Comparative analysis of electrical and thermal control of the lining state of induction apparatus of copper wire manufacture

Abstract

This article is intended to develop a technique for monitoring the lining state of induction channel furnaces for melting oxygen-free copper by monitoring changes in the distribution of thermal fields in their lining and carrying out a comparative analysis of the developed technique with the existing one that controls the electrical resistance of the melting channel of the furnaces. For carrying out the research, the theories of electromagnetic field, thermodynamics, mathematical physics, mathematical modeling based on the finite element method were used. A technique for diagnosing the lining state of the induction channel furnaces for melting oxygen-free copper has been developed, which makes it possible to determine the dislocation and the size of the liquid metal leaks by analyzing the temperature distribution over the body surface both the inductor and the furnace. The connection between the temperature field distribution on the surface of the furnace body and the dislocation and dimensions of the liquid metal leaks in its lining is determined for the first time. Using the proposed technique will allow to conduct more accurate diagnostics of the lining conditions of the induction channel furnaces, as well as to determine the location and size of the liquid metal leaks, creating the basis for predicting the working life of the furnace.

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. Для проведения исследований использовались положения теории электромагнитного поля, термодинамики, математической физики, математического моделирования с применением метода конечных элементов. 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. Впервые установлена связь между распределением температурного поля на поверхности корпуса печи и дислокацией и размерами протеканий жидкого металла в ее футеровке. 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.