Математическое моделирование объемных электромагнитных сил в металлических расплавах : на примере дуговой печи постоянного тока

• Автор: Манагаров, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Магнтогорск
• Количество страниц: 128 с.

Содержание
Введение

Глава 1. Электромагнитные способы перемешивания металлических расплавов

§1.1. Общая характеристика элеюпростапеплавильного производства

§1.2. Технология выплавки стали в дуговых печах

§1.3. Перемешивание расплава в ванне дуговой печи

§1.3.1. Кондукционное перемешивание

§ 1.3.2. Индукционное перемешивание

§1.4. Электровихревое перемешивание металла в ванне ДГШТ

§1.5. Математические модели ЭВТ

§1.6. Цель и задачи исследования
Глава 2. Моделирование электромагнитных полей и ОЭМС
§2.1. Математическая модель электромагнитных полей и ОЭМС
§2.1.1. Геометрия ванны с АРПЭ
§2.1.2. Геометрия подового электрода
§2.1.3. Потенциал и напряженность электрического поля
§2.1.4. Напряженность магнитного поля
§2.1.5. Поле объемных электромагнитных сил
§2.2. Численная реализация алгоритма
§2.2.1. Поле электрических потенциалов
§2.2.2. Напряженность электрического поля
§2.2.3. Напряженность магнитного поля
§2.2.4. Поле объемных электромагнитных сил
§2.3. Описание программы «Ванна-ЭАШ2»
§2.3.1. Ввод и обработка исходных данных (раздел «Форма ванны»)
§2.3.2. Раздел «Поле потенциалов»
§2.3.3. Раздел «Электрическое поле»
§2.3.4. Раздел «Магнитное поле»
§2.3.5. Раздел «ОЭМС»
§2.3.6. Модуль программы «Изолинии поля»
§2.3.7. Модуль программы «Векторное представление»
§2.3.8. Раздел «Задание правил расчетов»
§2.3.9. Раздел «Обработка расчетов»
§2.4. Выводы по главе
Глава 3. Результаты численного моделирования электромагнитного поля
§3.1. Исследование характера поля потенциалов и напряженности электрического поля
§3.2. Падение напряжения на ванне и между электродами
§3.3. Исследование закономерностей напряженности магнитного поля 83.
§3.4. Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальные и численные исследования характера ЭВТ и ОЭМС в ванне расплава
§4.1. Экспериментальное исследование распределения поля потенциалов и падения напряжения
§4.2. Описание лабораторной установки для изучения ЭВТ в расплаве
§4.2.1. Методика проведения эксперимента
§4.3. Исследование ОЭМС и характера течения расплава в зависимости от
конфигурации анодов
§4.3.1. Осесимметричное расположение подового электрода
§4.3.2. Асимметричное расположение подового электрода
§4.3.3. Два симметрично расположенных подовых электрода
§4.3.4. Способ сброса вихревых потоков в области подового электрода .. 104 §4.3.5. Асимметричное расположение подовых электродов
§4.4. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников литературы
Приложение

полей и ОЭМС. Данная задача не является осесимметричной из-за наличия несимметрично расположенных одного или двух подовых электродов, хотя сама ванна при этом обладает осевой симметрией.
§2.1.1. Геометрия ванны с АРПЭ
Для определения основных размеров рабочего пространства дуговых сталеплавильных ванн существуют стандартные методики расчета, разработанные Еднералом Ф.П. и Егоровым A.B. [36, 37, 43]. Одной из последних методик, учитывающей произошедшие изменения в электродуговой технологии, является методика, предложенная В.В. Афанасьевым [48].
Основа всех этих расчетов базируется на известном объеме выплавляемого металла. Глубина и диаметр ванны должны быть в определенном соотношении. С одной стороны, чем меньше глубина ванны, тем больше поверхность «зеркала» металла, т.е. поверхность соприкосновения металла со шлаком. С другой стороны, при мелкой ванне увеличивается диаметр плавильного пространства, а, следовательно, и теплоотдающая поверхность печи. В результате увеличивается расход энергии на тонну металла [37].
Классическая форма ванны представляет собой усеченный конус, обращенный вниз меньшим основанием, к которому добавлен шаровой сегмент.
Схема ванны и ее основные размеры представлены на рис. 2.1.
Описание расчетной области удобно задавать в цилиндрической системе координат, начало которой располагается на поверхности ванны по ее центру; ось Z совпадает с осью ванны и направлена вниз.
Для упрощения геометрии рассматриваемой области (рис. 2.1.) сферическую часть ванны HOG заменяем на усеченный конус HH'G'G, т.е. считаем, что /г, = 0 и, соответственно, h2 = Нв, откуда получаем:
de—De — 2Нв ctgif/ . (2.1)