DOI: 10.52150/2522-9117-2020-34-90-100
Єлісєєв Володимир Іванович, канд. фіз.-мат. наук, с.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail: ovoch-isi@outlook.com; ORSID 0000-0003-4999-8142
Шевченко Сергій Анатолійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail: shev_serg@i.ua, ORSID 0000-0002-9287-9177
Товстопят Олександр Петрович, к.т.н., научный сотрудник, Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107
Флєєр Леонід Олександрович, науковий співробітник ; Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107
Шевченко Сергій Анатолійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail: shev_serg@i.ua, ORSID 0000-0002-9287-9177
ДИНАМІКА КОЛИВАННЯ СИСТЕМИ “РІДКА ВАННА – ФУРМА” ПРИ ІНЖЕКЦІЙНІЙ ОБРОБЦІ РОЗПЛАВУ В КОВШІ
Анотація. Метою роботи було оцінювання впливу ключових факторів хвилеутворення на динаміку процесу під час інжекційної обробки чавуну зернистим магнієм у ковшах, їх значимість і взаємозв’язок між собою. На основі теорій хвильового руху шарів рідини розроблена математична модель, що дозволяє дослідити коливальні процеси в ковші при обробці розплаву чавуну зернистим магнієм. Модель передбачала оброблення чавуну шляхом інжекції зернистого магнію через фурмені пристрої , що занурюються у розплав. Розглянуто коливальну систему «Рідка ванна – фурма» на прикладі ванни великовантажного заливального ковша з власною частотою – 0,47 Гц. Розрахунковим шляхом оцінено вплив найбільш вірогідних джерел коливань (власна частота коливання фурми і частота умовного джерела) на амплітудно-частотні коливання елементів системи. Встановлено, що окрім власних частот цих елементів, система має ще дві власні величини коливань. З огляду на те, що маса розплаву значно більше маси фурми, практично вона визначає поведінку системи при її збудженні. Тобто, система відгукується тільки на ті збудження, в яких частота близька до власної частоти рідкої ванни. У свою чергу, показано, що власна частота ванни значною мірою визначається її діаметром у верхній частині. В практичній діяльності необхідно знати резонансні частоти рідкої ванни, фурменого пристрою, а також всіх інших джерел коливань (розпад газового струменя, і коливання спливаючих бульбашок). Відповідно з цим, необхідно намагатися гасити амплітуду з цією небезпечною резонансною частотою. Для зниження амплітуди коливання поверхні ванни при обробці чавуну зернистим магнієм рекомендується спочатку оцінити власну резонансну частоту рідкої ванни, а потім підбирати конструктивні рішення устаткування і технологічні параметри обробки, уникаючи появі небезпечних частот, близьких до власної частоти ванни. Однак необхідно вказати, що спектр частот коливань в прифурменній зоні досить широкий і, природно, містить у собі небезпечні низькі частоти.
Ключові слова: амплітуда, частота, коливальна система, рідка ванна, фурма, математична модель.
Перелік посилань
Шевченко А.Ф., Маначин И.А., Вергун А.С. и др. Внепечная десульфурация чугуна в ковшах. Технология. Исследования. Анализ. Совершенствование. Днепропетровск. “Дніпро –VAL”. –2017. – 253 с.
Черкесов Л.В. Гидродинамика поверхностных и внутренних волн / Л.В. Черкесов. – Киев: Наукова думка. 1976. 304с.
Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны / Дж. Уизем. – М.: Мир. 1977. 622с.
Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости / Л.Н. Сретенский. – М., 1977. – 816с.
Моисеев Н.Н. Численные методы расчета собственных частот колебаний ограниченного объема жидкости / Н.Н. Моисеев, А.А. Петров. – Математические методы в динамике космических аппаратов. Вып. 3. М. Вычислит. Центр АН СССР. 1966. 269с.
Колесников К.С. Динамика ракет: Учебник для вузов / К.С. Колесников. – М. Машиностроение. 2003. 520 с.
Елисеев В.И. Динамика поверхности жидкости при подаче газового потока через вертикальную заглубленную фурму / В.И. Елисеев, Т.А. Рузова, А.П. Толстопят, Л.А. Флеер, А.Ф. Шевченко, С.А. Шевченко // Вісник Дніпропетровського університету. Серія: Механіка. – 2011.- Вип. 15, Т. 1, С. 112 – 119.
Елисеев В.И. Моделирование амплитудно-частотных характеристик колебаний системы жидкость прифурменный газовый объем / В.И. Елисеев, Ю.П. Совит, А.П. Толстопят, Л.А. Флеер // Вісник Дніпропетровського університету. Серія: Механіка. – 2014.- Вип. 18, Т. 1, С. 17 – 25.
Елисеев В.И. Частота отрыва пузырей от газового прифурменного объема / В.И. Елисеев, А.П. Толстопят, Л.А. Флеер // Вісник Дніпропетровського університету. Серія: Механіка. – 2013.- Вип. 17, Т. 1, С. 86 – 94.
Качанов Ю.С. Возникновение турбулентности в пограничном слое / Ю.С. Качанов, В.В. Козлов, В.Я. Левченко. – Новосибирск. Наука. 1982. 152с.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. – М.: ДРОФА. 2003. 840с.
В.И.Елисеев, А.П.Толстопят, Л.А.Флеер, А.Ф.Шевченко, С.А.Шевченко // Збірник тез доповідей XVI Міжнародної науково-технічної конференції «Вібрації в техніці та технологіях» : – Вінниця : ВНТУ, – 2017 – С. 115-117
Посилання для цитування: Єлісєєв В.І., Шевченко С.О., Толстопят О.П., Флеер Л.О., Шевченко А.Ф. Динаміка коливання системи «рідка ванна – фурма» при інжекційній обробці розплаву в ковші. //«Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії». – 2020. – Вип.34. – С. 90-100. (In Ukrainian).
DOI 10.52150/2522-9117-2020-34-90-100