DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-218-225

Михайловський Микола Володимирович, к.т.н., доцент, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010. ORCID:0000-0002-9960-6189. E-mail: m.v.myhaylovski@ust.edu.ua

Шибакінський Володимир Іванович, к.т.н., доцент, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010.  E-mail: v.i.shibakinsky@ust.edu.ua

Бейцун Сергій Вікторович, к. т. н., доцент, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМІЧНОЇ ПІДГОТОВКИ КОВШІВ

Анотація. Метою роботи є розробка комп’ютерної моделі нагрівання ковша відкритим факелом на установці сушіння та високотемпературного розігріву для управління процесом термічної підготовки. Завдання управління установками сушіння та високотемпературного розігріву ковшів (УСВР) полягає у реалізації режимів їх роботи, що забезпечують отримання заданого температурного профілю шарів футерування сталерозливних при мінімальній витраті палива. Оскільки сучасні технічні засоби контролю не дозволяють отримувати релевантну інформацію про температурне поле футерування стінок і днища ковша, необхідно було створити прогнозуючу модель його розігріву відкритим факелом на УСВР. Як об’єкт дослідження обрано 68-тонний набивний сталерозливний ківш КС-68. За даними дослідження в ККЦ ПрАТ «Євраз – Дніпровський металургійний завод» здійснена оцінка форми та розмірів відкритого факелу. Цифровою фотокамерою фіксувався факел на виході пальника УСВР при витраті природного газу 50 м³/год, що відповідає штатному режиму сушіння та розігріва ковша. Для цілей моделювання отримана форма факела апроксимувалась двома усіченими конусами. Визначення параметрів конвективно-променистого теплообміну в системі «факел – кришка – стінка – днище ковша» проводилося з урахуванням температури факела, теплофізичних властивостей матеріалів футерування, а також коефіцієнтів опроміненості та ступеня чорноти поверхонь. Розрахунок температурного поля у футеруванні стінки та днища ковша проводився методом кінцевих елементів, реалізованим у пакеті ANSYS. На підставі моделювання отримано зміну температурного поля футерування ковша в ході його нагрівання на УСВР відкритим факелом протягом 6-ти годин, що відповідає чинній технології. Аналіз отриманої в результаті моделювання динаміки температурного поля футерування ковша свідчить про те, що при його нагріванні відкритим факелом на установці сушіння та високотемпературного розігріву не виникають термічні напруги, небезпечні з точки зору утворення тріщин у шарах вогнетривких матеріалів. Максимальний градієнт температури у стінці становить 10 °С/мм, а в днищі – 6 °С/мм. Встановлено, що робоча поверхня футерування прогрівається достатньо для уникнення термоудару при випуску сталі в ківш. Результати дослідження можуть бути корисними для оптимізації процесу термічної підготовки сталерозливних ковшів.

Ключові слова: сталерозливний ківш, розігрів шарів футерування, відкритий факел, комп’ютерна модель.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-218-225

Посилання для цитування: Михайловський М. В., Шибакінський В. І., Бейцун С. В. Дослідження термічної підготовки ковшів. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 218-225. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-218-225

Перелік посилань

1. Огурцов А. П. Производство стали от старта до финиша. Сталеразливочный ковш и внепечные технологии. Том 2. Днепродзержинск : ДГТУ, 2011. 275 с.
2. Казачков Е. А., Исайчикова С. Г. Исследование тепловых потерь в 350‑т сталеразливочном ковше. Вестник ПГТУ. Мариуполь : ПГТУ, 2000. № 9. С. 27-33.
3. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М. : Энергоиздат, 1981. 417 с.
4. Губинский В. И. Металлургические печи : учеб. пособие. Днепропетровск : НМетАУ, 2006. 85 с.
5. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи : учебник для вузов. М. : Энергия, 1977. 344 с.
6. Цаплин А. И. Теплофизика в металлургии: учеб. пособие. А. И. Цаплин. Пермь : ПГТУ, 2008. 230 с.
7. Ошовская Е. В., Салмаш И. Н., Фоменко Д. А. Моделирование работы футеровки сталеразливочного ковша с переменной тепловой нагрузкой. Наукові праці ДонНТУ : Металургія. 2011. Вип. 13 (194). С. 198-210.