Современная электрометаллургия, 2013, №03



2013 №03 (07)

2013 №03 (09)

---

Современная электрометаллургия, 2013, #3, 45-50 pages

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛЬНОТОЧНОГО ДУГОВОГО РАЗРЯДА В УСТАНОВКЕ КОВШ-ПЕЧЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

И.В. Крикент¹, И.В. Кривцун¹, В.Ф. Демченко, В.П. Пиптюк²

¹Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Институт черной металлургии им. З.И. Некрасова. 49050, г. Днепропетровск, пл. Акад. Стародубова, 1. E-mail: office.isi@nas.gov.ua
Abstract
На основе самосогласованной математической модели процессов переноса энергии, импульса, массы и заряда в столбе и анодной области сильноточной электрической дуги постоянного тока проведен численный анализ характеристик теплового, газодинамического и электрического взаимодействия дуговой плазмы с поверхностью металлического расплава в установке ковш-печь. Показано, что распределение электрического потенциала по длине столба сильноточной дуги является нелинейным. Установлено, что эффективность теплового, динамического и электрического воздействия дугового разряда на поверхность металлической ванны в установке ковш-печь возрастает по мере уменьшения длины дуги. Библиогр. 20, ил. 6.
Keywords: установка ковш-печь; сильноточная электрическая дуга; столб дуги; анодная область; расплавленный металл; математическое моделирование
Received:                11.07.13
Published:               31.07.13
References
1. Вихлевщук В.А., Приходьхо Э.В. Основные сведения о составах и перспективных технологических схемах получения чистых и особо чистых сталей на зарубежных и отечественных предприятиях // Сб. науч. тр. ИЧМ НАНУ «Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии». - 2003. - Вып. 6. - С. 425-441.
2. Особенности современного оборудовании и технологий внепечной обработки стали / В.П. Пиптюк, В.Ю. Болотов, И.А. Павлюченков, И.Н. Логозинский // Там же. - 2005. - Вып. 11. - С. 67-79.
3. Hsu K.C., Etemadi K., Pfender E. Study of the free-burning high-intensity argon arc // J. of Appl. Phys. - 1983. - 54, № 3. - P. 1293-1301.
4. Hsu K.C., Pfender E. Two-temperature modeling of the free-burning high-intensity arc // Ibid. - 1983. - 54, № 8. - P. 4359-4366.
5. Низкотемпературная плазма / В.С. Энгельшт, В.Ц. Гурович, Г.А. Десятков и др. - Новосибирск: Наука, 1990. - Т. 1. Теория столба электрической дуги. – 376 с.
6. Lowke J.J., Morrow R., Haidar J. A simplified unified theory of arcs and their electrodes // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1997. - 30. - P. 2033-2042.
7. Sansonnets L., Haidar J., Lowke J.J. Prediction of properties of free burning arcs including effects of ambipolar diffusion // Ibid. - 2000. - 33. - P. 148-157.
8. Fan H.G., Kovacevic R. A unified model of transport phenomena in gas metal arc welding including electrode, arc plasma and molten pool // Ibid. - 2004. - 37. - P. 2531-2544.
9. Hu. J., Tsai H.L. Heat and mass transfer in gas metal arc welding. Part I: The arc // Intern. J. of Heat and Mass Transfer. - 2007. - 50. - P. 833-846.
10. Metal vapour behaviour in gas tungsten arc thermal plasma during welding / M. Tanaka, K. Yamamoto, S. Tashiro, et al. // Welding in the world. - 2008. - 52, № 11/12. - P. 82-88.
11. Ushio M., Szekely J., Chang C.W. Mathematical modeling of flows field and heat transfer in high-current arc discharge// Ironmaking and Steelmaking. - 1981. - № 6. - P. 279-286.
12. Alexis J. Modeling of heat transfer from an electric arc Е a simulation of heating. Part I / J. Alexis, M. Ramirez, G. Trapaga, P. Jonsson // 57th Electric Furnace сonf. proc.: ISS (Warrendale, November 14-16, 1999). - Warrendale, 1999. - P. 279-287.
13. Modeling of a DC electric arc furnace Е heat transfer from the arc / J. Alexis, M. Ramirez, G. Trapaga, P. Jonsson // ISIJ Intern. - 2000. - 40, № 11. - P. 1089-1097.
14. Wang F., Jin Z., Zhu Z. Numerical study of dc arc plasma and molten bath in dc electric arc furnace // Ironmaking and Steelmaking. - 2006. - 33, № 1. - P. 39-44.
15. Кривцун И.В., Демченко В.Ф., Крикент И.В. Модель процессов тепло-, массо- и электропереноса в столбе и анодной области дуги с тугоплавким катодом // Автомат. сварка. - 2010. - № 6. - С. 3-11.
16. Evans D.L., Tankin R.S. Measurements of emission and absorption of radiation by an argon plasma // Phys. Fluids. - 1967. - 10, №. 6. - P. 1137-1144.
17. Prandtl L. Uber die ausgebildete Turbulenz // Proc. of the 2th Intern. congress for Applied Mechanics (Switzerland, Zurich, 1926). - Zurich, 1926. - P. 62-74.
18. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. - М.: Наука, 1971. - 543 с.
19. Никольский Л.Е., Смоляренко В.Д., Кузнецов Л.Н. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. - М.: Металлургия, 1981. - 320 с.
20. Выбор параметров трансформатора для агрегата ковш-печь и режимы обработки стали / Н.Ф. Ахметшин, И.Ю. Зинуров, В.С. Галян и др. // Электрометаллургия. - 2001. - № 10. - С. 23-26.