Vysokoteplotní tavení materiálů ve studeném kelímku

Bc. Nikola ZAJACOVÁ

Master's thesis

High-temperature Melting in Cold Crucible

Abstract:

V této diplomové práci jsou shromážděny informace o principu indukčního tavení materiálů ve studeném kelímku (ISM). Práce je rozdělena do pěti hlavních kapitol. První část se zabývá technologiemi tavení řízenými elektromagnetickým polem, druhá část je věnována metodě studeného kelímku, kde je popsána historie, princip tavení a konstrukce studeného kelímku. Ve třetí části jsou shrnuty přednosti a nevýhody tohoto způsobu tavení. Ve čtvrté kapitole jsou uvedeny optimální podmínky pro tavení elektricky nevodivých materiálů s analytickým výpočtem pro konkrétní materiál (ZrO2). Následující část se zabývá tavením elektricky vodivých materiálů. V rámci této kapitoly byla pomocí metody konečných prvků provedena případová studie možnosti aplikace tavení ve studeném kelímku pro případ zpracování titanu. Byl vytvořen zjednodušený model tavícího zařízení, na němž bylo zkoumáno rozložení elektromagnetického a teplotního pole. Závěrem bylo provedeno celkové zhodnocení získaných poznatků.

Abstract:

This thesis collects comprehensive information about induction skull melting process (ISM). Thesis is divided into five chapters. First chapter deals with electromagnetic field controlled melting technologies; the second is devoted to induction skull melting method whereas the history, physical principles and construction of cold crucible are described. The advantages and disadvantages of ISM process are summarized in third chapter. In the next chapter, the optimum conditions for electrical non-conductive materials melting are introduced, with the addition of analytical computation for selected material (ZrO2). Similarly, the following chapter is concerned with electrical conductive materials melting. In addition, a case study of ISM process for titanium melting was performed using Finite Element Method (FEM). A simplified model of melting device was created and the distributions of electromagnetic and temperature fields were investigated. In the end, the obtained knowledge were summarized.

Keywords

Technologie tavení řízené elektromagnetickým polem, indukční tavení, Maxwellovy rovnice, studený kelímek, zhodnocení procesu tavení, tavení elektricky nevodivých materiálů, tavení elektricky vodivých materiálů

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2012

Accessible from:: 9. 5. 2012

Thesis defence

• Supervisor: Prof. Ing. Jiří Kožený, CSc.

University of West Bohemia

Fakulty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Commercial Electrical Engineering