| 2014 №03 (07) | 2014 №03 (01) |
Современная электрометаллургия, 2014, #3, 45-49 pages
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ РАСПЛАВА В УСТАНОВКЕ КОВШ-ПЕЧЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
И. В. Крикент1, С. Е. Самохвалов1, Д. Ю. Кабаков1, И. В. Кривцун2, В. Ф. Демченко2, В. П. Пиптюк3, С. В. Греков3
1Днепродзержинский государственный технический университет. 51900, г. Днепродзержинск, Днепростроевская ул., 2. E-mail: science@dstu.dp.ua
2Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
3Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины. 49050, г. Днепропетровск, пл. Акад. Стародубова, 1. E-mail: office@nas.gov.ua
Abstract
При внепечной обработке стали в сталеразливочном ковше с использованием подогрева электрической дугой (установка ковш-печь) существенное влияние на интенсификацию газовыделения из металлического расплава и его взаимодействие с вводимыми в ковшевую ванну раскислителями и легирующими присадками оказывает перемешивание расплава. Формирование сложного движения в системе газДметаллический расплав происходит в результате взаимодействия всплывающих пузырей инертного газа с расплавом при барботаже ванны газом, а также за счет электромагнитной силы, возникающей в объеме расплава при прохождении через ванну электрического тока. С целью количественной оценки степени перемешивания стали в ковше в статье используется метод математического моделирования. Для описания гидродинамических процессов привлекается трехмерная модель, учитывающая асимметричное расположение продувочной фурмы. Электромагнитные процессы в сталеразливочном ковше описываются в осесимметричном приближении. Для задания распределения плотности тока на свободной поверхности расплава используются ранее опубликованные результаты моделирования магнитогазодинамических процессов в столбе сильноточной дуги. Проведен сравнительный анализ раздельного влияния различных силовых факторов и их комбинации на движение расплавленного металла в ковше. Установлено, что электромагнитные силы способствуют уменьшению застойных зон в расплаве. При заданной производительности продувки ванны инертным газом из двух параметров дугового разряда (тока и длины дуги) более эффективным средством интенсификации перемешивания жидкого металла в ковше является ток дуги. Библиогр.12, табл. 1, ил. 5.
Keywords: установка ковш-печь; продувка газом; математическое моделирование; перемешивание металла; электромагнитные силы
Received: 18.02.14
Published: 30.07.14
References
1. Математическое моделирование гидродинамики шлакометаллической ковшевой ванны на установке ковшДпечь переменного тока / В. А. Вихлевщук, В. П. Пиптюк, В.Ю.Болотов и др. // Математичне моделювання. - 2005. - № 1 (13). - С. 53-58.
2. Самохвалов С. Э. Теплофiзичнi процеси в багатофазних середовищах: теоретичнi основи комп'ютерного моделювання. Е Днiпродзержинськ: ДДТУ, 1994. - 174 с.
3. Самохвалов С. Е. Метод расщепления по физическим факторам для несоленоидального движения газожидкостных сред // Инженерно-физический журнал. - 1998. - № 3. - С. 454-459.
4. О перемешивании расплава под действием электромагнитных сил при обработке на установке ковшДпечь постоянного тока / В. П. Пиптюк, И. В. Крикент, С. Е. Самохвалов и др. // Тр. IХ Междунар. конгресса сталеплавильщиков (г. Старый Оскол, 27-28 окт. 2006 г.). - М.: ОАО «Черметинформация», 2007. - С. 416-421.
5. Моделирование гидродинамики и теплопереноса расплава стали при дуговом нагреве на установке ковш-печь / Д.Ю. Кабаков, С. Е. Самохвалов, В. П. Пиптюк, О.А.Филатова // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. - 2013. - № 3. - С. 33-37.
6. Нигматулин Р. И. Динамика многофазных сред. - Ч.1. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 464с.
7. Огурцов А. П., Самохвалов С. Є., Надригайло Т. Ж. Методи розщеплення в задачах гідродинаміки і тепломасопереносу. - Дніпропетровськ: Системні технології, 2003. - 260 с.
8. Влияние постоянного тока на характер массопереноса в металлическом расплаве установки ковш-печь. Ч. 1. Действие электромагнитных сил / В. П. Пиптюк, И. В. Крикент, С. Е. Самохвалов и др. // Теория и практика металлургии. - 2007. - № 2, 3. - С. 60-64.
9. Влияние постоянного тока на характер массопереноса в металлическом расплаве установки ковшДпечь. Ч. 2. Модель массопереноса / В. П. Пиптюк, С. Е. Самохвалов, И.А. Павлюченков и др. // Там же. - 2007. - № 4, 5. - С. 14-17.
10. Влияние постоянного тока на характер массопереноса в металлическом расплаве установки ковшДпечь. Ч. 3. Гидродинамика ванны / В. П. Пиптюк, С. Е. Самохвалов, И. А. Павлюченков и др. // Там же. - 2007. - № 6. - С. 3-7.
11. Численное моделирование сильноточного дугового разряда в установке ковшДпечь постоянного тока / И. В. Крикент, И. В. Кривцун, В. Ф. Демченко, В. П. Пиптюк // Современ. электрометаллургия. - 2013. - № 3. - С. 45-50.
12. Демченко В. Ф., Крикент И. В. Компьютерное моделирование электромагнитных явлений при электрошлаковом переплаве // Математичне моделювання. - 2002. - № 1. - С. 16-20.