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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Математическое моделирование процессов внеагрегатной обработки стали / В. А. Вихлевщук, А. П. Огурцов, И. А. Павлюченков и др. Киев : ИСМО МО Украины, 1997. 151 с.
Вихлевщук В. А., Харахулах В. С., Бродский С. С. Ковшевая доводка стали. Днепропетровск : Системные технологии, 2000. 190 с.
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.
Охотский В. Б. Растворение ферросплавов при ковшевом легировании стали. Процессы литья. 2003. № 2. С. 3-6.
Заякин О. В., Жучков В. И., Лозовая Е. Ю. Время плавления никельсодержащих ферросплавов в стали. Известия ВУЗов. Чёрная металлургия. 2007. № 5. С. 13-16.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Самохвалов С. Є. Теплофізичні процеси в багатофазних середовищах: теоретичні основи комп’ютерного моделювання. Дніпродзержинськ : ДДТУ, 1994. 172 с.
Нигматулин Р. И. Основы механики гетерогенных сред. М. : Наука, 1978. 336 с.
Самохвалов С. Е. Метод расщепления по физическим факторам для несоленоидального движения газожидкостных сред. Изж.-физ.ж. 1998. Т. 71. № 3. С. 454-459.
Кабаков Д. Ю., Самохвалов С. Є., Піптюк В. П. Математичне моделювання переносних процесів в установці піч-ківш. Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2015. 124 с.
Огурцов А. П., Самохвалов С. Є. Математичне моделювання теплофізичних процесів у багатофазних середовищах. К. : Наукова думка, 2001. 412 с.
Белоцерковский О. М., Панарин А. И., Щенников В. В. Метод параметризационной коррекции разностных схем. ЖВМ и МФ. 1984. Т. 24. № 1. С. 65-74.