Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка
Electroslag remelting is one of the main ways to obtain high-quality large ingots from special steels and alloys, and in particular for the needs of power engineering. Casting in a mold is the most common way to obtain large-sized consumable electrodes for electroslag remelting. Computer modeling wa...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/211 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471983441346560 |
|---|---|
| author | Костецький, Ю.В. Волченков, Є.О. Стовпченко, Г.П. Тацький, Є.В. |
| author_facet | Костецький, Ю.В. Волченков, Є.О. Стовпченко, Г.П. Тацький, Є.В. |
| author_sort | Костецький, Ю.В. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-01-05T20:17:59Z |
| description | Electroslag remelting is one of the main ways to obtain high-quality large ingots from special steels and alloys, and in particular for the needs of power engineering. Casting in a mold is the most common way to obtain large-sized consumable electrodes for electroslag remelting. Computer modeling was carried out to determine the rational parameters of the process of casting large cylindrical ingots by the uphill casting. This paper presents the simulation results of the movement of liquid metal flows during the filling of a mold with liquid metal and the process of forming a crust of solid metal at that time under the conditions of the uphill casting of a round steel ingot with a diameter of 1 m with a height-to-diameter ratio of 6.5 and a mass of about 40 tons. Analysis of the results of computer simulation shows that in the bath of liquid metal in the mold there is a non-stationary hydrodynamic picture, which changes as the internal volume of the caster is filled with liquid metal. Solidification of the metal begins already at the initial stage of filling the mold. However, under the influence of liquid metal flows, the formation of a crust of solidified metal occurs unevenly due to the uneven distribution of the heat flow from the liquid-metal bath around the perimeter and height of the mold wall, which creates conditions for the hot surface cracks occurrence. To prevent the formation of surface defects, it is recommended to take measures to stabilize the upward flow of liquid metal. The effect of mold preheating on the intensity of metal solidification during the filling of the mold with liquid metal was also investigated. Preheating reduces the amount of solid phase formed during the filling of the mold with liquid metal. The most significant inhibition of the formation of a solid phase with a decrease in the solidified metal volume fraction of 40 % is observed under the condition of preheating the mold wall to at least 550–600 °C. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:12Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-211 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:12Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2112024-01-05T20:17:59Z Computer modeling of the process of siphon casting of a large metal cylindrical ingot Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка Костецький, Ю.В. Волченков, Є.О. Стовпченко, Г.П. Тацький, Є.В. computer simulation siphon casting round steel ingot solidification flows of liquid metal hard crust mold комп’ютерне моделювання сифонне відливання круглий сталевий зливок затвердіння потоки рідкого металу тверда скоринка виливниця Electroslag remelting is one of the main ways to obtain high-quality large ingots from special steels and alloys, and in particular for the needs of power engineering. Casting in a mold is the most common way to obtain large-sized consumable electrodes for electroslag remelting. Computer modeling was carried out to determine the rational parameters of the process of casting large cylindrical ingots by the uphill casting. This paper presents the simulation results of the movement of liquid metal flows during the filling of a mold with liquid metal and the process of forming a crust of solid metal at that time under the conditions of the uphill casting of a round steel ingot with a diameter of 1 m with a height-to-diameter ratio of 6.5 and a mass of about 40 tons. Analysis of the results of computer simulation shows that in the bath of liquid metal in the mold there is a non-stationary hydrodynamic picture, which changes as the internal volume of the caster is filled with liquid metal. Solidification of the metal begins already at the initial stage of filling the mold. However, under the influence of liquid metal flows, the formation of a crust of solidified metal occurs unevenly due to the uneven distribution of the heat flow from the liquid-metal bath around the perimeter and height of the mold wall, which creates conditions for the hot surface cracks occurrence. To prevent the formation of surface defects, it is recommended to take measures to stabilize the upward flow of liquid metal. The effect of mold preheating on the intensity of metal solidification during the filling of the mold with liquid metal was also investigated. Preheating reduces the amount of solid phase formed during the filling of the mold with liquid metal. The most significant inhibition of the formation of a solid phase with a decrease in the solidified metal volume fraction of 40 % is observed under the condition of preheating the mold wall to at least 550–600 °C. Електрошлаковий переплав є одним з основних способів отримання високоякісних крупних зливків зі спеціальних сталей та сплавів, зокрема для потреб енергетичного машинобудування. Відливання у виливниці є найбільш поширеним способом отримання великогабаритних витратних електродів для здійснення електрошлакового переплаву. З метою визначення раціональних параметрів процесу відливання крупних циліндричних зливків у виливницю сифонним способом було проведено комп'ютерне моделювання. У даній роботі представлено результати моделювання руху потоків рідкого металу під час заповнення виливниці рідким металом та процесу формування скоринки твердого металу в цей час в умовах відливання сифонним способом круглого сталевого зливка діаметром 1 м з відношенням висоти до діаметра рівним 6,5 і масою близько 40 тонн. Аналіз результатів комп’ютерного моделювання показує, що у ванні рідкого металу у виливниці спостерігається нестаціонарна гідродинамічна картина, яка змінюється в міру заповнення внутрішнього об'єму виливниці рідким металом. Затвердіння металу починається вже на початковому етапі заповнення виливниці. Проте під впливом потоків рідкого металу утворення скоринки затверділого металу відбувається нерівномірно внаслідок неоднорідного розподілу теплового потоку від рідкометалевої ванни по периметру і висоті стінки виливниці, що створює умови для розвитку гарячих поверхневих тріщин. Для запобігання утворенню поверхневих дефектів рекомендується вжити заходів зі стабілізації висхідного потоку рідкого металу. Також досліджено вплив попереднього підігріву виливниці на інтенсивність затвердіння в ході її заповнення рідким металом. Попередній підігрів зменшує кількість твердої фази, що утворюється протягом заповнення виливниці рідким металом. Найбільш суттєве пригнічення утворення твердої фази зі зменшенням об’ємної частки затверділого металу більше ніж на 40 % спостерігається за умови попереднього нагріву стінки виливниці не менше ніж до 550–600 °С. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2024-01-05 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/211 10.15407/steelcast2023.01.019 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 31 No. 1 (2023): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 31 № 1 (2023): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/211/211 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | комп’ютерне моделювання сифонне відливання круглий сталевий зливок затвердіння потоки рідкого металу тверда скоринка виливниця Костецький, Ю.В. Волченков, Є.О. Стовпченко, Г.П. Тацький, Є.В. Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка |
| title | Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка |
| title_alt | Computer modeling of the process of siphon casting of a large metal cylindrical ingot |
| title_full | Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка |
| title_fullStr | Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка |
| title_full_unstemmed | Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка |
| title_short | Комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка |
| title_sort | комп’ютерне моделювання процесу сифонного відливання крупного сталевого циліндричного зливка |
| topic | комп’ютерне моделювання сифонне відливання круглий сталевий зливок затвердіння потоки рідкого металу тверда скоринка виливниця |
| topic_facet | computer simulation siphon casting round steel ingot solidification flows of liquid metal hard crust mold комп’ютерне моделювання сифонне відливання круглий сталевий зливок затвердіння потоки рідкого металу тверда скоринка виливниця |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/211 |
| work_keys_str_mv | AT kostecʹkijûv computermodelingoftheprocessofsiphoncastingofalargemetalcylindricalingot AT volčenkovêo computermodelingoftheprocessofsiphoncastingofalargemetalcylindricalingot AT stovpčenkogp computermodelingoftheprocessofsiphoncastingofalargemetalcylindricalingot AT tacʹkijêv computermodelingoftheprocessofsiphoncastingofalargemetalcylindricalingot AT kostecʹkijûv kompûternemodelûvannâprocesusifonnogovídlivannâkrupnogostalevogocilíndričnogozlivka AT volčenkovêo kompûternemodelûvannâprocesusifonnogovídlivannâkrupnogostalevogocilíndričnogozlivka AT stovpčenkogp kompûternemodelûvannâprocesusifonnogovídlivannâkrupnogostalevogocilíndričnogozlivka AT tacʹkijêv kompûternemodelûvannâprocesusifonnogovídlivannâkrupnogostalevogocilíndričnogozlivka |