Для перемешивания расплавленного в печи алюминия применяют плоские электромагнитные индукторы, в которых непременно есть медные обмотки с большими токами, обеспечивающими тяговое усилие в расплаве [1]. Применение переменных токов с фазовыми сдвигами в соседних обмотках обеспечивает эффект бегущего магнитного поля [2]. Индукторы поперечного поля – классические, обеспечивают направление вектора магнитной индукции обмотки поперек направления движения основного поля [3–6]. Обмотки индукторов продольного поля создают векторы магнитной индукции, ориентированный вдоль направления бегущего магнитного поля [7, 8]. Индукторы линейных индукционных машин (ЛИМ) создают усилие поступательного движения в расплаве [9, 10]. Однако, ввиду наличия обмоток с большими токами и разомкнутых магнитопроводов МГД-индукторы создают переменные магнитные поля высокой интенсивности [11, 12]. Помимо индукционных машин в цеху работает другое электрическое, электромеханическое и электронное оборудование. Влияния полей рассеяния индукторов ЛИМ порой настолько существенно, что на расстоянии от печи в десятки метров электронное оборудование выходит из строя. В иных случаях промышленная электроника может оказаться столь чувствительной к электромагнитным помехам, что нарушаются технологические процессы в самой печи [13–15].
Общий вид плавильной печи для технологии рециклинга алюминиевых сплавов показан на рис. 1. Печь предназначена для переплавки алюминиевых слитков с добавлением вторичного алюминия и технологических присадок, обеспечивающих надлежащее качество сплава. Требуемую температуру в расплаве обеспечивают посредством двух жидкостных горелок. Приготовление сплава в печи продолжается около 5 часов. Для перемешивания расплава используют механические средства, при открытой форкамере, что ухудшает качество сплава, увеличивает угар металла и вызывает значительные энергетические потери.
В представленной технологии совершенно очевидной представляется необходимость применения электромагнитного донного перемешивателя [16]. При толщине футеровки в днище печи около 500 мм необходимо применить МГД-индуктор, обеспечивающий достаточное тяговое усилие в расплаве, нужное для перемешивания расплавленного алюминия массой около 25 т. Применение наиболее эффективного перемешивателя может способствовать сокращению продолжительности технологического цикла приготовления сплава и увеличению производительности печи [17]. Вместе с тем МГД-индукторы разного вида не только имеют разную эффективность при разном тяговом усилии в толще расплава, но также по разному засоряют окружающее пространство электромагнитным излучением. Поэтому при построении моделей следует применить не только тривиальные критерии подобия, в виде одинаковых габаритов, равного числа фаз, равной массы меди и стали, одинаковых токов и мощностей, но также стремиться к одинаковой плюсности машин, а также сравнимому эквивалентному усилию в расплаве.