Математическое моделирование объемных электромагнитных сил в металлических расплавах: на примере дуговой печи постоянного тока
Диссертация
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, разработанные модели, методы и результаты вычислительных экспериментов докладывались автором на следующих международных и всероссийских научных конференциях: Региональная научно-техническая конференция «Новые программные средства для предприятий Урала» (Магнитогорск, 2008, 2007, 2005) — XIII международная конференция «Современные… Читать ещё >
Список литературы
- Поволоцкий Д.Я., Рощин В. Е., Мальков Н. В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.: Металлургия, 1995. — 592 с.
- Сойфер В.М., Кузнецов JI.H. Дуговые печи в сталелитейном цехе. — М.: Металлургия, 1989. 176 с.
- Афонаскин А.В., Андреев И. Д., Власов Н. С. и др. Результаты первого этапа освоения дугового плавильного агрегата постоянного тока нового поколения на ОАО «Курганмашзавод» // Литейное производство. 2000. № 11.-С. 20−23.
- Уточкин Ю.И., Семин А. Е. Электросталеплавильное производство в России должно преодолеть тридцатилетнее отставание // Электрометаллургия. 2004. № 6. С. 2−6.
- Зиннуров И.Ю., Гудим Ю. А., Галян B.C., Шумаков A.M. Дуговые печи постоянного тока в современном электросталеплавильном производстве // Электрометаллургия. 2005. № 10. — С. 3—12.
- Окороков Г. Н., Донец А. И., Шалимов Ал. Г. и др. Технологические особенности выплавки тали в дуговых печах постоянного тока и перспективы их использования // Сталь. 1994. № 5. С. 24−30.
- Смоляренко В.Д., Мюллер Ф. Электросталеплавильное производство в первом десятилетии XXI века // Электрометаллургия. 2004. № 8. — С. 2— 6.
- Окороков Н.В. Дуговые сталеплавильные печи. М.: Металлургия, 1971. 344 с.
- Лопухов Г. А. Эволюция электросталеплавильного производства к 2010 году // Электрометаллургия. 2002. № 5. С. 2−3.
- Макаров А.Н., Шимко М. Б., Острик В. В. Анализ основных технико-экономических показателей работы дуговых печей постоянного и переменного тока // Электрометаллургия. 2004. № 3. — С. 5−9.
- Филиппов А.К., Крутянский М. М., Фарнасов Г. А. Использование печейпостоянного тока в металлургии // Сталь. 2002. № 1. С. 33−37.
- Володин A.M., Малиновский B.C. Результаты начального периода освоения дуговой печи постоянного тока нового поколения вместимостью 20 т // Литейное производство. 2004. № 5. — С. 23.
- Володин A.M., Малиновский B.C. Освоение дуговой 20-т печи постоянного тока нового поколения // Литейное производство. 2004. № 8. — С. 28.
- Володин A.M., Сорокин В. А., Богдановский А. С. и др. Выплавка стали в дуговой печи после перевода питания с переменного тока на постоянный // Литейное производство. 2005. № 7. С. 21−22.
- Афонаскин А.В., Андреев И. Д., Малиновский B.C., Князев Д. В. Еще раз о работе дуговых печей постоянного тока на СЧЛЗ ОАО «Курганмаш-завод» // Литейное производство. 2002. № 7. — С. 29—30.
- Бигеев A.M., Бигеев В. А. Производство стали. — Магнитогорск: МГТУ, 2000.-540 с.
- Афонаскин А.В., Андреев И. Д., Власов Н. С. и др. Результаты первого этапа освоения дугового плавильного агрегата постоянного тока нового поколения на ОАО «Курганмашзавод» // Электрометаллургия. 2002. № 4.-С. 16−19.
- Закамаркин М.К., Беспалько В.И, Храмов В. В. Освоение дуговой печи постоянного тока // Сталь. 2000. № 4. С. 32−34.
- Закамаркин М.К., Липовецкий М. М., Малиновский B.C. Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока емкостью 25 т на ПО «Ижсталь» // Сталь. 1994. № 4. С. 31−34.
- Андреев И.Д., Афонаскин А. В., Евсеев B.C. Плавка чугуна в дуговых печах постоянного тока нового поколения ОАО «Курганмашзавод» // Литейное производство. 2005. № 1. — С. 21−22.
- Володин A.M., Богдановский А. С., Малиновский B.C. Результаты работы печи постоянного тока ДППТУ-20 на АООТ «Тяжпрессмаш» // Литейное производство. 2004. № 11. — С. 31−35.
- Попов В.Н., Кривенков Н. А. Дуговая печь постоянного тока нового поколения на ОАО «Металлургический завод Электросталь» // Литейное производство. 2005. № 7. С. 20−21.
- Ячиков И.М., Карандаева О. И., Ларина Т. П., Портнова И. В. Моделирование электромагнитных процессов в электродуговых печах постоянного тока. Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2005. — 139 с.
- Еланский Т.Н. Неделя высоких металлургических технологий // Сталь. 2000. № 2.-С. 27−30.
- Пат. 2 112 187 РФ. Подовый электрод электропечи
- Макаров А.Н. Теплообмен в дуговых сталеплавильных печах. — Тверь: ТГТУ, 1998.- 184 с.
- Ячиков И.М., Портнова И. В., Манагаров В. Н. Моделирование электромагнитных процессов, протекающих в ванне расплава ДППТ. Сообщение 2 // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2006. № 11. С. 23−26.
- Марков Н.А., Чердовских П. П. Распределение электрического тока в ванне дуговой печи. М.-Л.: Энергия, 1966. — 104 с.
- Никольский Л.Е., Смоляренко В. Д., Кузнецов Л. Н. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. М., Металлургия, 1981. — 320 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. Теоретическая физика, Т.8 М.: Наука, 1982. — 620 с.
- Берковский Б.М., Ноготов Е. Ф. Разностные методы исследования задач теплообмена. — Минск: Наука и техника, 1976. — 144 с.
- Смоляренко В.Д., Попов А. Н., Девитайкин А. Г., Овчинникова С. Г., Черняховский Б. П., Егоров А. В. «Электродуговые печи нового поколения как фактор обновления сталеплавильного производства» Бюллетень «Черная металлургия». 2006. № 12. С. 46−51
- Свенчанский А.Д., Жердев И. Т., Кручинин A.M., Миронов Ю. М., Попов А. Н. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и установки специального нагрева. — М.: Энергоиздат, 1981. — 296 с.
- Повх И.Л., Капуста А. Б., Чекин Б. В. Магнитная гидродинамика в металлургии. М.: Металлургия, 1974. — 240 с.
- Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1985. — 280 с.
- Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. — М.: Металлургия, 1977.-488 с.
- Пат. 2 048 662 РФ МКИ F27B3/08, С22 В 9/20 Способ электроплавки и дуговая печь для его осуществления / Малиновский B.C. и др.
- Пат. США № 3 020 323. С22С 5/00. Способ перемешивания электропроводных расплавов
- Самохвалов Г. В., Черныш Г. И. Электрические печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1984. — 232 с.
- Свидетельство об отраслевой регистрации разработки. Электромагнитные процессы в ванне дуговой печи: пакет программ. / И. М. Ячиков, И. В. Портнова, В. Н. Манагаров. № ГР 50 200 501 270- дата регистрации 31.08.2005.
- Тир Л.Л., Столов М. Я. Электромагнитные устройства для управления циркуляцией расплава в электропечах. М.: Металлургия, 1975. — 224 с.
- Егоров А.В. Расчет мощности и параметров электропечей черной металлургии. Учеб. пособие для вузов. — М.: Металлургия, 1990. — 280 с.
- Сисоян Г. А. Электрическая дуга в электрической печи. М.: Метал-лургиздат, 1961. — 414 с.
- Рыкалин Н.Н., Николаев А. В., Горонков О. А. Расчет плотности тока в анодном пятне дуги // ТВТ. 1971. Т. IX, № 5. С. 981−985.
- Тарасов В.А., Ильгачев А. Н. Алгоритм расчета электрического поля и сопротивления ванны одноэлектродной печи с составной стенкой // Специальные вопросы электротермии. Межвузовский сборник. Вып. 10. -С. 131−137
- Афанасьев В.В. Размеры и форма ванны круглой дуговой печи // Электрометаллургия. 2005. № 1. С. 17−21
- Романов JI.M., Болдин А. Н., Граблев А. Н., Михайлов Д. П. Электрические печи литейных цехов для выплавки черных и цветных сплавов Учебное пособие МГИУ М.:МГИУ, 2005. — 104 с.
- Поволоцкий Д.Я., Гудим Ю. А. Выплавка легированной стали в дуговых печах. — М.: Металлургия, 1987. 136 с.
- Окороков Н.В. Электромагнитное перемешивание металла в дуговых сталеплавильных печах. М.: Металлургиздат, 1961. — 176 с.
- Патент ФРГ № 2 573 319, 1949.
- Пат. РФ2 104 450 F27B 3/08. Способ электроплавки и дуговая печь для его осуществления.
- Малиновский B.C., Дубинская Ф. Е. Технико-экономические аспекты альтернативных технологий плавки металла в дуговых печах // Электрометаллургия. 1999. № 3. С. 8−16.
- Пат. ФРГ № 2 063 532, МКИ Н05Н 1/00. Плазменная печь.
- Бояревич В.В., Фрейберг Я. Ж., Шилова Е. И., Щербинин Э. В. Электровихревые течения. — Рига: Зинатне, 1985. 315 с.
- Веников В.А. Теория подобия и моделирования. — М.: «Высшая школа», 1976.-479 с.
- Гречко А.В., Нестеренко Р. Д., Кудинов Ю. А. Практика физического моделирования на металлургическом заводе. — М.: Металлургия, 1976. — 224 с.
- Гельфгат Ю.М., Лиелаусис О. А., Щербинин Э. В. Жидкий металл поддействием электромагнитных сил. Рига: «Зинатне», 1975. — 248 с.
- Иодко И.А., Шкляр B.C. Моделирование тепловых процессов в металлургии. -М.: Металлургия, 1967. 167 с.
- Марков Б.Л., Кирсанов А. А. Физическое моделирование в металлургии // М.: Металлургия, 1984. 119 с.
- Андронов В.Н., Чекин Б. В., Нестеренко С. В. Жидкие металлы и шлаки. Справочник М.: Металлургия, 1977. — 128 с.
- Ячиков И.М. Интенсификация массопереноса в электропечах постоянного тока- Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2002. — 130 с.
- Кубланов В.Я. Движение металла в ванне и на торце плавящегося электрода при плазменно-дуговом переплаве: Автореф. дис.. канд. техн. наук. М.: ИМЕТ АН СССР, 1974. 23 с.
- Ерохин А.А. Закономерности плазменно-дугового легирования и рафинирования металлов. -М.: Наука, 1984. 185 с.
- Игнатов И. И. Сандлер В.Ю. Теплоперенос в ванне ДСП после расплавления металла. // Математическое моделирование и расчет дуговых и плазменных сталеплавильных печей М.: ВНИИЭТО, 1983. С. 20−25.
- Ячиков И.М., Портнова И. В. Моделирование электромагнитных процессов, протекающих в ванне расплава ДППТ. Сообщение 1 // Изв. вуз. Черная металлургия. 2005. № 7. С. 27−29.
- Дементьев С.Б., Чайковский А. И., Чудновский А. Ю. Формирование электровихревых течений в ваннах с многоэлектродным токоподводом // Магнитная гидродинамика. 1988. № 1. С. 85−89.
- Дементьев С.Б., Жилин В. Г., Ивочкин Ю. П., Оксман А. А., Чудновский А. Ю. К вопросу о формировании электровихревых течений при многоэлектродном токоподводе // Магнитная гидродинамика. 1988. № 4. — С. 121−125.
- Чудновский А.Ю. О моделировании электровихревых течений // Магнитная гидродинамика. 1989. № 3. С. 69−74.
- Яковлева Е.Е. Электровихревое течение в мелком контейнере // Магнитная гидродинамика. 1990. № 2. С. 140−142.
- Ячиков И.М., Карандаева О. И., Ларина. Т. П. Моделирование электровихревых течений в ванне электродуговой печи постоянного тока. —
- Магнитогорск: МГТУ, 2008. 231 с.
- Власюк В.Х. Электровихревые течения в емкостях различной глубины // Магнитная гидродинамика. 1989. № 2. — С. 63−68.
- Деменьтьев С.Б. Электровихревые течения в цилиндрических ваннах в двух- и трехэлектродным токоподводом // Магнитная гидродинамика, 1990. № 3. -С. 82−88.
- Муйжниекс А.Р., Якович А. Т. Численное исследование замкнутого осе-симметричного МГД-вращения в аксиальном магнитном поле при сильном взаимодействии азимутальных и меридиональных движений // Магнитная гидродинамика. 1988. № 1. С. 55−60.
- Ячиков И.М., Манагаров В. Н. Адекватность модели поля потенциалов в ванне ДППТ. Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы XIII международной конференции / под ред. В. Е. Рощина. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. — 4.2. — 215 с.
- Ячиков И.М., Манагаров В. Н. Моделирование объемных электромагнитных сил в ванне расплава ДППТ // Вестник Самарского государственного университета. 2008. № 6. — С. 330−340.
- Ячиков И.М., Манагаров В. Н. Моделирование объемных электромагнитных сил в ванне расплава ДППТ // Вестник ИжГТУ. Управление, вычислительная техника и информатика. 2008. № 4. — С. 192−195.
- Ячиков И.М., Манагаров В. Н. Моделирование электромагнитных процессов в ванне расплава дуговой печи постоянного тока // Программные продукты и системы. 2008. № 3. — С. 81−83.
- Власюк В.Х. Турбулентные электровихревые течения в цилиндрической емкости // Магнитная гидродинамика. 1988. № 3. — С. 76−82.
- Горбачев Е.В., Щербинин Э. В. О моделировании магнитогидродинамиче-ских процессов в алюминиевых электролизерах // Магнитная гидродинамика. 1990. № 3. С. 107−114.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 149 с.
- ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
- ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КООРДИНАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
- ОТРАСЛЕВОЙ ФОНД АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ
- СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ ОТРАСЛЕВОЙ РЕГИСТРАЦИИ РАЗРАБОТКИ
- Настоящее свидетельство выдано на разработку
- Пакет программ «Электромагнитные процессы в ванне дуговой печи дуговой печи"зарегистрированную в Отраслевом фонде алгоритмов и программ
- Дата регистрации: 18 августа 2005 года
- Авторы: Ячиков И. М., Портнова И. В., Манагаров B.H.
- Организация-разработчик: Магнитогорский государственныйтехнический университет им. Г.И. Носова1. Директор1. Руководите л I. ОФА111. Л.И.Галкина1. УТВЕРЖДАЮр.п. Светлый, Оренбургская обл.1. Генеральный директор1. ООО «Буру
- УОТ&Ш>Шит^таадургический Завод"1. Щ^^Сх^гМ Лощинин А.С.1. ГЙбЩШтРч.1. Щ> W/M о ноября» 2005 г. 1. АКТ ВНЕДРЕНИЯрезультатов научно-исследовательской работы
- Определение оптимальной мощности дуговой сталеплавильной печи"1. Комиссия в составе:
- Дорохов Иван Григорьевич (председатель)
- Веселовский Александр Александрович
- Методика определения оптимальной электрической мощности работы дуговой печи в разные периоды плавки. а) В процессе внедрения выполнены следующие работы:
- Получены теоретические и эмпирические зависимости, отражающие влияые выкладываемой электрической мощности и дополнительных энергоносителей на тепловую работу дуговой печи и ее производительность.
- Создан программный продукт «Оптимальная дуговая сталеплавильная печь», позволяющий рассчитывать электрические и экономические показатели дуговой печи в разные периоды ее работы, исходя из заданных технологических условий.
- Проведено компьютерное моделирование по нахождению оптимальных с точки зрения расхода электроэнергии технико-экономических показателей дуговой печи для существующего сортамента выплавляемых сталей и используемой шихты.
- Даны конкретные рекомендации по снижению расхода электроэнергии за счет разработанных режимов ведения плавок. б) Технико-экономические показатели внедрения:
- Методика расчет дуговой печи и созданный программный продукт прошли проверку и используются при определении нормативных затрат для существующих и вновь строящихся дуговых печей на ОАО «БМЗ».
- Внедрение предлагаемых рекомендаций и использование дополнительных энергоносителей привело к экономии электроэнергии на 15% и увеличению производительности печей по выплавке стали на 5%.1. Председатель комиссии:
- Процедура расчета распределения потенциалов по области ванныprocedure vPotential- var
- Gm:=StrToFloat (FormOptions.LabeledEditGamma.Text)else
- Ui, j, k.:=StrToFloat (FormOptions.LabeledEditNach.Text) else1. Uij, k.:=0- end-
- U0old:=Ul, l, 1.- flagStop:=False-lter:=0-forml .Chartl .Series0.Clear-1. ОСНОВНОЙ ЦИКЛrepeat inc (Iter) —
- Отображаем текущую итерацию
- FormWork.LabelOper.Caption:=IntToStr (Iter) —
- Область свободной поверхности ванны и пятна дуги for i:=0 to Nr do for k:=0 to Nfi-1 doif (i*dr*i*dr+2*i*dr*Xp*cos (dfi*k-Fip)+Xp*Xp)≤(Dp*Dp/4) then begin Ui, 0, k.:=0- U[i, 1, k] :=deltaSpot- endelse Ui, 0, k.:=U[i, l, k]-
- Область дна ванны и подового электрода for i:=0 to round (Dp/2/dr) do for k:=0 to Nfi-1 doif (i*dr*i*dr+2*i*dr*Xal*cos (dfi*k-Fial)+Xal*Xal)≤(Dal *Dal/4) then
- FormWork.LabeledEditFallOfTension.Text:=vRnd (UO)-1. U0old:=U0-end-учтем точки на краю поверхности for k:=0 to Nfi-1 do for i:=coordrforsidel. to coordrforside[0] do U[i, 0, k] :=U[i-l, 0, k]-
- UCoordRforSide[j., j, k]: =(U[CoordRforSide[j]-1 j, k]+Tetta*U[CoordRforSide[j], j -1, k])/(1 +Tetta)-until (Iter = FormOptions.SpinEditLimitation.value) or vPotentialStop or flagStop-if flagStop then begin
- FormWork.LabelPotentialInfo.Font.Color:=clBlue-
- FormWork.LabelPotentiallnfo.Caption:—Расчеты выполнены успешно!'-
- Form Work.LabelPotentiallnfo. Visible:=true-end-if vPotentialStop then begin FormWork.LabelPotentialInfo.Font.Color:=clRed-
- FormWork.LabelPotentiallnfo.Caption:—Расчеты прерваны пользователем!'-
- FormWork.LabelPotentialInfo.Visible:=true-end-if Iter = FormOptions.SpinEditLimitation.value then begin Form Work.LabelPotentiallnfo.Font.Color:=clRed-
- Form Work.LabelPotentiallnfo.Caption:—Ограничение на число итераций!'-
- Form Work.LabelPotentiallnfo. Visible :=1гие-end-end-