Разработка математических моделей процессов перемешивания металла под воздействием магнитного поля. Разработка, изготовление и испытание прототипа встраиваемого в кристаллизатор электромагнитного перемешивателя.

Разработана комплексная математическая модель электромагнитного перемешивателя, учитывающая электромагнитные, тепловые и гидродинамические процессы. Решена задача управления потоками расплава в конечно-элементной постановке с помощью CAE-пакета программ, что дало инструмент для исследования процессов электромагнитного перемешивания. Исследованы процессы перемешивания металла при воздействии электромагнитного перемешивателя, встроенного в кристаллизатор, для разливки слябов различных размеров с помощью компьютерного моделирования, что позволило определить типовые режимы работы: оптимальная частота - 1 Гц, сила тока - не менее 550 А, конструктивные параметры индукторов: размеры 0,5 х 0,75 х 0,24 м, скорость бегущего поля - 0,5 м/с. Разработана конструкция электромагнитного перемешивателя, встроенного в кристаллизатор. Обоснована Т-образная схема наложения бегущих полей, с помощью которой реализуется перемешивание в режиме «двойной петли», что позволяет обеспечить показатели качества крупноформатных слябовых заготовок (толщиной до 500 мм, шириной до 2700 мм), не превышающие следующих значений: осевая рыхлость - 0,5; осевая химическая неоднородность - 1; осевая трещина - 0; гнездообразная трещина - 0; точечная неоднородность - 0,5. Изготовлен прототип электромагнитного перемешивателя, позволяющий проводить исследования процессов перемешивания, со следующими параметрами: частота - 1 - 100 Гц, сила тока - до 88 А, размеры индукторов 0,53 х 0,4 х 0,11 м, скорость бегущего поля - 0,264 м/с, объем емкости для жидкого металла - 14 л. Предложена методика измерения параметров движения расплава. Проведены испытания прототипа электромагнитного перемешивателя на заготовке из легкоплавкого сплава, показавшие удовлетворительные результаты. Достигнута максимальная скорость перемещения жидкого металла 0,058 м/с при токе индуктора 88 А и частоте 1 Гц, и получено распределение скоростей по высоте и толщине заготовки. Подана заявка № 2018130851 от 27.08.2018 г. на патент на изобретение «Способ регулирования режима электромагнитного перемешивания для непрерывного литья металлических изделий».