Повышение эффективности индукционных магнитогидродинамических машин металлургического назначения : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.09.01

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………….. 4
ГЛАВА 1 МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ
ПЕРЕМЕШИВАНИЯ РАСПЛАВА, ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СПОСОБЫ
ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ ……………………………………………………………………. 9
1.1 Обзор конструкций магнитогидродинамических установок для перемешивания
расплава …………………………………………………………………………………………………………………… 10
1.2 Обзор способов повышения эффективности магнитогидродинамических установок
для перемешивания расплава ……………………………………………………………………………………. 13
1.3 Постановка задач научного исследования ……………………………………………………………. 23
1.4 Выводы по главе 1 ………………………………………………………………………………………………. 24
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, МАГНИТНЫХ, МЕХАНИЧЕСКИХ
И ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ
МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ …………….. 26
2.1 Обзор магнитных композиционных материалов …………………………………………………… 26
2.2 Подготовка образцов …………………………………………………………………………………………… 31
2.3 Измерение электропроводности образцов ……………………………………………………………. 32
2.4 Измерение магнитных свойств образцов ……………………………………………………………… 33
2.5 Измерение механических свойств образцов …………………………………………………………. 34
2.6 Измерение теплофизических свойств образцов ……………………………………………………. 35
2.7 Результаты измерения свойств образцов ……………………………………………………………… 36
2.8 Выводы по главе 2 ………………………………………………………………………………………………. 41
ГЛАВА 3 КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОГО ПОДОВОГО
МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЯ ……………………………….. 42
3.1 Современные методы математического моделирования металлургических
магнитогидродинамических установок ……………………………………………………………………… 42
3.2 Геометрическая модель и первичный анализ системы “магнитогидродинамический
перемешиватель – расплав” ………………………………………………………………………………………. 44
3.3 Постановка задачи численного моделирования электромагнитных процессов в
системе “магнитогидродинамический перемешиватель – расплав”…………………………….. 48
3.4 Постановка численного моделирования гидродинамических процессов в расплаве . 51
3.5 Постановка численного моделирования тепловых процессов в расплаве ………………. 53
3.6 Верификация компьютерной модели лабораторного торцевого
магнитогидродинамического перемешивателя ………………………………………………………….. 55
3.7 Выводы по главе 3 ………………………………………………………………………………………………. 66
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВСТАВОК ИЗ
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА В
ПРОМЫШЛЕННОМ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЕ … 68
4.1 Анализ результатов моделирования электромагнитного поля в системе «индуктор –
вставки – расплав» ……………………………………………………………………………………………………. 70
4.2 Анализ результатов моделирования термогидродинамического поля в системе
«вставки – футеровка – расплав» ………………………………………………………………………………. 77
4.3 Анализ влияния формы вставок из высокотемпературного магнитодиэлектрического
композита на эффективность работы металлургических магнитогидродинамических
установок …………………………………………………………………………………………………………………. 87
4.4 Выводы по главе 4 ………………………………………………………………………………………………. 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………… 96
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ……………………………………. 99
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………………….. 100

Выполненная диссертационная работа представляет собой развитие разработок
коллектива кафедры ЭЭТС ФГАОУ ВО УрФУ в области исследования взаимосвязанных
электромагнитных, гидродинамических и теплообменных процессов в МГД
перемешивателях. Основные результаты могут быть выражены в следующем:
1. Рассмотрены основные типы конструкций МГД установок для
перемешивания жидкого металла, их основные достоинства и недостатки, а так же
способы применения. Одним из общих недостатков всех типов конструкций является
наличие большого немагнитного зазора между индуктором и расплавленным металлом,
что приводит к значительному снижению эффективности их работы. В настоящий
момент времени проводятся обширные исследования по повышению эффективности
работы металлургических МГД-установок для перемешивания и транспортировки
металла, однако, остается слабо изученным актуальный вопрос уменьшения величины
немагнитного зазора без изменения толщины футеровки. Сделан вывод о том, что одним
из перспективных способов уменьшения немагнитного рабочего зазора является
внедрение в огнеупорную футеровку специальных вставок из ВМД-композита.
2. Проведен обзор литературных источников по теме перспективных
разработок в области создания магнитомягких материалов, которые могут быть
использованы для создания вставок: ферритов и магнитодиэлектриков. Преимуществом
ранее разработанных материалов с этой структурой является сочетание диэлектрических
и магнитных свойств, однако низкая рабочая температура не позволяет применить их
для модернизации металлургических МГД-установок. Металлокерамические
соединения на основе железа и оксида алюминия отвечают всем требованиям,
предъявляемым к высокотемпературным магнитодиэлектрикам и может быть
использован в качестве вставок для модернизации металлургических МГД-установок.
3. Были изготовлены образцы нескольких составов ВМД огнеупоров и
проведены исследования следующих их свойств: магнитных, электрических,
механических и теплофизических. На основе полученных результатов был сделан вывод
о дальнейшем использовании вставок из ВМД композита с составом 70% –
карбонильное железо, 30% – огнеупорный наполнитель.
4. На основе анализа вычисленных чисел подобия: число Рейнольдса,
магнитное число Рейнольдса, параметр МГД-взаимодействия, число Гартмана, число
Рэлея. Получено представление о характере процессов, протекающих в
модернизированном лабораторном подовом МГД перемешивателе алюминия. Была
составлена компьютерная модель описываемой системы, включающая в себя
квазистационарную электромагнитную задачу, гидродинамическую задачу
турбулентных течений и задачу теплообмена в объеме расплава. Так же были приняты
основные допущения.
5. Произведено сравнение результатов компьютерного моделирования
теплообменных процессов с экспериментальными данными, полученными для
модернизированного лабораторного МГД перемешивателя. На основании этого
сравнения сделан вывод о достаточной достоверности компьютерной модели,
описывающей электромагнитные, гидродинамические и теплообменные процессы и
возможности использовать ее для выполнения расчетов в аналогичных системах.
6. На основе ранее верифицированной компьютерной модели было проведено
исследование по модернизации с помощью вставок из ВМД композита промышленного
металлургического МГД перемешивателя алюминиевых расплавов в миксере
сопротивления объемом 40 тонн. Сравнение полученных результатов компьютерного
моделирования электромагнитных, гидродинамических и теплообменных процессов
протекающих при перемешивании расплава с помощью не модернизированного и
модернизированного МГД перемешивателей позволили сделать вывод об
эффективности применения вставок из ВМД композита высотой более 200 мм.
Сравнение полученных результатов компьютерного моделирования распределения
температурного поля в футеровке и вставках из ВМД композита позволило определить
верхнюю границу значения высоты вставок равную 232 мм.
7. Применение вставок из ВМД композита высотой от 200 мм до 232 мм
позволяет отказаться от использования немагнитного водоохлаждаемого гнезда,
описанного в работе [29], при сохранении эффективности перемешивания для вставок
высотой 200 мм и повышении эффективности перемешивания на 26% для вставок
высотой 232 мм, по сравнению с вариантом конструкции перемешивателя с
немагнитным гнездом.
8. Было выполнено дополнительное исследование влияния формы вставок из
ВМД композита на эффективность перемешивания расплава. Результатом
компьютерного моделирования стало определение формы вставок, при которой
эффективность выравнивания температуры возрастает на 12%, эффективность
растворения кремния в подовой части возрастает на 18%, на выходе индуктора на 17%,
по сравнению с обычными вставками.
9. Применение в конструкции МГД перемешивателя вставок
обратнотрапециевидной формы (δ=145o) и высотой 232 мм, позволяет уменьшить
энергопотребление для различных технологических процессов, в среднем на 57,6%, по
сравнению с МГД перемешивателем, в конструкции которого нет вставок из ВМД
композита. Вместе с тем, применение вставок обычной формы и меньшей высоты
позволит уменьшить количество сырья на их производства в 1,6 раза, но увеличит
энергопотребление, в среднем, на 10%, по сравнению с перемешивателем, в
конструкции которого есть вставки измененной формы высотой 232 мм.

Перспективы дальнейшей разработки темы:

1. Поиск новых материалов обладающих лучшими электромагнитными,
теплофизическими и механическими свойствами.
2. Оптимизация формы вставок для получения максимальной эффективности
перемешивания при минимальном росте затрат на их производство.
3. Разработка и создание опытного образца МГД перемешивателя
металлургического назначения, в конструкции которого будут применен ВМД
композит.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

МГД – магнитогидродинамический;
КТР – коэффициент температурного расширения;
ВМД – высокотемпературный магнитодиэлектрик;
ПК – персональный компьютер;
АЦП – аналого-цифровой преобразователь;
CAE – Computer-aided engineering;
МКЭ – метод конечных элементов;
МКО – метод конечных объемов.

1. Акимова, Т. В. Ферритовые материалы для повышенных рабочих температур /
Т. В. Акимова, Д. Г. Крутогин, Ю. М. Краюшкина [и др.] // Материалы электронной
техники. – 2010. – № 2. – C. 38–42.
2. Брановер, Г. Г. Магнитная гидродинамика несжимаемых тел / Г. Г. Брановер,
А. Б. Цинобер. – Москва: Наука, 1970. – 380 c.
3. Бычков, С. А. Воздействие электромагнитного поля на расплав в процессе
кристаллизации / С. А. Бычков, Н. Г. Батов, Б. А. Сокунов // Вестник московского
энергетического института. – 2010. – № 2. – C. 67–71.
4. Вавилов, А. В. Исследование электрических характеристик параметров
индукционной плавки в холодном тигле / А. В. Вавилов, Д. Б. Лопух, А. П. Мартынов
[и др.] // Индукционный нагрев. – 2010. – № 14. – С. 30–41.
5. Верте, Л. А. Магнитная гидродинамика в металлургии / Л. А. Верте. – Москва:
Металлургия, 1974. – 239 c.
6. Верте, Л. А. МГД-технология в производстве черных металлов / Л. А. Верте. –
Москва: Металлургия, 1990. – 120 c.
7. Вольдек, А. И. Индукционные магнитогидродинамические машины с
жидкометаллическим рабочим телом / А. И. Вольдек. – Ленинград: Энергия, 1970. –
272 c.
8. Вонсовский, С. В. Магнетизм / С. В. Вонсовский. – Москва: Наука, 1984. –
208 с.
9. Говор, Г. А. Магнитно-мягкие материалы на основе изолированных частиц
железа / Г. А. Говор, В. М. Добрянский // Вестник ГГТУ имени П. О. Сухого. – 2003. –
№ 4. – C. 19–23.
10. Горемыкин, В. А. Численное и физическое моделирование электромагнитного
лотка для транспортировки расплавов алюминия: дис. … канд. техн. наук: 05.09.01 /
Горемыкин Виталий Андреевич. – Красноярск, 2015. – 177 с.
11. Гориславец, Ю. М. Перемешивание жидкой стали в ковше пульсирующим
магнитным полем / А. И. Глухенький, А. И. Бондар // Праці Інституту електродинаміки
Національної академії наук України. – 2016. – № 44. – С. 123–129.
12. ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным
образцам. – М.: Стандартинформ, 2013. – 31 c.
13. ГОСТ 13610-79 Железо карбонильное радиотехническое. Технические
условия. – М.:Издательство стандартов, 1984. – 16 с.
14. ГОСТ 23250-78 Материалы строительные. Метод определения удельной
теплоемкости. – М.: Издательство стандартов, 1979. – 9 с.
15. ГОСТ 2409-95 Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности,
открытой и общей пористости, водопоглощения. – М.: Издательство стандартов, 1996. –
7 с.
16. ГОСТ 4071.1-94 Изделия огнеупорные с общей пористостью менее 45%.
Метод определения предела прочности при сжатии при комнатной температуре. –М.:
Издательство стандартов, 1995. – 11 с.
17. ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения
теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме.
– М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000. – 23 с.
18. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические
условия. – М.: Стандартинформ, 2007. – 5 c.
19. Дорофеев, Ю. Г. Сравнительный анализ магнитно-мягких композиционных
материалов на основе порошка железа для применения в переменных магнитных полях /
Ю. Г. Дорофеев, В. В. Михайлов, В. О. Кривощёков // Известия высших учебных
заведений. Электромеханика. – 2012. – № 1. – С. 25–27.
20.Дубоделов,В.И.МГДперемешивателиалюминиевыхсплавовс
пульсирующим магнитным полем / В. И. Дубоделов, В. Н. Фикссен, А. И. Глухенький [и
др.] // Технiчна електродинамiка. – 2009. – № 1. – С. 61–66.
21. Зенкович, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкович. – М.: Мир,
1975. – 543 с.
22. Идиятулин, А. А. Моделирование торцевого индукционного вращателя
металлического расплава / А. А. Идиятулин, С. Ф. Сарапулов, Ф. Н. Сарапулов [и др.] //
Электротехника. – 2009. – № 7. – С. 38–43.
23. Климарев, В. А. Исследование свойств магнитомягких материалов /
В. А. Климарев, Е. М. Иванов, В. А. Деулин [и др.] // Всероссийская научно-
практическаяконференция”Энерго-иресурсосбережение.Энергообеспечение.
Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии”. Екатеринбург, 2015. – С. 50–
53.
24. Ландау, Е. М. Теоретическая физика: теория поля / Е. М. Ландау,
Л. Д. Лифшиц. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 536 c.
25. Лузгин, В. И. Турбоиндукционный плавильно-литейный комплекс для
получения композиционных сплавов / В. И. Лузгин, А. Ю. Петров, Ф. Н. Сарапулов [и
др.] // Индукционный нагрев. – 2011. – № 4. – C. 32–36.
26. Мамыкин, А. Д. Турбулентный теплоперенос при конвекции натрия в
длинных цилиндрах: дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.02.05 / Мамыкин Андрей
Дмитриевич. – Пермь, 2016. – 145 с.
27. Окороков, Н. В. Электромагнитное перемешивание металла в дуговых
сталеплавильных печах / Н. В. Окороков. – М.: Металлургиздат, 1961. – 176 c.
28.ООО “НПЦ Магнитной гидродинамики” [Корпоративный сайт]. URL:
http://www.npcmgd.com (дата обращения: 26.03.2018).
29. Павлов, Е. А. Магнитогидродинамический перемешиватель алюминиевых
расплавов в миксере сопротивления: дис. … канд. техн. наук: 05.09.03 / Павлов Евгений
Александрович. – Красноярск, 2006. – 163 с.
30. Пат. 2155918 RU, МПК F27D11/12. Гнездо для установки индуктора
электромагнитного перемешивания на миксерах или печах /Р. М. Христинич,
В. Н. Тимофеев, С. А. Бояков № 99121036/02 ; заявл. 05.10.1999 ; опубл. 10.09.2000.
Бюл. № 25.
31. Петрова, Е. В. Композиционные материалы на основе наноструктурированных
оксида алюминия и металлов триады железа, получение и свойства / Е. В. Петрова,
А. Ф. Дресвянников // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. –
Т. 15. – № 23. – С. 55–57.
32. Протоковилов, И. В. МГД технологии в металлургии / И. В. Протоковилов //
Современная электрометаллургия. – 2011. – Т. 105. – № 4. – С. 32–41.
33. Рабкин, Л. А. Высокочастотные ферромагнетики / Л. А. Рабкин. – М.:
Государственное издательство физико-математической литературы, 1960. – 528 с.
34. Резин, М. Г. Развитие электромагнитного перемешивания жидких металлов /
М. Г. Резин // Магнитная гидродинамика. – 1965. – № 2. – C. 130–138.
35. Сарапулов, Ф. Н. Снижение энергозатрат в металлургическом производстве за
счет применения МГД-технологий / Ф. Н. Сарапулов, В. Э. Фризен, Б. А. Сокунов [и др.]
// Промышленная энергетика. – 2016. – № 12. – C. 21–27.
36. Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов / Л. Сегерлинд. – М.:
Мир, 1979. – 392 c.
37. Сидоров, О. Ю. Методы конечных элементов и конечных разностей в
электромеханике и электротехнологии / О. Ю. Сидоров, Ф. Н. Сарапулов,
С. Ф. Сарапулов. – Москва: Энергоатомиздат, 2010. – 331 c.
38. Сизов, В. И. Огнеупоры для футеровки агрегатов цветной металлургии /
В. И. Сизов, А. М. Гороховский, Л. А. Карпец [и др.] // Огнеупоры и техническая
керамика. – 2008. – №8. – С. 31-40.
39. Тикадзуми, С. Физика ферромагнетизма Магнитные свойства вещества /
С. Тикадзуми. – М.: Мир, 1983. – 304 c.
40.Фризен,В.Э.Индукционныекомплексыдляинновационных
электрометаллургических технологий: дис. … д-ра техн. наук: 05.09.10 / Фризен Василий
Эдуардович. – Екатеринбург, 2014. – 317 с.
41. Харитонов, Е. В. Диэлектрические материалы с неоднородной структурой /
Е. В. Харитонов. – М.: Радио и связь, 1983. – 47 c.
42. Хацаюк, М. Ю. Индукционная установка с МГД воздействием в процессе
приготовления и разливки высоколегированных алюминиевых сплавов: дис. … канд.
техн. наук: 05.09.01 / Хацаюк Максим Юрьевич. – Красноярск, 2013. – 154 с.
43. ABB Group [Корпоративный сайт]. URL: http://new.abb.com (дата обращения:
26.03.2018).
44. ALTEK EUROPE Ltd [Корпоративный сайт]. URL: https://www.altek-al.com
(дата обращения: 26.03.2018).
45. Baake, E. Long-Term computations of turbulent flow and temperature field in the
induction channel furnace with various channel design / E. Baake, A. Jakovičs, S. Pavlovs
[et al.] // Magnetohydrodynamics. – 2010. – V. 46. – № 4. – P. 461–474.
46. Bansal, C. Metal-to-ceramic bonding in (Al2O3+Fe) cermetstudied by Mossbauer
spectroscopy / C. Bansal // Bulletin of Materials Science. – 1984. – V. 6. – № 1. – Р. 13–16.
47. Bojarevics, V. Travelling magnetic field mixing for particle dispersion in liquid
metal / V. Bojarevics, K. Pericleous, M. Garrido [et al.] // Magnetohydrodynamics. – 2015. –
V. 51. – № 3. – P. 453–460.
48. Bolotin, K. Numerical simulation of the electromagnetic stirrer adapted by using
magnetodielectric composite / K. Bolotin, I. Smolyanov, E. Shvydkiy [et al.] //
Magnetohydrodynamics. – 2017. – V. 53. – № 4. – P. 723–730.
49. Bolotin, K. E. Numerical simulation of mhd stirrer for 12 ton metallurgical
aggregate / K. E. Bolotin, V. E. Frizen, I. F. Sokolov [et al.] // Conference of Russian Young
Researchers in Electrical and Electronic Engineering. St Petersburg, 2018. – P. 585–587.
50. Bolotin, K. E. Numerical and experimental simulation of a bottom electromagnetic
stirrer with a rotating field / K. E. Bolotin, V. E. Frizen, E. L. Shvidkiy // 18th International
Conference on Computational Problems of Electrical Engineering, CPEE 2017. Kutná Hora,
2017. – P. 265–268.
51. Buliński, P. Effect of turbulence modelling in numerical analysis of melting process
in an induction furnace / P. Buliński, J. Smołka, S. Golak [et al.] // Archives of Metallurgy and
Materials. – 2015. – V. 60. – № 3. – P. 1575–1579.
52. Bychkov, S. Stamp tool induction heating system / S. Bychkov, F. Tarasov,
V. Frizen [et al.] // 18th International Conference on Computational Problems of Electrical
Engineering, CPEE 2017. Kutná Hora, 2017. – P. 1–4.
53. COMSOL Multiphysics [Корпоративный сайт]. URL: www.comsol.ru (дата
обращения: 26.03.2018).
54. Dekemele, K. Closed loop control of an electromagnetic stirrer in the continuous
casting process / K. Dekemele, C.-M. Ionescu, M. De Doncker [et al.] // European Control
Conference. Denmark, 2016. – P. 61–66.
55. Domgin, J.-F. Optimization of an electromagnetic technology in arcelormittal gent
for improving products quality in steel industry / J.-F. Domgin, M. Anderhuber,
M. De Doncker [et al.] // Journal for Manufacturing Science and Production. – 2015. – V. 15. –
№ 1. – P. 105–117.
56. Dropka, N. Numerical study on double-frequency TMF in Cz silicon growth /
N. Dropka, C. Frank-Rotsch, P. Rudolph // Crystal Research and Technology. – 2012. – V. 47.
– № 3. – P. 299–306.
57. Du, Y. Y. Effect of electromagnetic stirring on microstructure and properties of
Al0.5CoCrCuFeNi alloy / Y. Y. Du, Y. P. Lu, T. M. Wang [et al.] // Procedia Engineering. –
2012. – V. 27. – P. 1129–1134.
58. Ege, Y. Electromagnetic stirrer operating in double axis / Y. Ege, O. Kalender,
S. Nazlibilek // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2010. – V. 57. – № 7. –
P. 2444–2453.
59.HunanZhongkeElectricCo.Ltd[Корпоративнаяпочта].URL:
http://www.cseco.cn/EN/ (дата обращения: 26.03.2018).
60. Fdhila, R. B. A stirring history / R. B. Fdhila, U. Sand, J. E. Eriksson [et al.] // ABB
Review. – 2016. – V. 3. – P. 45–48.
61. FLUXTROL, Inc [Корпоративная почта]. URL: https://fluxtrol.com (дата
обращения: 26.03.2018).
62. Gao, L. Quantitative analysis of molten metal flow in rotating stirring
electromagnetic field / L. Gao, R. R. Wang // Advanced Materials Research. – 2012. – V. 538–
541. – P. 858–862.
63. Gelfgat, Y. M. Experimental and numerical study of rotating magnetic field driven
flow in cylindrical enclosures with different aspect ratios / Y. M. Gelfgat, A. Y. Gelfgat //
Magnetohydrodynamics. – 2004. – V. 40. – № 2. – P. 147–160.
64. Geng, X. Optimisation of electromagnetic field and flow field in round billet
continuous casting mould with electromagnetic stirring / X. Geng, X. Li, F. B. Liu [et al.] //
Ironmaking&Steelmaking. – 2015. – V. 42. – № 9. – P. 675–682.
65. Henrickson, J. F. Structure and properties of sputtered Ta–Al2O3 cermet thin films /
J. F. Henrickson, G. Krauss, R. N. Tauber [et al.] // Journal of Applied Physics. – 1969. –
V. 40. – № 13. – P. 5006–5014.
66. Idyatulin, A. A. Simulation of flank induction rotator of liquid metal /
A. A. Idyatulin, S. F. Saparulov, F. N. Saparulov [et al.] // Russian Electrical Engineering. –
2009. – V. 80. – № 7. – P. 392–397.
67. IEC-60404-6 Magnetic materials – Part 6: Methods of measurement of the magnetic
properties of magnetically soft metallic and powder materials at frequencies in the range 20 Hz
to 200 kHz by the use of ring specimens. – G.: International Electrotechnical Commission,
2003. – 48 р.
68. Khristinich, R. М. Molten metal electromagnetic stirring in metallurgy /
R. М. Khristinich, V. N. Timofeyev, V. V. Stafievskaya [et al.] // International Scientific
Colloquium Modeling for Electromagnetic Processing. – 2003. – P. 29–36.
69. Klomp, J. T. Microstructural and physical properties of Al2O3-Fe cermets /
J. T. Klomp, R. H. Lindenhovius // Ceramurgia international. – 1978. – V. 4. – № 2. – Р. 59–
65.
70. Lafait, J. PtAl2O3 selective absorber coatings for photothermal conversion up to
600°C / J. Lafait, S. Berthier, C. Sella [et al.] // Vacuum. – 1986. – V. 36. – № 1–3. – P. 125–
127.
71. Eschynsky, V. L. Layered alloys for effective magnetic flux concentration in
induction heating / V. L. Eschynsky, H. W. Einert, A. S. Zlaferek // Materials Science-Poland.
– 2007. – V. 25. – № 2. – Р. 275–281.
72. Luzgin, V. I. Induction systems and methods for the medium-frequency refining of
ferrous metals / V. I. Luzgin // Metallurgist. – 2008. – V. 52. – № 5–6. – P. 283–288.
73. Maurya, A. Influence of electromagnetic stirrer position on fluid flow and
solidification in continuous casting mold / A. Maurya, P. K. Jha // Applied Mathematical
Modelling. – 2017. – № 48. – Р. 736–748.
74. Medina, M. Channel segregation during solidification and the effects of an
alternating traveling magnetic field / M. Medina, Y. D. Terrail, F. Durand [et al.] //
Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing
Science. – 2004. – V. 35. – № 4. – P. 743–754.
75. Menter, F. R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering
applications / F. R. Menter // American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal. –
1994. – V. 32. – № 8. – P. 1598–1605.
76. Miranda-Hernández, J. G. Synthesis, microstructural analysis and mechanical
properties of alumina-matrix cermets / J. G. Miranda-Hernández, E. Rocha-Rangel, S. Díaz de
la Torre // Epitoanyag – Journal of Silicate Based and Composite Materials. – 2009. – V. 62. –
№ 1. – P. 2–5.
77. Mu, J. C. Research on properties of Al-based cermets inert anode / J. C. Mu,
L. P. Zhang // Advanced Materials Research. – 2011. – V. 189–193. – P. 4377–4382.
78. Nacke, B. Numerical simulation of core-free design of a large electromagnetic pump
with double stator / B. Nacke, V. Geza // Magnetohydrodynamics. – 2016. – V. 52. – № 3. –
P. 287–301
79. Natarajan, T. T. Finite element analysis of electromagnetic and fluid flow
phenomena in rotary electromagnetic stirring of steel / T. T. Natarajan, N. El-Kaddah //
Applied Mathematical Modelling. – 2004. – V. 28. – № 1. – P. 47–61.
80. Niklasson, G. A. Dielectric function of coevaporated Co-Al2O3 cermet films /
G. A. Niklasson, G. C. Granqvist // Applied Physics Letters. – 1982. – V. 41. – № 8. – P. 773 –
775.
81. Oborin, P. Influence of conventional and reverse travelling magnetic fields on liquid
metal stirring in an asymmetric cavity / P. Oborin, S. Khripchenko, E. Golbraikh //
Magnetohydrodynamics. – 2014. – V. 50. – № 3. – P. 291–301.
82. Pedchenko, A. Study of the influence of current frequency and non-magnetic gap
value on the efficiency of Al-alloys stirring in metallurgical furnaces / A. Pedchenko,
Yu. Gelfgat // Magnetohydrodynamics. – 2007. – V. 43. – № 3. – Р. 363–376.
83. Peng, Y. Iron-based soft magnetic composites with Al2O3 insulation coating
produced using sol–gel method / Y. Peng, Y. Yi, L. Li [et al.] // Materials&Design. – 2016. –
№ 109. – Р. 390–395.
84. Poznyak, I. Mathematical modelling and study of induction furnace with cold
crucible / I. Pozniak, A. Pechenkov, B. Nacke [et al.] // International Scientific Colloquium
“Modelling for Electromagnetic Processing”. Padua, 2013. – Р. 151–156.
85. Räbiger, D. Flow structures arising from melt stirring by means of modulated
rotating magnetic fields / D. Räbiger, S. Eckert, G. Gerbeth [et al.] // Magnetohydrodynamics.
– 2012. – V. 48. – № 1. – P. 213–220.
86. Reinboth, H. Technologie und Anwendung magnetischer Werkstoffe / H. Reinboth.
– Berlin: VEB Verlag Technik, 1970 . – 483 р.
87. Ricou, R. Local velocity and mass transfer measurement in molten metals using on
incorporated magnetic probe / R. Ricou, C. Vives // International Journal of Heat and Mass
Transfer. – 1982. – V. 25. – № 10. – Р. 1579–1588.
88. Sarapulov, F. N. Electromagnetic model of a multiphase inductive crucible furnace /
F. N. Sarapulov, V. E. Frizen // Russian Electrical Engineering. – 2013. – V. 84. – № 3. –
P. 165–170.
89. Shokrollahi, H. Soft magnetic composite materials / H. Shokrollahi, K. Janghorban
// Journal of Materials Processing Technology. – 2007. – V. 189. – № 1–3. – P. 1–12.
90. Shvidkiy, E. L. Simulation of continuous casting process with electromagnetic
influence to the ingot liquid phase / E. L. Shvidkiy, B. A. Sokunov, I. A. Uskov [et al.] // IEEE
North West Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering
Conference. Saint Petersburg, 2016. – Р. 685–688.
91. Höganäs AB [Корпоративный сайт] URL: http://www.hoganas.com (дата
обращения: 26.03.2018).
92. Spitans, S. Numerical simulation of electromagnetic levitation in a cold crucible
furnace / S. Spitans, E. Baake, A. Jakovics [et al.] // Magnetohydrodynamics. – 2015. – V. 51.
– № 3. – P. 567–578.
93. Spitans, S. Large-scale levitation melting and casting of titanium alloys / S. Spitans,
H. Franz, E. Baake [et al.] // Magnetohydrodynamics. – 2017. – V. 53. – № 4. – P. 633–641.
94. Spitzer, K. Multi-frequency electromagnetic stirring of liquid metals / K. Spitzer,
G. Reiter, K. Schwerdtfeger // ISIJ International. – 1996. – V. 36. – № 5. – P. 487–492.
95. Tarasov, F. E. Induction MHD-pump with flat coils / F. E. Tarasov, S. Bychkov,
S. L. Nazarov [et al.] // Acta Technica CSAV. – 2015. – V. 60. – № 1. – P. 71–79.
96. Tien, C. Magnetic properties of a cermet on the base of Al2O3 / C. Tien,
E. V. Charnaya, V. M. Gropyanov [et al.] // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. –
2000. – V. 220. – № 2–3. – Р. 147–151.
97. Timofeev, V. N. Theoretical design fundamentals for MHD stirrers for molten
metals / V. N. Timofeev, M. Y. Khatsayuk // Magnetohydrodynamics. – 2016. – V. 52. – № 4.
– P. 495–506.
98. Cermets / Ed. by J. R. Tinklepaugh, W. B. Crandall. – New York: Reinhold
Publishing Corporation; London: Chapman&Hall, Ltd., 1960. – 239 p.
99. Uskov, I. A. Mathematical model of the electromagnetic stirrer as part of
multifunction melting unit / I. A. Uskov, E. L. Shvidkiy, F. N. Sarapulov [et al.] // IEEE North
West Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference.
Saint Petersburg, 2016. – Р. 717–722.
100. Wang, B. X. Coupled numerical simulation study on electromagnetic field and
flow field in the round billet mold with electromagnetic stirring / B. X. Wang, W. Chen,
Y. Chen [et al.] // Ironmaking & Steelmaking. – 2015. – V. 42. – № 1. – P. 63–69.
101. Wang, L. The effect of the flow driven by a travelling magnetic field on
solidification structure of SnCd peritectic alloys / L. Wang, J. Shen, L. Qin [et al.] // Journal of
Crystal Growth. – 2012. – V. 356. – № 1. – P. 26–32.
102. Weisenfluh, V. T. Probes for local velocity and temperature measurements in
liquid metal flow / V. T. Weisenfluh // International Journal of Heat and Mass Transfer. –
1985. – V. 28. – № 8. – P. 1563–1574.
103. Wu, S. Annealing effects on magnetic properties of silicone-coated iron-based soft
magnetic composites / S. Wu, A. Sun, F. Zhai [et al.] // Journal of Magnetism and Magnetic
Materials. – 2012. – V. 324. – № 5. – P. 818–822.
104. Zhang, Q. High efficiency Mo-Al2O3 cermet selective surfaces for high-
temperature application / Q. Zhang, Y. Yin, D. R. Mills // Solar Energy Materials and Solar
Cells. – 1996. – V. 40. – № 1. – P. 43–53.
Автор благодарен своему научному руководителю, заведующему кафедрой
«Электротехника и электротехнологические системы», доктору технических наук,
доценту Василию Эдуардовичу Фризену за предложенную тему и четкое руководство на
всех этапах написания диссертационной работы.
Автор благодарен коллективу кафедры «Химической технологии керамики и
огнеупоров» за помощь в разработке и создании образцов высокотемпературного
магнитодиэлектрического композита.
Автор благодарен коллегам кафедры «Электротехника и электротехнологические
системы», которые принимали участие в обсуждении результатов диссертационной
работы.
Автор выражает отдельную благодарность молодежному составу научного
коллективакафедры«Электротехникаиэлектротехнологическиесистемы»за
профессиональную и моральную поддержку в процессе написания и подготовки
диссертации к защите.
Автор выражает глубокую благодарность родным и близким друзьям за
моральную поддержку. А также отдельно благодарит свою жену за понимание и советы
по оформлению диссертационной работы.