measurements validates the efficiency and potential of this technology