МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОЗПОДІЛЕННЯ АРГОНУ У ПРОМІЖНОМУ КОВШІ З МЕТАЛЕВИМ РОЗПЛАВОМ ПІД ЧАС НАПОВНЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1991-7848.2020.01.13Ключові слова:
проміжний ківш, продування розплаву аргоном, суцільне багатоскладове середовище, рівняння розсіювання-перенесення і Нав’є-СтоксаАнотація
Стаття присвячується математичному опису розповсюдженого на металургійних комбінатах процесу наповнення проміжного ковша з подачею аргону в падаючий стовп металевого розплаву. Металургійні заводи використовують проміжний ківш для надійного постачання розплаву в машину неперервного лиття заготовок. Також важливим завданням проміжного ковша є видалення неметалевих включень за допомогою аргону, який вдувається в потік розплаву, падаючий з сталерозливного ковша. Гарне розподілення аргонних бульбашок у проміжному ковші впливає на швидке видалення небажаних компонентів розплаву, наприклад водню і азоту. З огляду на необхідність спливання газу швидкість розплаву в проміжному ковші повинна бути достатньо низькою. Проведення дослідів під час роботи металургійного заводу є небажаним, коштовним і супроводжується складнощами, пов’язаними з високою температурою та непрозорістю розплаву. Тому часто досліди процесу проводять у лабораторіях на, так званих, холодних моделях, де розплав заміняють водою, аргон – повітрям, а ківш – прозорою ємністю прямокутної форми при виконанні умов спорідненості. Недивлячись на очевидні переваги такого холодного моделювання сьогодні більшість дослідів все таки проводять на математичних моделях, які є значно дешевшим і низько-помилковим способом передбачення розвитку означеного процесу в різних умовах. Математичне моделювання руху розплаву допомагає обрати оптимальну геометрію проміжного ковша, а також необхідну кількість аргону. В статті запропоновано використовувати рівняння розсіювання-перенесення для поля аргону і рівняння Нав’є-Стокса – для поля швидкості. Розв’язок методом кінцевих об’ємів є добре перевіреним і забезпечує достатню точність. До того ж цей метод легко розпаралелити для пришвидшення обчислень на сучасних багатоядерних процесорах. Програмний додаток з графічним інтерфейсом користувача дозволяє відобразити стан системи на екрані для подальшого огляду і прийняття рішень щодо технологічного впровадження.
Посилання
Mazumdar D., Singh P. K., Tiwari R. K. Shrouded transfer of molten steel from ladle to tundish: current understanding, mathematical modelling and new insight // ISIJ International, Vol. 58 (2018), No. 8, pp. 1545–1547.
He F., Wang H., Zhu Zh. Numerical investigation of effect of casting speed on flow characteristics of molten steel in multistrand tundish // ISIJ International, Vol. 59 (2019), No. 7, pp. 1250–1258.
Warzecha M. Numerical modelling of non-metallic inclusion separation in a continuous casting tundish. Computational Fluid Dynamics Technologies and Applications, Prof. Igor Minin (Ed.), ISBN: 978-953-307-169-5, InTech. – 2011.
Cwudzinski A. Numerical simulation of influence of changing a dam height on liquid steel flow and behaviour of non-metallic inclusions in the tundish, ed. I. V. Minin, O. V. Minin,
IntechOpen, – 2011. DOI: 10.5772/23699
Ogurtsov A.P., Samokhvalov S.E. Mathematical modeling thermophysical processes in multiphase mediums / Kyiv: Naukova dumka. — 2001. — 409 p.
