Projekta nosaukums: Jauna tipa bezkontakta elektromagnētiskas vieglo sakausējumu degazācijas sistēmas izstrāde

Projekta līguma numurs: 1.1.1.1/18/A/149

Projekta partneri: Latvijas Universitāte

Finansējuma saņēmējs: Sabiedrība ar ierobežotu atbildību "EPM Rīga”

Projekta īstenošanas termiņš: 36 mēneši (01.06.2019. – 31.05.2022.)

Projekta finansējums: 260 000,00 eiro (ERAF – 57,80%, valsts budžeta finansējums – 34,70%, privātais finansējums 7,50%,). Kopējais projekta finansējums (kopā ar vadošos partneri) 645 180,00 eiro.

Projekta zinātniskais vadītājs: Toms Beinerts, e-pasts:

Projekta administratīvais vadītājs: Gints Rieksts, e-pasts:

Projekta mērķis – izpētīt jaunu elektromagnētisko tehnoloģiju gāzes burbuļu izkliedēšanai šķidrā alumīnijā sakausējumu degazēšanai. Novērtēt degazēšanas tehnoloģijas efektivitāti un veiktspēju alumīnija degazēšanai rūpnieciskā mērogā.

Pēc sacietēšanas alumīnijs var saturēt gāzes ieslēgumus. Degazācija ir tehnoloģiskais starpposms ražošanā, lai aizvadītu ūdeņradi no no metāla. Šajā projektā mēs piedāvājam izstrādāt jaunu tehnoloģiju alumīnija degazēšanai.

Projekta galvenie uzdevumi:

  1. Detalizēti izprast degazācijas procesā nosakošās fizikālās parādības un pierādīt pastāvīgo magnētu sistēmu spēju inducēt nepieciešamās šķidrā metāla plūsmas.
  2. Validēt un attīstīt sākotnējās izpētes rezultātus, lai pārlecinātu industriju par tehnoloģijas spēju darboties.

Uzdevumi nosaka, kādi pētījuma rezultāti jāiegūst:

  1. Rezultātiem jābūt gan eksperimentāli, gan teorētiski apstiprinātiem.
  2. Izpēte jāveic industrijai atbilstošā mērogā (~vismaz 100 litri šķidra metāla mērogā).
  3. Jāgūst apstiprinājums, ka degazācija tik tiešām noris – ūdeņradis tiek izvadīts no šķidrā metāla.
  4. Šķidrajam metālam ir jābūt alumīnijam (vai tā sakausējumam), jo fizikāli ķīmiskā iedarbība citos metālos pie atšķirīgām temperatūrām var būt citāda.

Projekts nav saistīts ar saimniecisko darbību, un to īstenos Latvijas Universitātes Fizikas institūts (LUFI) un SIA EPM Rīga. Sadarbības rezultātā tiks veikts rūpniecisks pētījums, lai izpētītu un eksperimentāli pārbaudītu projektā piedāvāto elektromagnētisko degazatora tehnoloģiju. Kopīgi tiks radīta jauna zinātība.

Projekta galvenie rezultāti sadarbībā ar vadošo partneri:

  1. 7 oriģināli zinātniskie raksti;
  2. 3 Analītiskie/ skaitliskie modeļi
  3. 4 eksperimentālās iekārtas
  4. 1 eksperimentālās iekārta-rūpnieciskā mēroga tehnoloģijas demonstrācijas iekārta
  5. 1 zinātība

Šis projekts veicinās lietišķo metalurģiju un atbilst RIS3 prioritātei viedie materiāli, tehnoloģijas un inženiersistēmas.

 Projekta informācija LU partnera tīmekļa vietnē:

https://www.lu.lv/zinatne/programmas-un-projekti/es-strukturfondi/eraf-sam-1111-praktiskas-ievirzes-petijumi-2karta/jauna-tipa-bezkontakta-elektromagnetiskas-vieglo-sakausejumu-degazacijas-sistemas-izstrade/

PROJEKTA ĪSTENOŠANA UN DARBĪBU IZPILDE:

  1. 01.06.2019 - 09.12.2019. Pārskata periodā tika veikta rūpnieciskie pētījumi un eksperimentālā izstrādne.
    Ietvaros tika apkopota informācija par iespējāmās magnētiskās sistēmas parametriem no LU Fizikas institūta darbiniekiem. Tika uzsākta līdz šim salikto magnētisko sistēmu salikšanas metodiku analīze. Tika uzsākta līdz šim salikto magnētisko sistēmu salikšanas metodiku analīze. Uzsākata izveidojāmās elektrimagnētiskās sistēmas mērogota fizikālā modeļa konstruēšana, magnētiskās sistēmas salikšanas metodes fizikālai modelēšanai.

    Informācija ievietota tīmekļa vietnē: 22.01.2020.

  2. 10.12.2019 - 09.06.2020. Pārskata periodā tika veikta rūpnieciskie pētījumi un eksperimentālā izstrādne.
    To ietvaros tika projektēti eksperimentālie stendi atsevišķu fizikālo procesu modelēšanai, lai pārbaudītu atsevišķus pieņēmums, kas tiks ņemti vērā industriālā iekārta modelēšanā un testēšanā. Tika turpināts veidot vienai no iespējamās ģeometrijas fizikāli līdzīgs ūdens modelis, kurā tika pētīts gaisa burbuļu kustība centrbēdzes tipa plūsmā. Konkrētajā pārskata periodā turpinājās šī ūdens modeļa eksperimentāla iekārtas projektēšana. Tika uzsāktas arī nepieciešamo komponenšu meklēšana un iegāde, kā arī atsevišķu elementu salikšana. Tika veikti papildus aprēķini centrbēdzes plūsmu ierosinošo mehānisko lāpstiņu formai, meklējot tādu, kas radītu plūsmu, kas vistuvākai kāda sagaidāma industriālā modelī ar alumīniju.

    Informācija ievietota tīmekļa vietnē: 25.06.2020.

  3. Periods: 01.06.2020.-31.08.2020.

    Pārskata turpināts strādāt ar izveidotajām trīs atšķirīgu ģeometrisko konfigurāciju koncepciju alumīnija degazācijai nepieciešamās plūsmas radīšanai analītiskiem modeļiem. Turpināts izvērtēt katrai koncepcijai sasniedzamā šķidrā alumīnija ātrumus, radītos spiedienu kritumus un turbulences intensitātes katrā no šīm atšķirīgākajam konfigurācijām, izvērtējot kura būtu optimāla tālākai attīstīšanai, kā arī veikti pārrēķini ņemot vērā iegūtos jaunos eksperimentālos rezultātus. Veikts darbs pie rezultātu apstrādes un to interpretācijas apraksta. Veikts darbs pie iegūto rezultātu aprakstīšanas attiecīgajās publikācijās un sagatavotas plūsmas aprēķina ar kārtas lieluma metodi rezultātu atskaites. Pārskata periodā veikti skaitliskie aprēķini cilindriskam kanālam,  kurā plūsmu ierosina viens rotējošs pastāvīgais magnēts, kā arī turpināts darbs pie dipola ierosinātajām plūsmās pārējās apskatītajās ģeometrijā, kā arī veikti papildus aprēķini izstrādājamo publikāciju vajadzībām. Parādīts, ka atkarībā no kanāla ģeometrijas, plūsmai iespējami vairāki režīmi. Katrā noteiktā ģeometrijā iespējams speciāls režīms, kurā attīstās intensīva radiālā strūkla, kas ģenerē intensīvu turbulenci visā tilpumā.  Šāds plūsmas režīms ir piemērots degazācijas iekārtai. Vairāki skaitliskie modeļi attīstīti tālāk, tos, pirmkārt, validējot pret eksperimentālajiem datiem no laboratorijas, un, otrkārt, turpināts veikt aprēķinus mērogojot modelējamo sistēmu tuvojoties industriālajam mērogam. Šī uzdevuma izpildīšanai nepieciešams bija īpaši optimizēt skaitliskās programmas kodu un katras ģeometrijas režģi. Paralēli meklēta jaunas ģeometrijas, kas iespējams varētu būt vēl sekmīgākas degazācijas uzdevuma risināšanai, ir dažas koncepcijas ar šādu potenciālu, ko turpmāk iespēju robežās apskatīs sīkāk. Pārskata periodā turpināts veikt eksperimentus ar izveidotajiem eksperimentālajiem modeļiem. Veicot eksperimentus, tika konstatēti vairāki eksperimentālās iekārtas defekti, ko bija nepieciešams novērst. Tāpat darbu apgrūtināja nepieciešamība vairākas reizes šķidrā metāla rezervuāru iztīrīt un attīrīt arī pašu darba metālu, kas eksperimentu laikā oksidējās. Tomēr pārskata periodā iegūts pietiekami daudz rezultātu, lai būtu iespējams validēt atbilstošos skaitliskos modeļus, kā arī jau sagatavot un iesniegt atbilstošo publikāciju.

    Informācija ievietota 01.09.2020.

  4. Periods: 01.09.2020.-30.11.2020.

    Pārskata periodā uzsākta industriāla mēroga eksperimentālo iekārtu projektēšana gan nodalītu slēgtu testu realizācijai gan izstrādātās sistēmas pilnai integrācijai industriālā vidē pilnai sistēmas validācijai. izstrādāta eksperimentālās iekārtas tehniskais projekts un lielā mērā arī izgatavota un veikti pirmie iekārtas testi. Veiktas hidrauliskās pārbaudes, pēc kurām bija nepieciešams pārstrādāt tehnisko projektu un iekārtas konstrukciju. Strādāts pie mērīšanas sistēmas izstrādes un izgatavošanas.

    Vairāki jauni, iepriekš neprognozēti aspekti, kas neizslēdz, ka var būt nepieciešama papildus izstrādnes un papildinājumi tehniskajā projektā. Pārskata periodā turpināta industriāla prototipa degazācijas iekārtas tehnisko un hidrodinamisko parametru noteikšana. Turpināts darbs pie vairāku industriāla mēroga prototipu veidojošu elementu testēšana - samazināta biezuma keramikas slāņa noturība un savietojamība ar šķidru metāla. Turpināta liela mēroga magnētiskās sistēmas salikšanas metodikas un atbilstošo palīgiekārtu projektēšana, t.sk., atsevišķu šīs sistēmas elementu un darbības testēšana. Uzsākta atbilstošā mēroga magnētiskās sistēmas salikšana, pēc izstrādātās metodikas.

    Informācija ievietota 09.12.2020.

  5. Periods: 01.12.2020.-26.02.2021.

    Pārskata periodā  pabeigts darbs pie vairāku industriāla mēroga prototipu veidojošu elementu testēšana - samazināta biezuma keramikas slāņa noturība un savietojamība ar šķidru metāla. Izstrādāts sistēmas keramiskās daļas konstrukcija un uzsākta atbilstošo elementu iegādes process, aptaujājot piegādātājus. Pabeigta liela mēroga magnētiskās sistēmas salikšanas metodikas un atbilstošo palīgiekārtu projektēšana, izgatavotas nepieciešamās atbilstošās palīg-iekārtas un veikta magnētiskās sistēmas salikšana, pēc izstrādātās metodikas.Uzsākta keramiskās daļas izgatavošana.Pārskata periodā  pabeigts darbs pie vairāku industriāla mēroga prototipu veidojošu elementu testēšana - samazināta biezuma keramikas slāņa noturība un savietojamība ar šķidru metāla. Izstrādāts sistēmas keramiskās daļas konstrukcija un uzsākta atbilstošo elementu iegādes process, aptaujājot piegādātājus. Pabeigta liela mēroga magnētiskās sistēmas salikšanas metodikas un atbilstošo palīgiekārtu projektēšana, izgatavotas nepieciešamās atbilstošās palīg-iekārtas un veikta magnētiskās sistēmas salikšana, pēc izstrādātās metodikas.Uzsākta keramiskās daļas izgatavošana.

    Informācija ievietota 26.02.2021.

  6. Periods: 27.02.2021.-31.05.2021.

    Pārskata periodā pabeigta magnētiskā rotora izgatavošana un uzsākta magnētiskās sistēmas testēšana - pārbaudīta izgatavotā rotora balanss un ekscentritāte. Uzsākta rotora balansēšana, ekscentritātes novēršanai un attiecīgi potenciālās slodzes uz mehānisko sistēmu samazināšana. Nokartēts iegūtais magnētiskais laiks, salīdzināts ar teorētiski plānoto. Uzsākti pilnā mēroga testi ar magnētiskā rotora rāmja mehāniskajai noturībai magnētiskajā laukā un silšanai tā rotācijas laikā. Turpināta keramiskās daļas izgatavošana un atsevišķu elementu izgatavošanas procesu uzraudzība pie piegādātājiem. Uzsākta gatavošanās keramikas un magnētiskās daļas uzstādīšanai ražošanas telpās. Veikti citi palīgdarbi gatavojoties industriālajiem testiem nākamajā periodā.Pārskata periodā pabeigta magnētiskā rotora izgatavošana un uzsākta magnētiskās sistēmas testēšana - pārbaudīta izgatavotā rotora balanss un ekscentritāte. Uzsākta rotora balansēšana, ekscentritātes novēršanai un attiecīgi potenciālās slodzes uz mehānisko sistēmu samazināšana. Nokartēts iegūtais magnētiskais laiks, salīdzināts ar teorētiski plānoto. Uzsākti pilnā mēroga testi ar magnētiskā rotora rāmja mehāniskajai noturībai magnētiskajā laukā un silšanai tā rotācijas laikā. Turpināta keramiskās daļas izgatavošana un atsevišķu elementu izgatavošanas procesu uzraudzība pie piegādātājiem. Uzsākta gatavošanās keramikas un magnētiskās daļas uzstādīšanai ražošanas telpās. Veikti citi palīgdarbi gatavojoties industriālajiem testiem nākamajā periodā.

    Informācija ievietota 31.05.2021.