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

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