СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ФУТЕРОВКИ ИНДУКЦИОННЫХ УСТАНОВОК ПРОИЗВОДСТВА МЕДНОЙ КАТАНКИ

V. M. Zolotaryov, M. A. Shcherba, R. V. Belyanin, R. P. Mygushchenko, O. Yu. Kropachek

Анотація


Цель. Целью статьи является разработка методики контроля состояния футеровки индукционных канальных печей для плавки бескислородной меди путем мониторинга изменений распределения тепловых полей в их футеровке и проведение сравнительного анализа разработанной методики с существующей, которая контролирует электрическое сопротивление плавильного канала печей. Методика. Для проведения исследований использовались положения теории электромагнитного поля, термодинамики, математической физики, математического моделирования с применением метода конечных элементов. Результаты. Разработана методика диагностики состояния футеровки индукционной канальной печи для плавки бескислородной меди, которая позволяет определять дислокацию и размер протеканий жидкого металла путем анализа распределения температуры по поверхности корпуса индуктора и печи. Научная новизна. Впервые установлена связь между распределением температурного поля на поверхности корпуса печи и дислокацией и размерами протеканий жидкого металла в ее футеровке. Практическое значение. Использование предложенной методики позволит проводить более точную диагностику состояния футеровки индукционных канальных печей, а также определять расположение и размеры протеканий жидкого металла, создавая основы для прогнозирования ресурса работы печи.

Ключові слова


индукционный нагрев; диагностика и контроль; взаимосвязанные электромагнитные и тепловые процессы; распределение теплового поля; трехмерное математическое моделирование; метод конечных элементов

Повний текст:

PDF ENG (English)

Посилання


1. .Bermúdez A., Gómez D., Muñiz M.C., Salgado P., Vázquez R. Numerical simulation of a thermo-electromagneto-hydro­dynamic problem in an induction heating furnace. Applied Numerical Mathematics, 2009, vol.59, no.9, pp. 2082-2104. doi: 10.1016/j.apnum.2008.12.005.

2. Gleim T., Schröder B., Kuhl D. Nonlinear thermo-electromagnetic analysis of inductive heating processes. Archive of Applied Mechanics, 2015, vol.85, no.8, pp. 1055-1073. doi: 10.1007/s00419-014-0968-1.

3. Lucia O., Maussion P., Dede E.J., Burdio J.M. Induction heating technology and its applications: past developments, current technology, and future challenges. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, vol.61, no.5, pp. 2509-2520. doi: 10.1109/TIE.2013.2281162.

4. Pepper D.W., Heinrich J.C. The Finite Element Method: Basic Concepts and Applications with MATLAB, MAPLE, and COMSOL. CRC Press, 2017. 610 p.

5. Stegmueller M.J.R., Schindele P., Grant R.J. Inductive heating effects on friction surfacing of stainless steel onto an aluminum substrate. Journal of Materials Processing Technology, 2015, vol.216, pp. 430-439. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.10.013.

6. UPCAST, Finland. Available at: http://www.upcast.com (accessed 10 May 2017).

7. Hadad Y., Kochavi E., Levy A. Inductive heating with a stepped diameter crucible. Applied Thermal Engineering, 2016, vol.102, pp. 149-157. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2016.03.151.

8. Zolotaryov V.M., Belyanin R.V., Podoltsev O.D. Analysis of electromagnetic processes in the induction channel furnace used in the cable industry. Works of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2016, vol.44, pp. 110-115. (Rus).

9. Shcherba A.A., Podoltsev O.D., Kucheriava I.M., Ushakov V.I. Computer modeling of electrothermal processes and thermo-mechanical stress at induction heating of moving copper ingots. Technical Electrodynamics, 2013, no.2, pp. 10-18. (Rus).

10. Zolotaryov V.M., Shcherba M.A., Belyanin R.V. Three-dimensional modeling of electromagnetic and thermal processes of induction melting of copper template with accounting of installation elements design. Technical Electrodynamics, 2017, no.3, pp. 13-21. (Rus).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     .Bermúdez A., Gómez D., Muñiz M.C., Salgado P., Vázquez R. Numerical simulation of a thermo-electromagneto-hydro­dynamic problem in an induction heating furnace. Applied Numerical Mathematics, 2009, vol.59, no.9, pp. 2082-2104. doi: 10.1016/j.apnum.2008.12.005.
2.     Gleim T., Schröder B., Kuhl D. Nonlinear thermo-electromagnetic analysis of inductive heating processes. Archive of Applied Mechanics, 2015, vol.85, no.8, pp. 1055-1073. doi: 10.1007/s00419-014-0968-1.
3.     Lucia O., Maussion P., Dede E.J., Burdio J.M. Induction heating technology and its applications: past developments, current technology, and future challenges. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, vol.61, no.5, pp. 2509-2520. doi: 10.1109/TIE.2013.2281162.
4.     Pepper D.W., Heinrich J.C. The Finite Element Method: Basic Concepts and Applications with MATLAB, MAPLE, and COMSOL. CRC Press, 2017. 610 p.
5.     Stegmueller M.J.R., Schindele P., Grant R.J. Inductive heating effects on friction surfacing of stainless steel onto an aluminum substrate. Journal of Materials Processing Technology, 2015, vol.216, pp. 430-439. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.10.013.
6.     UPCAST, Finland. Available at: http://www.upcast.com (accessed 10 May 2017).
7.     Hadad Y., Kochavi E., Levy A. Inductive heating with a stepped diameter crucible. Applied Thermal Engineering, 2016, vol.102, pp. 149-157. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2016.03.151.
8.     Zolotaryov V.M., Belyanin R.V., Podoltsev O.D. Analysis of electromagnetic processes in the induction channel furnace used in the cable industry. Works of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2016, vol.44, pp. 110-115. (Rus).
9.     Shcherba A.A., Podoltsev O.D., Kucheriava I.M., Ushakov V.I. Computer modeling of electrothermal processes and thermo-mechanical stress at induction heating of moving copper ingots. Technical Electrodynamics, 2013, no.2, pp. 10-18. (Rus).
10.  Zolotaryov V.M., Shcherba M.A., Belyanin R.V. Three-dimensional modeling of electromagnetic and thermal processes of induction melting of copper template with accounting of installation elements design. Technical Electrodynamics, 2017, no.3, pp. 13-21. (Rus).




DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.1.05

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2018 V. M. Zolotaryov, M. A. Shcherba, R. V. Belyanin, R. P. Mygushchenko, O. Yu. Kropachek


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)