Статья

Наименование	Моделирование электромагнитных сил и электровихревых течений в установке «ковш-печь»
Авторы	Кухарев А. Л., д. т. н., доц. Мокрицкий М. И., исполнительный директор Сбитнев С. А., гл. инженер Яковенко Т. В., д. пед. н., доц.
Раздел	Металлургия
Год	2024	Выпуск	79	Страницы	49 - 55
УДК	669.187.2			EDN	MQVUOE
Аннотация	Приведена математическая модель и результаты численных исследований электромагнитных процессов в трехфазной установке «ковш-печь» 300 т установленной мощностью 50 МВА. Проанализировано влияние электромагнитных сил на формирование электровихревых течений в расплавленной стали. Показано, что при токах в электродах 60 кА электровихревые течения будут доминировать в подэлектродной зоне, а максимальные значения скоростей могут достигать 1,5 м/c.
Реферат	Цель. Исследование электромагнитных сил в УКП установленной мощностью 50 МВА и их влияния на электровихревые течения жидкой стали с помощью метода математического моделирования. Методика. Адаптирована модель магнитной гидродинамики, учитывающая электромагнитные силы и турбулентные электровихревые течения в жидкой стали УКП емкостью 300 т. При питании УКП трехфазным напряжением частотой 50 Гц обоснован учет стационарной составляющей электромагнитной силы в качестве основного источника импульса. Расчет электромагнитного поля проводился в пакете Ansys Maxwell, а гидродинамического поля — в пакете Star CCM+. Результаты. В результате проведенных исследований показано, что при токах в электродах 60 кА электровихревые течения будут доминировать в подэлектродной зоне, а максимальные значения скоростей могут достигать 1,5 м/c. Нисходящие контуры циркуляции расплава в области электрических дуг будут оказывать влияние на восходящие потоки, формируемые вследствие донной продувки на УКП аргоном. Научная новизна. С использованием математического моделирования установлены закономерности распределения и интенсивность электромагнитных сил и электровихревых течений в трехэлектродной УКП установленной мощностью 50 МВА. Практическая значимость. Разработанная модель актуальна для исследования параметров работы мощных УКП и может быть использована для дальнейших исследований взаимодействия электромагнитных сил с многофазными потоками и их влияния на эффективность внепечной обработки.
Ключевые слова	установка «ковш-печь», электромагнитное поле, электровихревые течения, моделирование.
Финансирование
Список источников	1. Mixing Time Prediction in a Ladle Furnace / X. Guo [et al.] // Metals. 2024. Vol. 14. № 5. DOI: 10.3390/met14050518 2. Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш-печь постоянного тока / И. В. Крикент [и др.] // Современная электрометаллургия. 2014. № 3. С. 45–49. 3. Оценка величины и влияния электромагнитных сил в ванне установки ковш-печь переменного тока / В. П. Пиптюк [и др.] // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2014. Т. 57. № 9. С. 40–44. 4. Кузнецов Д. Ю. Промышленное опробование новой технологии десиликонизации малокремнистой автолистовой стали в АКП // Сб. науч. тр. ДонГТУ. 2013. Вып. 40. С. 109–115. 5. Кухарев А. Л. Электромагнитные, гидродинамические и тепловые процессы в многоэлектродных печных установках: монография. Луганск: изд-во ЛГУ им. В. Даля, 2021. 276 с. 6. Numerical modeling of free surface dynamics of melt in an alternate electromagnetic field: Part I. Implementation and verification of model / S. Spitans, A. Jakovics, E. Baake, B. Nacke // Metallurgical and Materials Transactions B. 2013. Vol. 44B. P. 593–605. DOI: 10.1007/s11663-013-9809-9 7. Арсентьев П. П., Коледов Л. А. Металлические расплавы и их свойства. М.: Металлургия, 1976. 376 с.
Полный текст