Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока

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 оказыв...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Крикент, И.В., Самохвалов, С.Е., Кабаков, Д.Ю., Кривцун, И.В., Демченко, В.Ф., Пиптюк, В.П., Греков, С.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2014
Назва видання:	Современная электрометаллургия
Теми:	Электрометаллургия стали и ферросплавов
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96903
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока / И.В. Крикент, С.Е. Самохвалов, Д.Ю. Кабаков, И.В. Кривцун, В.Ф. Демченко, В.П. Пиптюк, С.В. Греков // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 3 (116). — С. 45-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-96903
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-969032016-03-23T03:02:11Z Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока Крикент, И.В. Самохвалов, С.Е. Кабаков, Д.Ю. Кривцун, И.В. Демченко, В.Ф. Пиптюк, В.П. Греков, С.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов 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. At out-of-furnace treatment of steel in casting ladle with application of electric arc heating (ladle-furnace unit) melt stirring has a significant influence on intensification of gas evolution from the metal melt and its interaction with deoxidizers and alloying fillers added to the ladle bath. Formation of complex motion in gas-metal melt system occurs as a result of interaction of floating inert gas bubbles with the melt and bath sparging by gas, as well as due to electromagnetic force arising in the melt volume at electric current passage through the bath. Mathematical simulation method is used in the paper for quantitative evaluation of the extent of steel stirring in the ladle. A 3d model allowing for asymmetrical layout of blow-off tuyere, is used to describe hydrodynamic processes. Electromagnetic processes in the casting ladle are described in axisymmetric approximation. Earlier published results of simulation of magnetogasdynamic processes in the column of high-current arc, are used to assign current density distribution on melt free surface. Comparative analysis of separate influence of various force factors and their combination on molten metal movement in the ladle was performed. It is established that electromagnetic forces promote reduction of stagnant zones in the melt. At the specified efficiency of bath blowing by inert gas, of the two parameters of arc discharge (current and arc length) arc current is the more effective tool for intensification of liquid metal stirring in the ladle. 2014 Article Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока / И.В. Крикент, С.Е. Самохвалов, Д.Ю. Кабаков, И.В. Кривцун, В.Ф. Демченко, В.П. Пиптюк, С.В. Греков // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 3 (116). — С. 45-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0233-7681 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96903 669.187.2 ru Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Электрометаллургия стали и ферросплавов Электрометаллургия стали и ферросплавов
spellingShingle	Электрометаллургия стали и ферросплавов Электрометаллургия стали и ферросплавов Крикент, И.В. Самохвалов, С.Е. Кабаков, Д.Ю. Кривцун, И.В. Демченко, В.Ф. Пиптюк, В.П. Греков, С.В. Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока Современная электрометаллургия
description	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.
format	Article
author	Крикент, И.В. Самохвалов, С.Е. Кабаков, Д.Ю. Кривцун, И.В. Демченко, В.Ф. Пиптюк, В.П. Греков, С.В.
author_facet	Крикент, И.В. Самохвалов, С.Е. Кабаков, Д.Ю. Кривцун, И.В. Демченко, В.Ф. Пиптюк, В.П. Греков, С.В.
author_sort	Крикент, И.В.
title	Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока
title_short	Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока
title_full	Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока
title_fullStr	Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока
title_full_unstemmed	Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока
title_sort	численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Электрометаллургия стали и ферросплавов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96903
citation_txt	Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока / И.В. Крикент, С.Е. Самохвалов, Д.Ю. Кабаков, И.В. Кривцун, В.Ф. Демченко, В.П. Пиптюк, С.В. Греков // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 3 (116). — С. 45-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Современная электрометаллургия
work_keys_str_mv	AT krikentiv čislennoeissledovaniegidrodinamikirasplavavustanovkekovšpečʹpostoânnogotoka AT samohvalovse čislennoeissledovaniegidrodinamikirasplavavustanovkekovšpečʹpostoânnogotoka AT kabakovdû čislennoeissledovaniegidrodinamikirasplavavustanovkekovšpečʹpostoânnogotoka AT krivcuniv čislennoeissledovaniegidrodinamikirasplavavustanovkekovšpečʹpostoânnogotoka AT demčenkovf čislennoeissledovaniegidrodinamikirasplavavustanovkekovšpečʹpostoânnogotoka AT piptûkvp čislennoeissledovaniegidrodinamikirasplavavustanovkekovšpečʹpostoânnogotoka AT grekovsv čislennoeissledovaniegidrodinamikirasplavavustanovkekovšpečʹpostoânnogotoka
first_indexed	2025-07-07T04:13:06Z
last_indexed	2025-07-07T04:13:06Z
_version_	1836960016523853824
fulltext	УДК 669.187.2 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 При внепечной обработке стали в сталеразливочном ковше с использованием подогрева электрической дугой (ус- тановка ковш-печь) существенное влияние на интенсификацию газовыделения из металлического расплава и его взаимодействие с вводимыми в ковшевую ванну раскислителями и легирующими присадками оказывает пере- мешивание расплава. Формирование сложного движения в системе газ—металлический расплав происходит в резуль- тате 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 описы- ваются 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 способст- вуют 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 пере- мешивания жидкого металла в ковше является ток дуги. Библиогр.12, табл. 1, ил. 5. Ключ е вы е с л о в а : установка ковш—печь; продувка газом; математическое моделирование; перемешивание металла; электромагнитные силы Одним из эффективных способов внепечной обра- ботки стали является процесс рафинирования в ста- леразливочном ковше с использованием подогрева электрической дугой (установка ковш—печь – УКП). В этом процессе существенное влияние на интенсификацию газовыделения из металлического расплава и его взаимодействие с вводимыми в ков- шевую ванну раскислителями и легирующими при- садками оказывает перемешивание расплава. В УКП циркуляция жидкой стали происходит под воздействием следующих силовых факторов: вза- имодействия всплывающих пузырей инертного газа с расплавом при барботаже ванны газом, нагнетае- мым через продувочную фурму; электромагнитных сил; вязкого трения дуговой плазмы с поверхностью жидкометаллической ванны. Как показано в рабо- тах [1—4], эти факторы оказывают существенное влияние на формирование сложного движения в системе газ—металлический расплав. В настоящей работе с помощью метода математического модели- рования изучается влияние первых двух факторов на перемешивание стали в УКП. При моделировании процессов переноса импуль- са и заряда ковшевую ванну будем представлять в виде цилиндра заданного радиуса и высоты; центр симметрии анодного пятна на поверхности ванны положим совпадающим с осью ванны. Деформа- цией свободной поверхности ванны под воздейст- © И. В. КРИКЕНТ, С. Е. САМОХВАЛОВ, Д. Ю. КАБАКОВ, И. В. КРИВЦУН, В. Ф. ДЕМЧЕНКО, В. П. ПИПТЮК, С. В. ГРЕКОВ, 2014 45 вием набегающего потоком дуговой плазмы будем пренебрегать, как и напряжением вязкого трения потока плазмы со свободной поверхностью. По- скольку расположение продувочной фурмы в уста- новке ковш—печь не совпадает с осью симметрии ванны, то для описания гидродинамических про- цессов в расплаве будем использовать трехмерную модель. Для выбранной формы ванны ее удобно формулировать в цилиндрической системе коорди- нат {r, θ, z} (θ – угловая координата), начало ко- торой совпадает с центром анодного пятна дугового разряда. Модель гидродинамических процессов в металлической ванне, подвергающейся продувке газом [5], построена в рамках концепции многоско- ростного континуума [6], в соответствии с которой многофазная среда (расплав—газ) представляется в виде набора континуумов (фаз). Каждая фаза ха- рактеризуется макроскопическими параметрами: плотностью, скоростью и удельной энергией. В модели приняты следующие допущения: вакуумное приближение; постоянная плотность металла; кине- тические энергии, а также работа поверхностных и объемных сил пренебрежимо малы по сравнению с внутренними энергиями. Для численной реализа- ции модели использовали методику, описанную в работе [7]. Распределение характеристик электромагнитно- го поля (плотность тока, напряженность магнитного поля, объемная плотность электромагнитной силы) в ванне УКП постоянного тока существенно зависит от диаметра подового электрода и распределения плотности тока в анодном пятне на поверхности ме- таллической ванны. В работах [8—10] электромаг- нитные силы, действующие на металл, и их влияние на перемешивание расплава оценивали исходя из предположения, что размер анодного пятна равен диаметру подового электрода. В реальных условиях обработки металла сильноточной дугой размер анодного пятна и распределение плотности тока в нем определяются условиями горения дуги, кото- рые зависят от значения тока и длины дуги. В работе [11] предложена математическая модель дугового разряда сильноточной дуги, базирующаяся на пол- ной системе уравнений магнитной газовой динамики и уравнении энергии. В модели, учитывающей пере- нос тепла заряженными частицами, теплопроводно- стью и конвекцией, характеристики электромагнит- ного поля в столбе дуги рассчитывают с учетом скач- ка потенциала электрического поля на анодном слое. Это позволяет определить размеры анодного пятна и распределение в нем плотности электричес- кого тока в зависимости от длины дуги, тока и свойств плазмообразующего газа. На рис. 1 пред- ставлено распределение плотности тока на свобод- ной поверхности ванны для различных значений длины дуги L при токе 26,2 кА. Распределение плотности тока в пределах анод- ного пятна носит весьма неравномерный характер. В таких условиях в объеме расплава под анодным пятном дуги возникают значительные электромаг- нитные силы, способные внести заметный вклад в циркуляцию расплава металлической ванны. Полагая электромагнитное поле в ванне УКП осесимметричным, запишем уравнение для скаляр- ного потенциала ϕ = ϕ(r, z) в виде div (σ grad ϕ) = 0, где σ – удельная электрическая проводимость жид- кой стали. Для однозначного решения данного урав- нения дополним его условиями на границах рас- сматриваемой области. В зоне анодной привязки дуги z = 0 в соответствии с рис. 1 зададим распре- деление плотности тока ja(r), поступающего из ду- говой плазмы в металл —σ ∂ϕ ∂z ⎪⎪z = 0 = ja(r). Полагая контакт металлического расплава с дон- ным электродом идеальным, можно положить по- тенциал донного электрода равным нулю. Граница Γ металлического расплава в ковше с футеровкой, шлаковой и газовой фазами является изолирован- ной от источника питания. Следовательно, на грани- це Г выполняется условие Рис. 1. Распределение плотности тока на поверхности анода jа для различных значений длины дуги L, мм: 1 – 150; 2 – 180; 3 – 210 Рис. 2. Абсолютные значения плотности вихревой составляющей электромагнитной силы (Н/м 3 ) в ванне УКП при I = 26,2 кА, L = 21 см 46 ∂ϕ ∂z ⎪⎪Γ = 0. Вектор объемной плотности электромагнитной силы f → можно представить в виде суммы градиент- ной f → grad и вихревой f → rot составляющих. На движение расплава оказывает влияние только вихревая сос- тавляющая силового поля [12], которая в осесим- метричном электромагнитном поле определяется по формуле f → rot = —μμ0 Hθ 2 r e→r, где μ – относительная магнитная проницаемость среды; μ0 – универсаль- ная магнитная постоянная; Hθ – азимутальная ком- понента вектора напряженности магнитного поля; e→r – единичный вектор, направленный вдоль ра- диальной оси r. Составляющая Hθ может быть опре- делена из интегрирования уравнения rotH → = j → . Вычислительный эксперимент проводили для ковша с массой жидкого металла 60 т. Диаметр ме- таллической ванны полагали равным 2,232 м, а ее глубину – 2,21 м. Распределение плотности тока под анодным пятном дуговых разрядов различной длины для токов 26,2 и 32,8 кА задавали в соот- ветствии с результатами моделирования электри- ческих дуг постоянного тока [11]. Ток, поступающий из анодного пятна дуги, рас- текается по металлической ванне и вновь концент- рируется вблизи подового электрода. Вследствие этого вихревая составляющая электромагнитной си- лы неравномерно распределяется по объему ванны, достигая наибольших значений вблизи свободной поверхности ванны и в придонной ее части (рис. 2). Под анодным пятном дуги формируется зона с весьма cущественной (более 5000 Н/м3) плотно- стью электромагнитной силы. В донной части ванны столь значительного силового воздействия электро- магнитного поля на металл не обнаружено. Повы- шение значения тока от 26,2 до 32,8 кА при неизмен- ной длине дуги приводит к увеличению абсолютных значений вихревой составляющей электромагнит- ной силы. При этом характер ее распределения по объему ванны сохраняется таким же, как показано на рис. 2. Уменьшение длины дуги от 21 до 15 см при постоянном уровне тока 32,8 кА способствует лишь незначительному увеличению силового воздействия Рис. 4. Скорость движения металла (м/с) в УКП под воздействием электромагнитных сил (I = 32,8 кА, L = 15 см); обозначения а и б см. на рис. 3 Рис. 3. Скорость движения металла в УКП (м/с) при продувке газа; а – направление движения; б – абсолютные значения вектора скорости 47 электромагнитного поля на жидкий металл в весьма ограниченной области, находящейся непосредст- венно под анодным пятном дугового разряда. Рассмотрим результаты расчета движения ме- талла, возникающего в жидком металле в резуль- тате силового воздействия продуваемого газа (ар- гона). Интенсивность продувки полагали равной 25 л/мин, донная фурма отстояла на 0,6 м от оси ванны. На рис. 3 показано поле скоростей движения жидкого металла в вертикальном сечении ковшевой ванны, проходящем через ось продувочной фурмы. Как следует из рис. 3, интенсивность перемеши- вания металла над зоной подачи газа значительно выше, чем в диаметрально противоположной обла- сти ванны. Максимальное значение модуля скоро- сти движения металла составило 0,623, среднее – 0,079 м/с. Степень перемешивания расплава оцени- вали исходя из объема застойных зон, выраженного через относительный объем металла, в котором пол- ная скорость движения расплава меньше 0,05 м/с. В случае, приведенном на рис. 3, этот показатель равняется 47,1 %. Картина течения расплава, обус- ловленного электромагнитным перемешиванием ме- талла при длине дуги 15 см и значении тока 32,8 кА (без продувки), показана на рис. 4. Максимальная скорость движения металла под действием электро- магнитных сил составила 0,685 м/с, средняя ско- рость движения расплава равна 0,076 м/с, объем застойных зон – 43,1 %. Таким образом, барботаж ванны продуваемым га- зом и перемешивание за счет электромагнитных сил обеспечивают примерно одинаковые размеры застой- ных зон в расплаве. При увеличении длины дуго- вого разряда до 21 см максимальная и средняя ско- рости движения металла составляют соответственно 0,594 и 0,083 м/с, а объем застойных зон – 38,0 %. При длине дуги 21 см уменьшение значение тока до 26,2 кА приводит к ощутимому уменьшению эф- фективности перемешивания расплава. Максималь- ная скорость движения расплава снижается до 0,484 м/с, а средняя составляет всего 0,06 м/с. Объем застойных зон равняется 48,2 %. Гидродинамическая обстановка, создаваемая в ванне УКП при совместном воздействии продувки и электромагнитного фактора, характеризуется вы- сокими скоростями движения расплава вблизи сво- бодной поверхности ванны (рис. 5). Электромаг- нитные силы заметно интенсифицируют движение металла в зоне, удаленной от продувочной фурмы. Вследствие этого объем застойных зон уменьшается до 13,0 %. Влияние токового режима на перемешивание ковшевой ванны представлено в таблице следующи- ми параметрами: \|vмакс\| и \|vcp\| – соответственно мак- симальная и средняя оскорости движения расплава; η – относительный объем застойных зон в ванне, рассчитанных при учете обоих силовых факторов, воздействующих на расплав. Из этих данных следует, что при неизменной производительности продувки ванны газом ток дуги является наиболее эффективным средством управ- ления потоками расплава. Выводы 1. Электромагнитные силы, действующие на жид- кий металл в ковше УКП постоянного тока, интен- сифицируют перемешивание расплава и способст- вуют уменьшению объема застойных зон в расплаве. Наибольшее влияние электромагнитной силы на перемешивание металлической ванны УКП посто- янного тока обнаружено в приэлектродных облас- тях расплава. Рис. 5. Скорость движения металла (м/с) в УКП при совместном действии продуваемого газа и электромагнитных сил (I = = 32,8 кА, L = 15 см); обозначения а и б см. на рис. 3 Влияние параметров дугового разряда на показатели пере- мешивания ковшевой ванны I, кА L, см \|vмакс\|, м/c \| vcp \|, м/c η , % 32,8 15 1,246 0,162 13,0 32,8 21 1,035 0,152 15,3 26,2 21 0,778 0,126 19,4 48 2. Установлено, что из двух параметров дугового разряда (ток и длина дуги) более эффективным средством интенсификации перемешивания жидко- го металла в ковше является ток дуги (при заданной производительности продувки ванны инертным газом). 1. Математическое моделирование гидродинамики шлако- металлической ковшевой ванны на установке ковш—печь 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 моделю- вання. – Днiпродзержинськ: ДДТУ, 1994. – 174 с. 3. Самохвалов С. Е. Метод расщепления по физическим факторам для несоленоидального движения газожидкост- ных сред // Инженерно-физический журнал. – 1998. – № 3. – С. 454—459. 4. О перемешивании расплава под действием электромагнит- ных сил при обработке на установке ковш—печь постоян- ного тока / В. П. Пиптюк, И. В. Крикент, С. Е. Само- хвалов и др. // Тр. IХ Междунар. конгресса сталеп- лавильщиков (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 государст- венного 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. – 464 с. 7. Огурцов А. П., Самохвалов С. Є., Надригайло Т. Ж. Ме- тоди розщеплення в задачах гідродинаміки і тепломасопе- реносу. – Дніпропетровськ: Системні технології, 2003. – 260 с. 8. Влияние постоянного тока на характер массопереноса в металлическом расплаве установки ковш—печь. Ч. 1. Дей- ствие электромагнитных сил / В. П. Пиптюк, И. В. Кри- кент, С. Е. Самохвалов и др. // Теория и практика ме- таллургии. – 2007. – № 2, 3. – С. 60—64. 9. Влияние постоянного тока на характер массопереноса в металлическом расплаве установки ковш—печь. Ч. 2. Мо- дель 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 ковш—печь. Ч. 3. Гидродинамика ванны / В. П. Пиптюк, С. Е. Самохва- лов, И. А. Павлюченков и др. // Там же. – 2007. – № 6. – С. 3—7. 11. Численное моделирование сильноточного дугового разряда в установке ковш—печь постоянного тока / И. В. Кри- кент, И. В. Кривцун, В. Ф. Демченко, В. П. Пиптюк // Современ. электрометаллургия. – 2013. – № 3. – С. 45—50. 12. Демченко В. Ф., Крикент И. В. Компьютерное модели- рование электромагнитных явлений при электрошлаковом переплаве // Математичне моделювання. – 2002. – № 1. – С. 16—20. At out-of-furnace treatment of steel in casting ladle with application of electric arc heating (ladle-furnace unit) melt stirring has a significant influence on intensification of gas evolution from the metal melt and its interaction with deoxidizers and alloying fillers added to the ladle bath. Formation of complex motion in gas-metal melt system occurs as a result of interaction of floating inert gas bubbles with the melt and bath sparging by gas, as well as due to electromagnetic force arising in the melt volume at electric current passage through the bath. Mathematical simulation method is used in the paper for quantitative evaluation of the extent of steel stirring in the ladle. A 3d model allowing for asymmetrical layout of blow-off tuyere, is used to describe hydrodynamic processes. Electromagnetic processes in the casting ladle are described in axisymmetric approximation. Earlier published results of simulation of magnetogas- dynamic processes in the column of high-current arc, are used to assign current density distribution on melt free surface. Comparative analysis of separate influence of various force factors and their combination on molten metal movement in the ladle was performed. It is established that electromagnetic forces promote reduction of stagnant zones in the melt. At the specified efficiency of bath blowing by inert gas, of the two parameters of arc discharge (current and arc length) arc current is the more effective tool for intensification of liquid metal stirring in the ladle. 12 Ref., 1 Table, 5 Figures. K e y w o r d s : ladle-furnace unit; gas blowing; mathematical simulation; metal stirring; electromagnetic forces Поступила 18.02.2014 49

Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока

Репозитарії

Схожі ресурси