DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-231-245

Самохвалов Сергій Євгенович, д.т.н., с.н.с., проф., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-7362-213X

Піптюк Віталій Петрович, к.т.н., с.н.c., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-2915-1756

Греков Станіслав Вікторович, н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. E-mail: gsv12345679@gmail.com

ВПЛИВ КІЛЬКОСТІ ДОБАВКИ НА ГІДРОДИНАМІКУ МЕТАЛЕВОЇ ВАННИ У КІВШІ

Анотація. Відомо що виробництво сталі передбачає застосування різних твердих матеріалів – добавок, які вводяться в рідку металеву ванну на етапах конвертування і позапічної обробки. Переважна більшість таких матеріалів подається у шматковому (кусковому) вигляді і в значній кількості. Об’єм добавки може змінюватись в межах від 0,05 до декількох десятків кілограмів на тону сталевого розплаву в залежності від технологічних умов виробництва та ін. вимог. До теперішнього часу різноманітні дослідження і розрахунки щодо ефективності використання матеріалів – добавок при виробництві сталі базувались на розгляді поведінки їх окремого куска в рідкій металевій ванні. При цьому теоретичний опис гідродинамічного стану металевої ванни не враховував впливу кількості добавки, що вводиться. В той же час саме вказаний фактор може впливати на точність розрахункових результатів і збільшувати похибку подальшої оцінки ефективності використання коштовних матеріалів, що здебільшого є імпортованими. В статті показана доцільність врахування у вдосконалених математичних моделях процесів плавлення (розчинення) та засвоєння металевим розплавом твердих матеріалів такого фактору, як кількість добавок, що вводяться, як одного зі значущих параметрів складних фізико- хімічних процесів. На прикладі кускового феромарганцю марки ФМп78 в якості матеріалу – добавки, який в різній (від 0,2 до 2 кг/т) кількості вводили у ванну ковша ємкістю 250 т при обробці металу на установці ківш – піч (УКП) з одночасною донною продувкою аргоном в межах 200 – 800 л/хв через кожну з двох фурм, показана залежність впливу кількості добавки на зміну гідродинаміки рідкої металевої ванни.

Ключові слова: кількість матеріалу-добавки, гідродинаміка рідкої металевої ванни.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-231-245

Посилання для цитування: Самохвалов С. Є., Піптюк В. П., Греков С. В. Вплив кількості добавки на гідродинаміку металевої ванни у ківші. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 231-245. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-231-245

Перелік посилань

  1. Исследование влияния вариантов компоновки донного продувочного узла на перемешивание расплава аргоном на двухпозиционной установке ковш-печь мощностью 45 МВ·А / В. П. Пиптюк, С. Е. Самохвалов, А. Б. Ковура и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2010. №7. С. 213−215.
  2. Пиптюк В. П., Логозинский И. Н., Греков С. В. Перемешивание расплава в сталеразливочном ковше с усилением футеровки в бойной части / Материалы ІХ международной конференции «Стратегия качества в промышленности и образовании» 31 мая – 7 июня 2013 г. Технический университет, г. Варна, Болгария. Т. 2. С. 109-112.
  3. Влияние усиления футеровки в бойной части сталеразливочного ковша на параметры перемешивания расплава / В.П.Пиптюк, С.Е.Самохвалов, И.Н.Логозинский и др. // Металург. 2013. № 7. С.29-34.
  4. Численное изучение влияния переменных факторов на перемешивание расплава на установке ковш-печь средней мощности/ В. П. Пиптюк, С. Е. Самохвалов, С. В. Греков и др. // Міждержавна науково-методична конференція «Проблеми математичного моделювання» (19-21 травня 2010 р., м. Дніпродзержинськ). Тези доповідей.  Дніпродзержинськ, 2010. С. 81-83.
  5. Оценка величины влияния электромагнитных сил на перемешивание ванны установки ковш-печь переменного тока / В. П. Пиптюк, И. В. Крикент, С. Е. Самохвалов и др. // Труди  конференції «Зварювання та споріднені технології – теперішнє і майбутнє», Киев, 25-26 ноября 2013, С. 193.
  6. Влияние электромагнитных сил на перемешивание ванны установки ковш-печь переменного тока/ В. П. Пиптюк, И. В. Крикент, С. Е. Самохвалов и др. // Металл и литьё Украины. 2014. № 8. С. 3-6.
  7. Experimental testing of the validity of mathematical models of hydrodynamics and transfer for the melt-processing conditions in ladle-furnace unit / V. P. Piptyuk, S. E. Samokhvalov, I. A. Pavlyuchenkov et al. // Springer. Metallurgist. July 2013, Vol. 57. Issue 3-4. P. 194–198.
  8. Разработка модели и исследование процессов плавления тугоплавких добавок на границе раздела фаз / И. А. Павлюченков, В. П. Пиптюк, М. В. Бабенко и др. // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2009. Вып. 20.  С. 100-113.
  9. Математическая модель плавления куска ферросплава при циркуляционном движении жидкого металла в ковше / А. С. Носков, А. В. Некрасов, В. И. Жучков и др. // Расплавы. 1990. № 5. С.113-120.
  10. Математическое моделирование процессов внеагрегатной обработки стали / В. А. Вихлевщук, А. П. Огурцов, И. А. Павлюченков и др. Киев : ИСМО МО Украины, 1997. 151 с.
  11. Вихлевщук В. А., Харахулах В. С., Бродский С. С. Ковшевая доводка стали. Днепропетровск : Системные технологии, 2000. 190 с.
  12. Лозовая Е. Ю., Некрасов А. В., Жучков В. И. Изучение влияния технологических факторов на время плавления кремнистых ферросплавов в жидком металле. Расплавы. 2001. № 3. С. 10-17.
  13. Охотский В. Б. Растворение ферросплавов при ковшевом легировании стали. Процессы литья. 2003. № 2. С. 3-6.
  14. Заякин О. В., Жучков В. И., Лозовая Е. Ю. Время плавления никельсодержащих ферросплавов в стали. Известия ВУЗов. Чёрная металлургия. 2007. № 5. С. 13-16.
  15. Лозовая Е. Ю., Жучков В. И., Шешуков О. Ю. Определение продолжительности плавления ферросплавов системы Fe-Al в железоуглеродистом расплаве. Электрометаллургия. 2007. № 1. С.13-15.
  16. Iguchi M., Tanl J., Uemura T., Morita Z. Fiow water phenomenaand heat jet and bubbling jet transf er around a sphere submergedin. ISIJ International. 1989. Vol. 29. No. 8. P. 658-665.
  17. Iguchl M., Takeuch1 H., Kawabata H., Uemura T., Morita Z. The melting process of rectangular prisms immersed in bubbling jet in a cylindrical vessel. ISII International. 1991. Vol. 31. No. l. P. 46-52.
  18. Esaka H., Itoga Y., Shinozuka K., Tamura M. In-situ observation of growth and melting of a solid particle using transparent organic alloys. ISIJ International. 2006. Vol. 46. No. 6. P. 864–870.
  19. González O. J. P., Ramírez-Argáez Marco A., Conejo A. N. Mathematical modeling of the melting rate of metallic particles in the electric arc furnace. ISIJ International. 2010. Vol. 50. No. 1. P. 9–1.
  20. Rodríguez-Avila Jafeth, Morales Rodolfo D., Nájera-Bastida Alfonso. Numerical study of multiphase flow dynamics of plunging jets of liquid steel and trajectories of ferroalloys additions in a ladle turing tapping operations. ISIJ International. 2012., Vol. 52, No. 5. P. 814–822.
  21. Математичне моделювання введення і плавлення добавки у металевому розплаві з врахуванням її кількісного і фракційного складу / К. С. Красніков, С. Є. Самохвалов, В. П. Піптюк та ін // Всеукраїнська науково-методична конференція «Проблеми математичного моделювання», м. Кам’янське, 27-28 травня 2020 р, ДДТУ, 2020. С. 65-67.
  22. Самохвалов С. Є. Теплофізичні процеси в багатофазних середовищах: теоретичні основи комп’ютерного моделювання. Дніпродзержинськ : ДДТУ, 1994. 172 с.
  23. Нигматулин Р. И. Основы механики гетерогенных сред. М. : Наука, 1978. 336 с.
  24. Самохвалов С. Е. Метод расщепления по физическим факторам для несоленоидального движения газожидкостных сред. Изж.-физ.ж. 1998. Т. 71. № 3. С. 454-459. 
  25. Кабаков Д. Ю., Самохвалов С. Є., Піптюк В. П. Математичне моделювання переносних процесів в установці піч-ківш. Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2015. 124 с.
  26. Огурцов А. П., Самохвалов С. Є. Математичне моделювання теплофізичних процесів у багатофазних середовищах. К. : Наукова думка, 2001. 412 с.
  27. Белоцерковский О. М., Панарин А. И., Щенников В. В. Метод параметризационной коррекции разностных схем. ЖВМ и МФ. 1984. Т. 24. № 1.  С. 65-74.
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo