Сучасна електрометалургія, 2019, №04



2019 №04 (01)

DOI of Article 10.15407/sem2019.04.02

2019 №04 (03)

---

Сучасна електрометалургія, 2019, #4, 9-17 pages

Journal                    Современная электрометаллургия
Publisher                International Association «Welding»
ISSN                      2415-8445 (print)
Issue                       № 4, 2019 (November)
Pages                      9-17
 

Моделювання гідродинамічних і теплових процесів у кристалізаторі при електронно-променевій плавці з проміжною ємністю

С.В. Ахонін¹, Ю.М. Гориславец², О.І. Глухенький², В.О. Березос¹, О.І. Бондар², О.М. Пікулін¹

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Інститут електродинаміки НАН України. 03057, м. Київ, просп. Перемоги, 56. E-mail: gai56@ied.org.ua

Сформульовано тривимірну математичну модель пов’язаних гідродинамічних і теплових процесів в металі, що твердне, для сталого режиму процесу електронно-променевої плавки сплаву титану в прохідний циліндричний кристалізатор. Розраховано гідродинамічну задачу для в’язкої турбулентної течії з використанням k-ε моделі турбулентності. При розгляді теплових процесів для обліку теплоти фазового переходу використовували метод повної теплоємності, враховували тепломасоперенос і турбулентну теплопровідність розплаву. Отримано тривимірні поля швидкості руху металу і його температури, визначено положення двохфазної зони в зливку. Бібліогр. 16, табл. 2, рис. 7.
Ключові слова: електронно-променева плавка; кристалізатор; проміжна ємність; математичне моделювання; гідродинамічні і теплові процеси
Received:                24.05.19
Published:               23.09.19
 

Список літератури

1. Самойлович Ю.А., Крулевецкий С.Л., Горяинов В.А., Кабаков З.К. (1982) Тепловые процессы при непрерывном литье стали. Самойлович Ю.А. (ред.). Москва, Металлургия.
2. Волохонский Л.А. (1985) Вакуумные дуговые печи. Москва, Энергоатомиздат.
3. Bellot J.P., Jardy A., Ablitzer D. (1992) Thermal modelling of solidification and cooling of an electron beam melted titanium ingot. Titanium ‘92. Science and Technology. Proceedings of the Seventh International Conference on Titanium, San Diego, California, June 29–July 2, 3, pp. 2347–2354.
4. Патон Б.Е., Тригуб Н.П., Ахонин С.В., Жук Г.В. (2006) Электронно-лучевая плавка титана. Киев, Наукова думка.
5. Bellot J.P., Jardy A., Ablitzer D. (1995) Simulation numérique des transports couplés au sein du puits liquide d’un lingot de titane refondu par bombardement électronique. Revue de Métallurgie. C.I.T. Science et Génie des Matériaux, 92(12), 1399–1410.
6. Лесной А.Б., Демченко В.Ф. (2003) Моделирование гидродинамики и массообмена при электронно-лучевом переплаве титановых слитков. Современная электрометаллургия, 3, 19–24.
7. Bellot J.P., Defay B., Jourdan J. et al. (2012) Inclusion behavior during the electron beam button melting test. J. Mater. Eng. Perform, 21, 2140–2146.
8. Boettinger W.J., Warren J.A., Beckermann C., Karma A. (2002) Phase-field simulation of solidification. Annual Review of materials research, 32, 163–194. DOI: 10.1146/annurev.matsci.32.101901.155803.2002.
9. Wilcox D.C. (2006) Turbulence Modeling for CFD. DCW Industries, 3rd edition.
10. Avnaim M.H., Levy A., Mikhailovich B. et al. (2016) Comparison of three-dimensional multidomain and single-domain models for the horizontal solidification problem. J. of Heat Transfer, 138(11). DOI: 10.1115/1.4033700.2016.
11. Civan F., Sliepcevich C.M. (1987) Limitation in the apparent heat capacity formulation for heat transfer with phase change. Proc. Okla. Acad. Sci., 67, 83–88.
12. Рогожкин С.А., Аксенов А.А., Жлуктов С.В. и др. (2014) Разработка модели турбулентного теплопереноса для жидкометаллического натриевого теплоносителя и её верификация. Вычисл. мех. сплош. сред, 7(3), 300–316.
13. Weigand B., Ferguson J.R., Crawford M.E. (1997) An extended Kays and Crawford Turbulent Prandtl number model. J. Heat and Mass Transfer, 40(17), 4191–4196.
14. Справочник по цветным металлам. https://libmetal.ru/titan/phisproptitan.htm
15. Westerberg K.W., Meier T.C., McClelland M.A. et al. (1997) Analysis of the E-Beam evaporation of titanium and Ti–6Al–4V. Proc. Conf. «Electron Beam Melting and Refining — State of the Art 1997». R. Bakish (Ed.). Bakish Materials Corp., Englewood, NJ, pp. 208–221.
16. Bojarevics V., Harding R.A., Pericleous K., Wickins M. (2004) The development and experimental validation of a numerical model of an induction skull melting furnace. Metallurgical and Materials Transactions, 35 B, 785–803.