<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">blackmet</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestiya. Ferrous Metallurgy</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-0797</issn><issn pub-type="epub">2410-2091</issn><publisher><publisher-name>National University of Science and Technology "MISIS"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">blackmet-1536</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>METALLURGICAL TECHNOLOGIES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ДУГИ В ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title></trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ячиков</surname><given-names>Игорь Михайлович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>профессор кафедры вычислительной техники и программирования,</p><p>SPIN-код  <ext-link xlink:href="http://elibrary.ru/author_info.asp?isold=1" ext-link-type="uri">4132-8179</ext-link></p></bio><email xlink:type="simple">jachikov@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Костылева</surname><given-names>Елизавета Марковна</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>аспирант кафедры вычислительной техники и программирования</p></bio><email xlink:type="simple">ezaretskaya@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Портнова</surname><given-names>Ирина Васильевна</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>ответственный секретарь управления информационной политики</p><p>SPIN-код 4465-1925</p></bio><email xlink:type="simple">iragzt@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff xml:lang="ru" id="aff-1"><institution>Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова</institution><country>Russian Federation</country></aff><pub-date pub-type="collection"><year>2020</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>14</day><month>12</month><year>2022</year></pub-date><volume>63</volume><issue>1</issue><elocation-id>1536</elocation-id><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Ячиков И.М., Костылева Е.М., Портнова И.В., 2020</copyright-statement><copyright-year>2020</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Ячиков И.М., Костылева Е.М., Портнова И.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Ячиков И.М., Костылева Е.М., Портнова И.В.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1536">https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1536</self-uri><abstract><p>Знание характера и поведения сил, действующих на дугу, является важным при конструировании печей, управлении и автоматизации их работы. Эффект электромагнитного выдувания дуги оказывает отрицательное влияние на технико-экономические показатели печи, поскольку дуга выносится из углубления в металле и шлаке, при этом ее излучение на стены и свод увеличивается, а эффективная мощность, поглощаемая металлом, уменьшается. Для этой и ряда других задач необходимо знание динамического поведения дуги, которое во многом определяется мгновенными значениями и направлениями отдельных сил и результирующей силы. В работе рассматривается поведение электромагнитной силы, действующей на столб дуги, от токов, протекающих через жидкий металл, и токов, протекающих через другие параллельные дуги и графитированные электроды в трехфазной дуговой печи переменного тока. При этом полагалось, что дуги горят перпендикулярно поверхности металлической ванны (их оси совпадают с осями электродов) и действующее значение линейных токов в разных фазах одинаковое. Предложена математическая модель для расчета мгновенных значений и направлений основных электромагнитных сил, действующих на дуги в трехфазной дуговой печи, позволяющая выявить характер динамического поведения дуг. Создана компьютерная программа, дающая возможность визуализировать поведение годографа сил, действующих на дугу. Установлено, что результирующая сила является четной гармонической функцией с частотой в два раза выше промышленной частоты тока. Приведены годографы сил, действующих на дугу со стороны токов, протекающих через расплав, и результирующей силы, представляющие собой эллипсы, лежащие в горизонтальной плоскости. Установлено, что результирующая отклоняющая дугу сила является четной гармонической функцией с частотой в два раза выше промышленной частоты тока. Ее годограф представляет собой эллипс, лежащий в горизонтальной плоскости, большая полуось которого составляет угол 200–800 с линией, соединяющей центр распада электродов и ось электрода.</p></abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>дуговая печь</kwd><kwd>графитированный электрод</kwd><kwd>электромагнитная сила</kwd><kwd>годограф сил</kwd><kwd>столб дуги</kwd><kwd>динамическое поведение дуги</kwd><kwd>математическая модель.</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чередниченко В.С., Бикеев Р.А., Кузьмин М.Г. Математическое моде-лирование колебаний кабельных гирлянд в дуговых сталеплавильных печах // Электрометаллургия. 2005. №4. С. 32–35.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Cherednichenko V.S., Bikeev R.A., Kuz'min M.G. Matematicheskoe modelirovanie kolebanii kabel'nykh girlyand v dugovykh staleplavil'nykh pechakh [Mathematical modeling of oscillations of cable chains in arc steel-smelting furnaces] Elektrometallurgiya [Russian metallurgy (Metally)]. 2005. no. 4. pp. 32–35 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Казанов Ю.К. Анализ динамических воздействий на электроды дуго-вых сталеплавильных печей // Сталь. 2000. №11. С. 54–56.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kazanov Yu.K. Analysis of the dynamic effects on the electrodes of arc steel-smelting furnaces [Analiz dinamicheskikh vozdeistvii na elektrody dugovykh staleplavil'nykh pechei] // Stal' [Steel]. 2000. no.11, pp. 54–56 (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Makarov A. N., Sokolov A. Yu., Lugovoi Yu. A. Increasing the Arc Effi-ciency by the Removal of Arc Electromagnetic Blowing in Electric Arc Furnaces: I. Effect of Electromagnetic Blowing and the Slag Height on the Arc Efficiency in an Electric Arc Furnace // Russian Metallurgy (Metally), Vol. 2012, No. 6, pp. 542–547.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makarov A. N., Sokolov A. Yu., Lugovoi Yu. A. Increasing the Arc Effi-ciency by the Removal of Arc Electromagnetic Blowing in Electric Arc Furnaces: I. Effect of Electromagnetic Blowing and the Slag Height on the Arc Efficiency in an Electric Arc Furnace // Russian Metallurgy (Metally), Vol. 2012, no. 6, pp. 542–547.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Makarov A.N., Rybakova V.V., Galicheva M.K. Electromagnetism and the Arc Efficiency of Electric Arc Steel Melting Furnaces // Journal of Electromagnetic Analysis and Applications, 2014, No. 6, pp. 184–192.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makarov A.N., Rybakova V.V., Galicheva M.K. Electromagnetism and the Arc Efficiency of Electric Arc Steel Melting Furnaces // Journal of Electromagnetic Analysis and Applications, 2014, no. 6, pp. 184–192.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Миронов Ю.М. Электрическая дуга в электротехнологических установках: монография. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. 2013. 290 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mironov Yu.M. Electric arc in electrical installations [Elektricheskaya duga v elektrotekhnologicheskikh ustanovkakh]: monografiya. Cheboksary: Izd-vo Chuvash. un-ta. 2013. 290 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Миронов Ю.М. Характеристики электрической дуги переменного тока // Электрометаллургия. 2011. №8. С. 38–43.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mironov Yu.M. AC arc characteristics [Kharakteristiki elektricheskoi dugi peremennogo toka] // Elektrometallurgiya [Russian metallurgy (Metally)].. 2011. no. 8. pp. 38–43. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сисоян Г.А. Электрическая дуга в электрической печи. М.: Металлургия, 1971. 304 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sisoyan G.A. Elektricheskaya duga v elektricheskoi pechi [Electric arc in an electric oven] Moscow: Metallurgiya, 1971. 304 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Васенко И.П., Лебсак Е.В.. Влияние электрического и магнитного по-лей на форму дуги и положение зоны ее горения в подогревателе коаксиального типа // Ученые записки ЦАГИ. 2000. №3–4. С. 104–118.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vasenko I.P., Lebsak E.V. The influence of electric and magnetic fields on the shape of the arc and the position of its combustion zone in a coaxial-type heater [Vliyanie elektricheskogo i magnitnogo polei na formu dugi i polozhenie zony ee goreniya v podogrevatele koaksial'nogo tipa] // Uchenye zapiski TsAGI [TsAGI Science Journal]. 2000. no. 3–4. pp. 104–118.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Леушин А.И. Дуга горения. М.: Металлургия, 1973. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Leushin A.I. Duga goreniya [Burning arc]. Moscow: Metallurgiya, 1973. 240 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Reynolds Q.G. The dual-electrode DC arc furnace – modelling insights // The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. Vol. 111. October 2011. pp. 697–703.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reynolds Q.G. The dual-electrode DC arc furnace – modelling insights // The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. Vol. 111. October 2011. pp. 697–703.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Reynolds Q.G., Jones R.T. Twin-electrode DC smelting furnaces –Theory and photographic testwork // Minerals Engineering. Volume 19, Issue 3, March 2006, Pages 325–333 // https://doi.org/10.1016/j.mineng.2005.08.019</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reynolds Q.G., Jones R.T. Twin-electrode DC smelting furnaces –Theory and photographic testwork // Minerals Engineering. Volume 19, Issue 3, March 2006, Pages 325–333 // https://doi.org/10.1016/j.mineng.2005.08.019</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Reynolds Q.G. The dual-electrode DC arc furnace – modelling insights // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. vol.111 n.10 Johannesburg Oct. 2011. рр. 33–46.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reynolds Q.G. The dual-electrode DC arc furnace – modelling insights // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. vol.111 n.10 Johannesburg Oct. 2011. рр. 33–46.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bellan P.M., Higley J.W. Magnetic Suppression of Arc Blowout in a Model Arc Furnace // IEEE Transactions On Plasma Science, Vol. 20, No. 6, December 1992. pp. 1026–1035.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bellan P.M., Higley J.W. Magnetic Suppression of Arc Blowout in a Model Arc Furnace // IEEE Transactions On Plasma Science, Vol. 20, No. 6, December 1992. pp. 1026–1035.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zweben Stewart, Karasik Max Laboratory Experiments on Arc Deflection and Instability // https://www.researchgate.net/publication/ 237285413_Laboratory_ experiments_on_arc_deflection_and_instability.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zweben Stewart, Karasik Max Laboratory Experiments on Arc Deflection and Instability // https://www.researchgate.net/publication/ 237285413_Laboratory_ experiments_on_arc_deflection_and_instability.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1985. 280 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Egorov A.V. Elektroplavil'nye pechi chernoi metallurgii [Electric melting furnaces of ferrous metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1985. 280 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yachikov I. M., Kostyleva E. M. Electromagnetic Forces on the Arc in a Three_Phase Arc Furnace // Steel in Translation, 2015, Vol. 45, No. 7,</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yachikov I. M., Kostyleva E. M. Electromagnetic Forces on the Arc in a Three_Phase Arc Furnace // Steel in Translation, 2015, Vol. 45, No. 7, pp. 467–472. DOI: 10.3103/S0967091215070141.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">pp. 467–472. DOI: 10.3103/S0967091215070141.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yachikov I.M., Vdovin K.N., Kostyleva E.M. Analiz osnovnykh elektromagnitnykh sil, deistvuyushchikh na dugu v trekhfaznoi dugovoi pechi  [Analysis of the main electromagnetic forces acting on the arc in a three-phase arc furnace] Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva. 2014. no. 2 (15). pp. 70 76. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ячиков И.М., Вдовин К.Н., Костылева Е.М. Анализ основных электромагнитных сил, действующих на дугу в трехфазной дуговой печи // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2 (15). C. 70-76.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">.Yachikov I.M., Kostyleva E.M. Kompleks programm dlya opredeleniya parametrov elektricheskikh dug trekhfaznogo peremennogo toka, goryashchikh na gorizontal'nuyu poverkhnost' [A set of programs for determining the parameters of three-phase AC electric arcs burning on a horizontal surface] Programmnye produkty i sistemy, 2017, no. 3. pp. 537–545. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ячиков И.М., Костылева Е.М. Комплекс программ для определения параметров электрических дуг трехфазного переменного тока, горящих на горизонтальную поверхность // Программные продукты и системы, 2017, №3. С 537-545.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">.Yachikov I.M., Kostyleva E.M., Khramshin V.R. Raschet elektromagnitnykh sil, deistvuyushchikh na dugi v trekhfaznoi dugovoi pechi [Calculation of electromagnetic forces acting on the arc in a three-phase arc furnace] Svidetel'stvo o gosudarstvennoi registratsii programmy dlya EVM. № 2016618499. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ячиков И.М., Костылева Е.М., Храмшин В.Р. Расчет электромагнитных сил, действующих на дуги в трехфазной дуговой печи // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2016618499.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Evseeva N.V., Lazuko L.A., Cherkasova Yu.B., Khasanov S.U. Issledovanie elektrodinamicheskikh sil, deistvuyushchikh na dugi v trekhfaznoi dugovoi staleplavil'noi pechi [Investigation of electrodynamic forces acting on arcs in a three-phase arc steel-smelting furnace] Vestnik YuUrGU. Seriya: Energetika,  2011. no. 34. pp. 69–74. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Евсеева Н.В., Лазуко Л.А., Черкасова Ю.Б., Хасанов С.У. Исследование электродинамических сил, действующих на дуги в трёхфазной дуговой сталеплавильной печи // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика, № 34, 2011. C. 69–74.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Евсеева Н.В., Лазуко Л.А., Черкасова Ю.Б., Хасанов С.У. Исследование электродинамических сил, действующих на дуги в трёхфазной дуговой сталеплавильной печи // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика, № 34, 2011. C. 69–74.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
