ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ЧИСЕЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАСТІЙНИХ ЗОН РОЗПЛАВУ ПРИ ПРОДУВЦІ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(47)2022.268342Ключові слова:
програмне забезпечення, математичне моделювання, рідка сталь, аргонне продуванняАнотація
Проблема існування застійних областей розплаву під час продування інертним газом полягає у ризику його кристалізації біля стінок ковша в умовах постійного зменшення температури. Велика кількість наукових публікацій присвячено розв’язанню цієї проблеми. Одним з можливих вирішень є оптимізація кількості і розташування фурм продування розплаву з метою мінімізації об’єму застійних областей. Математичне моделювання і чисельне дослідження означеного процесу дозволило визначити найкраще розташування фурм та зекономити на витратах лабораторних або промислових експериментів. Комп'ютерна реалізація передбачає облік дослідів за допомогою бази даних і веб-інтерфейсу користувача. Також ця реалізація автоматично формує графіки залежних величин. Дослідники після реєстрації мають можливість додавати результати дослідів у вигляді розрахованих полів. У результаті досліджень виявлено, що незалежно від кількості фурм на дні поблизу стінки ковша формується застійна область. Там швидкість розплаву в складає від 1 см/с до 5 см/с.
З точки зору предметної області «обробка розплаву сталі у ковші» проблема полягає у існуванні застійних областей розплаву під час продування інертним газом — є ризик кристалізації біля стінок ковша в умовах постійного зменшення температури. На математичній моделі легко дослідити рух розплаву в різних конфігураціях фурм продування.
Чисельне дослідження застійних областей розплаву передбачає визначення початкового стану розплаву, множників і різних показників, а також фіксацію результатів у вигляді розрахованих полів швидкості, тиску, середніх, мінімальних значень швидкості. З цією метою варто створити базу даних. Чисельні досліди можуть проводитися багатьма дослідниками дистанційно, тому доречно створити веб-сайт, на якому централізовано збирати результати.
Статтю присвячено розробці програмного забезпечення наукових дослідів і вивченню застійних областей розплаву у сталерозливному ковші під час продування.
Як показали досліди з відключенням фурм після 1 хвилини продування можна дещо зекономити на витратах газу, адже кінетичної енергії розплаву вистачить щоб продовжувати свій рух на протязі 11—17 секунд, що може бути достатньо для остаточного перемішування до 5 % коефіцієнту варіації. Особливо гарно це працює з витратою у 90 л/хв.
У результаті проведених досліджень виявлено, що незалежно від кількості фурм на дні поблизу стінки ковша формується застійна область. Там швидкість розплаву в складає від
1 см/с до 5 см/с.
Посилання
Vykhlevshchuk, V. А., Dubyna О. V., Poliakov V.A. et al (2001). Scientific and technological fundamentals of the production of reinforcing steels of a new generation. Kyiv: Naukova Dumka, p. 53. ISBN 966-00-0704-3.
Ohurtsov, А. P., Samokhvalov, S. Е. & Nadryhailo, T. J. (2003). Splitting methods in prob-lems of hydrodynamics, heat and mass transfer. Dnipro: System technologies, p. 156.
Kabakov, D.Yu. (2014) Three-dimensional mathematical model of hydrodynamics and heat transfer in a gas-liquid medium during steel processing in a ladle-furnace (Candidate dissertation). Dniprodzherzhinsk: Dniprodzherzhinskyi state technical university, p. 62.
Vykhlevshchuk, V. А., Ohurtsov А. P., Pavliuchenkov I. А. et al (1997). Mathematical modeling of processes of out-aggregate steel treatment. Kyiv: IECM Ministry of Education and Science of Ukraine.
Belotserkovskyi, O.M., Hushchyn, V.А. & Shchennykov, V.V. (1975). The splitting method in application to the solution of the dynamics of viscosity of incompressible liquid. Computational mathematics and mathematical physics, (1 (15)), 197–207.
Liu, Y., Ersson, M., Liu, H., Jonsson, P.G., & Gan, Y. (2019). A review of physical and numerical approaches for the study of gas stirring in ladle metallurgy. Metallurgical and materials transactions, (2(50B)), 555–577. DOI: 10.1007/s11663-018-1446-x.
Vykhlevshchuk V. А., Dubyna О. V., Poliakov V.A. and others. Scientific and technological fundamentals of the production of reinforcing steels of a new generation. Kyiv: Naukova Dumka, 2001. p. 53. ISBN 966-00-0704-3
Ohurtsov А. P., Samokhvalov S. Е., Nadryhailo T. J. Splitting methods in problems of hydrodynamics and heat & mass transfer. Dnipro: System technologies, 2003, p. 156.
Kabakov D.Yu. Three-dimensional mathematical model of hydrodynamics and heat transfer in a gas-liquid medium during steel processing in a ladle-furnace: thesis of PhD: 01.05.02 / Dniprovskyi State Technical University. Kamianske, 2014. p. 62.
Vykhlevshchuk V.A, Ohurtsov А. P., Pavliuchenkov I. А. and others. Mathematical modeling of processes of out-aggregate steel treatment. Kyiv: IECM Ministry of Education and Science of Ukraine, 1997. 151 pages.
Belotserkovskyi O.M., Hushchyn V.А., Shchennykov V.V. The splitting method in applica-tion to the solution of the dynamics of viscosity of incompressible liquid. Computational mathematics and mathematical physics. 1975. Vol.15, No 1. P. 197–207.
Liu Y., Ersson M., Liu H., Jonsson P.G., and Gan Y. A review of physical and numerical ap-proaches for the study of gas stirring in ladle metallurgy. Metallurgical and materials transactions. 2019. Vol. 50B, No 2. P. 555–577. DOI: 10.1007/s11663-018-1446-x
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
