Статья

Наименование	Численное исследование процессов теплопереноса в расплаве многоэлектродной дуговой печи при учёте электровихревых течений
Авторы	Кухарев А. Л., д. т. н., доц.
Раздел	Металлургия и материаловедение
Год	2019	Выпуск	56	Страницы	40 - 48
УДК	669.187.2:536.24			EDN	SWUFYN
Аннотация	Разработана математическая модель тепловых и магнитогидродинамических процессов в расплаве шестиэлектродной дуговой печи ёмкостью 180 т при питании её постоянным током 80 кА. Для предложенной конструкции печи на основании анализа полученных графиков распределения скорости движения и температуры расплава показано, что электровихревые течения доминируют над естественной конвекцией, что обеспечивает удовлетворительные условия распределения температуры в объёме расплава.
Реферат	Цель. Разработка математической модели и численное исследование процессов теплопереноса при электровихревых и естественно-конвективных течениях в ванне шестиэлектродной дуговой печи при её питании постоянным током. Методика. Адаптирована модель магнитной гидродинамики, учитывающая турбулентные электровихревые и естественно-конвективные течения в расплаве многоэлектродной дуговой печи с тремя сводовыми и тремя подовыми электродами. Сопряжение теплового состояния расплава с энергетическими параметрами электрических дуг произведено на основании задания граничного условия второго рода на поверхности менисков — теплового потока от электрических дуг. Результаты. Получены графики распределения скорости и температуры расплава в ванне шестиэлектродной дуговой печи ёмкостью 180 т при питании её постоянным током 80 кА. Показано, что электровихревые течения доминируют над естественной конвекцией и обеспечивают удовлетворительные условия распределения температуры, при этом стандартное отклонение температуры в ванне не превышает 117 К, а коэффициент вариации температуры не превышает 6 %. Научная новизна. Впервые численным методом исследованы конвективные течения и процессы теплопереноса в шестиэлектродной дуговой печи, содержащей три сводовых и три подовых электрода, в которой угол между смежными осями сводовых и подовых электродов составляет 60º. Практическая значимость. Разработанная модель может быть использована при прогнозировании температуры расплава дуговых печей, а в целом предложенные технические решения могут быть использованы при модернизации существующих электропечных комплексов.
Ключевые слова	дуговая сталеплавильная печь, магнитная гидродинамика, теплоперенос.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Крикент, И. В. Численное исследование гидродинамики расплава в установке ковш–печь постоянного тока [Текст] / И. В. Крикент, С. Е. Самохвалов, Д. Ю. Кабаков // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 3. — С. 45–49. 2. Недопекин, Ф. В. Моделирование гидродинамических и теплофизических процессов в сталеплавильных печах постоянного тока [Текст] / Ф. В. Недопекин, О. В. Казак, А. Н. Семко. — Донецк: ДонНУ, 2014. — 315 с. 3. Кухарев, А. Л. Принципы повышения интенсивности тепломассообмена в жидких средах дуговых многоэлектродных печей [Текст] / А. Л. Кухарев, В. В. Белоусов // Вестник Донецкого национального университета. Серия Г: Технические науки. — 2018. — № 2. — С. 82–91. 4. Пат. 119279. Україна, МПК7 H05В 7/144, F27D 11/10 Система електроживлення багатоелектродної дугової печі / заявник та патентовласник О. Л. Кухарєв, А. О. Ковальчук. —№ u201700825; заявл. 30.01.2017; опубл.25.09.2017, Бюл. № 18. — 6 с. 5. Ивочкин, Ю. П. Исследование механизмов термогидродинамических и МГД процессов с жидкометаллическими рабочими телами [Текст]: дис. … д-ра техн. наук: 01.04.14 / Ивочкин Юрий Петрович; Объединённый институт высоких температур РАН. — М., 2015. — 407 с. 6. Смирнов, С. А. Математическое моделирование электромагнитного перемешивания жидкой стали в дуговой печи постоянного тока [Текст] / С. А. Смирнов, В. В. Калаев, С. М. Нехамин // Теплофизика высоких температур. — 2010. — № 1. — С. 74–83. 7. Кухарев, А. Л. Электромагнитное поле в ванне многоэлектродной печи [Текст] / А. Л. Кухарев // Вестник Луганского национального университета имени Владимира Даля. — 2018. — № 5 (11). — С. 247–251. 8. Кухарев, А. Л. Расчёт параметров электрической дуги в электропечных установках для производства стали и ферросплавов [Текст] / А. Л. Кухарев, К. А. Корсунов, С. Н. Сергиенко // Сборник научных трудов ДонГТУ. — Алчевск, 2017. — Вып. № 5 (48). — С. 52–57. 9. Кухарев, А. Л. Экспериментальная многоэлектродная установка для исследования энергетических процессов в токопроводящих расплавах [Текст] / А. Л. Кухарев, В. В. Петренко // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. — 2018. — № 4 (25). — С. 64–71. 10. Меркер, Э. Э. Энергосбережение при выплавке стали в дуговых печах [Текст] / Э. Э. Меркер, А. И. Кочетов, Д. А. Харламов. — Старый Оскол: ТНТ, 2009. — 296 с.
Полный текст