Встановлення змін температурного поля графітованого порожнистого електрода за періодами обробки металу на установці «ківш-піч»
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.230002Ключові слова:
чисельне моделювання, установка «ківш-піч», графітований порожнистий електрод, градієнт температур, граничні умовиАнотація
Виконано аналіз процесу нагріву графітованого порожнистого електрода (ГПЕ) при обробці сталі на установці «ківш-піч». Наведені результати чисельного моделювання роботи електрода. Отримані дані температурного поля електрода при подачі електроенергії і в періодах без електронавантаження. Розраховані значення Джоулевої теплоти, що виділяється в процесі роботи електрода в періоди нагріву металу на установці «ківш-піч», які склали 1,11–1,15 МВт/м3. Виконаний розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі конвекцією для внутрішньої і зовнішньої поверхні ГПЕ значення якого, відповідно, склали 1,60 і 1,80 та 5–17 Вт/(м2 °С). Отримані значення температурного градієнту електрода в високотемпературній зоні, які для першого періоду нагріву досягали 8286 °С/м, а третього до 6571 °С/м. Встановлено, що в періоди охолодження електроду градієнт температур суттєво знижується і становить до внутрішньої поверхні 379 °С/м; до зовнішньої поверхні 3613 °С/м; і вертикальній площині до торця електрода 1469 °С/м. Визначені напрямки покращення теплової роботи установки і зниження ресурсовитрат при позапічній обробці сталі.
Визначено, що в періоди експлуатації електрода з подачею струму відзначається істотні значення градієнту температур, які зосередженні в торцевій частині. В періоди експлуатації без подачі струму спостерігається утворення локально перегрітої зони, що має форму сплющеного уздовж осі тора, яка сформувалася в результаті акумуляції тепла попереднього періоду. Отримані дані, щодо впливу подачі газу через порожнистий електрод на параметри формування високотемпературних областей ГПЕ. Показано, що подача нейтрального газу через графітований порожнистий електрод з витратами 0,05 м3/хв зміщує високотемпературну зону до периферії на 3,5–4,2 мм, а також зменшує її висоту на 1,0–1,2 мм.
Проведені дослідження дозволять виконати розрахунки доцільних витрат газу і матеріалу для регулювання окисленості металу і шлаку, зменшити витрати графітованого електрода, знизити енерго- і ресурсовитрати на виробництво металу
Посилання
- Kamenev, A. A., Kozhuhov, A. A., Semin, A. E. (2018). Issledovanie protsessa produvki zhidkoy stali v stalerazlivochnom kovshe inertnym gazom. XV mezhdunarodniy kongress staleplavil'schikov. Moscow: Natsional'niy issledovatel'skiy tehnologicheskiy universitet «MISiS», 279–282.
- Kolokol'tsev, V. M., Yachikov, I. M., Sarychev, L. V. (2006). Puti snizheniya rashoda grafitirovannyh elektrodov v dugovyh pechah. Liteynye protsessy, 6, 51–56.
- Grudnitskij, O. M., Ishakov, R. A., Korobov, V. K. (2011). Ways of reduction of graphitized electrodes at electroarc steel-smelting furnaces. Litiyo i Metallurgiya, 1 (59), 100–101.
- Yachikov, I. M., Portnova, I. V., Bystrov, M. V. (2018). Modelirovanie teplovogo sostoyaniya grafitirovannyh elektrodov pri isparitel'nom ohlazhdenii. Sovremennye nauchnye dostizheniya metallurgicheskoy teplotehniki i ih realizatsiya v promyshlennosti: sbornik dokladov II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Ekaterinburg, 203–208.
- Grudnitskiy, O. M., Korobov, V. M., Ishakov, R. A. (2006). Osobennosti ekspluatatsii grafitirovannyh elektrodov na elektrodugovyh staleplavil'nyh pechah. VII Mezhdunar. konf. «Teplo- i massoobmennye protsessy v metallurgicheskih sistemah». Mariupol', 36–37.
- Mokhov, V. A., Yachikov, I. M. (2013). Simulation of the thermal state of graphitized electrodes in an arc furnace with allowance for evaporation cooling. Russian metallurgy (Metally), 2013 (6), 465–470. doi: https://doi.org/10.1134/s0036029513060116
- Yachikov, I. M., Portnova, I. V., Bystrov, M. V. (2017). Use of evaporative cooling graphitized electrodes to reduce the consumption of their in the small-capacity arc furnaces. Materialy ХVII Mezhdunarodnoy konferentsii: Sovremennye problemy elektrometallurgii stali. Stariy Oskol, 191–198.
- Zhan, D. P., Zhang, H. S., Jiang, Z. H., Gong, W., Li, H. B., Chen, Z. P. (2011). Influence of Hollow Electrode Ar-CO2 Injection on Carbon Content in Ladle Furnace. Advanced Materials Research, 250-253, 3864–3867. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.250-253.3864
- Zhan, D. P., Zhang, H. S., Jiang, Z. H., Gong, W., Chen, Z. P. (2011). Influence of Electrode Argon-Hydrogen Co-injection on Carbon Content in A Alternating Current Ladle Furnace. Advanced Materials Research, 239-242, 2361–2364. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.239-242.2361
- Neuschütz, D., Hahn, I., Spirine, D., Storsberg, L. (1999) Power increase and metallurgical effects during arc heating of liquid steel due to the addition of molecular gases. Steel Research, 70 (8-9), 309–313. doi: https://doi.org/10.1002/srin.199905645
- Neuschütz, D., Spirin, D. (2003). Nitrogen Removal and Arc Voltage Increase in EAF Steelmaking by Methane Injection into the Arc. Steel Research International, 74 (1), 19–25. doi: https://doi.org/10.1002/srin.200300156
- Rumyantsev, V. D. (2006). Teoriya teplo- i massoobmena. Dnepropetrovsk: Porogi, 532.
- Yachikov, I. M., Portnova, I. V., Bystrov, M. V. (2018). Modelirovanie teplovogo sostoyaniya grafitirovannogo elektroda pri podache gaza v osevoy kanal. XV Mezhdunarodnyy kongress staleplavil'schikov. Moscow: MISiS, 180–186.
- Velychko, O. H., Stoianov, O. M., Boichenko, B. M., Niziaiev, K. H. (2016). Tekhnolohiyi pidvyshchennia yakosti stali. Dnipropetrovsk: Seredniak T.K., 196.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Volodymyr Ruban, Oleksandr Stoianov, Kostiantyn Niziaiev, Yevhen Synehin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
