д.т.н., профессор кафедры вычислительной техники и программирования
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Computer Engineering, and Applied Mathematics
инженер кафедры вычислительной техники и программирования
Engineer of the Chair of Computer Engineering, and Applied Mathematics
ст. преподаватель кафедры электротехники и электротехнических систем
Senior Lecturer of the Chair Electrical Technics and Electronic Systems
При воздействии внешнего вертикального магнитного поля на токонесущий расплав, находящийся в ванне дуговой печи постоянного тока (ДППТ), возникают объемные электромагнитные силы, которые приводят его в движение. Возникающее течение металла и шлака в ванне дуговой печи может приводить к эффективному их перемешиванию, но может нести и отрицательные моменты, например связанные с повышением износа футеровки в районе подового электрода. Процессы кондукционного перемешивания в ванне ДППТ при выплавке металлов и сплавов остаются слабоизученными. Возникают как теоретические вопросы, связанные с характером течений в ванне под действием внешнего и собственного магнитных полей заданной напряженности, так и практические, связанные с отсутствием простых и надежных источников внешних магнитных полей. Целью данной работы является качественная апробация возможностей физической «прозрачной» модели, изучение на ней характера течений токонесущей жидкости под действием внешнего вертикального магнитного поля и анализ возможности перенесения результатов моделирования на процессы, протекающие в 5-т ванне промышленной дуговой сталеплавильной печи постоянного тока. Показана принципиальная возможность изучения характера течения токонесущего расплава под воздействием внешних магнитных полей на моделях с использованием неметаллических электропроводящих прозрачных жидкостей. В работе использовался водный раствор поваренной соли, который позволил с помощью видеосъемки провести оценку скорости жидкости на ее свободной поверхности и вблизи подового электрода. Проведено физическое моделирование влияния внешнего вертикального магнитного поля на характер течения токонесущей жидкости в ванне при различных комбинациях подключения подового электрода и разных токах, протекающих через ванну. Установлен характер течения токонесущей жидкости в ванне под действием внешнего вертикального магнитного поля при подключении центрального или смещенного от оси ванны подового электрода. Выявлено, что при смещении оси подового электрода от оси ванны средняя скорость вращения жидкости в горизонтальной плоскости увеличивается. Получена оценка значения напряженности вертикального магнитного поля (около 5 кА/м), при создании которого в ванне металла пятитонной сталеплавильной дуговой печи должно наблюдаться кондукционное перемешивание.
When an external vertical magnetic field is applied to a current-carrying melt in the bath of a DC arc furnace, volumetric electromagnetic forces arise that drive it. Flows of metal and slag occur in the bath of the DC arc furnace. This can lead to their efficient mixing, but can also carry negative aspects,for example, associated with an increase in wear oflining in the region of the bottom electrode. The processes of conductive mixing in the bath of the DC arc furnace during smelting of metals and alloys remain poorly understood, there arise both theoretical questions related to the nature of the flows in the bath under the action of external and intrinsic magnetic fields of a given intensity, and practical with the absence of simple and reliable sources of external magnetic fields. The purpose of this paper isto qualitatively test the capabilities of a physical "transparent" model, to study the nature of currents of a current-carrying liquid under the action of an external vertical magnetic field, and to analyze the possibility of transferring simulation results to processes occurring in a five-ton bath of an industrial DC arc furnace. The principal possibility of studying the current flow behavior of a current-carrying melt under the influence of external magnetic fields on models using non-metallic electrically conducting transparent liquids is shown. In this work the authors have used a water solution of table salt, it allowed to estimate the velocity of the liquid on itsfree surface and near the bottom electrode using video. The physical modeling of the effect of an external vertical magnetic field on the current flowing current in a bath was carried out for different combinations of connecting the bottom electrode and different currents flowing through the bath. The current flowing current in the bath under the influence of an external vertical magnetic field was established when the central electrode or the bottom electrode is displaced from the axis of the bath. It was revealed that when the axis of the bottom electrode is displaced from the bath axis, the average rotation speed of the liquid in the horizontal plane increases. An estimate of the value of the vertical magnetic field strength (about 5 kA/m) is obtained, which should be accompanied by conductive mixing the metal bath of the five-ton steel-smelting arc furnace.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.