blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-6-455-459blackmet-685Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИINFORMATION TECHNOLOGIES AND AUTOMATIC CONTROL IN FERROUS METALLURGYРАСЧЕТЫ ПЛАВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ПЛОСКИХ БРИКЕТОВ В ЖИДКОЙ ВАННЕ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО АГРЕГАТА. Сообщение 1. Математическая постановка задачи и аналитическое решениеTHE CALCULATIONS OF STEEL FLAT BRIQUETTES MELTING IN LIQUID BATH OF A STEELMAKING UNIT. Report 1. Mathematical formulation of the problem and its analytical solutionПостольникЮ. С.Postol’nikYu. S.

Доктор технических наук, профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

tree-89@mail.ruТимошпольскийВ. И.Timoshpol’skiiV. I.

Доктор технических наук, профессор, директор по науке и новой технике ЗАО ПИИ СИТ «Нефтегазстройизоляция»

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Director of science and new equipment

tree-89@mail.ruПромышленно-исследовательский институт сварочно-изоляционных технологий "Нефтегазстройизоляция", КиевУкраина“NEFTEGAZSTROIIZOLYATSIYA” CJSC PII SITUkraine201510072015586455459Copyright © Постольник Ю.С., Тимошпольский В.И., 20152015Постольник Ю.С., Тимошпольский В.И.Postol’nik Y.S., Timoshpol’skii V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/685

Сформулирована математическая модель нагрева и плавления термомассивной плиты (плоского стального брикета) с переменными теплофизическими характеристиками при краевых условиях III рода. Задание граничных условий III рода позволяет анализировать влияние коэффициента внешнего теплообмена на процесс расплавления брикета. Решение задачи реализовано методом эквивалентных источников для схемы термического слоя. Получены расчетные выражения для определения времени прогрева пластины (инерционный этап), нагрева (упорядоченный этап) и на стадии плавления. Выполнено сравнение полученного решения при использовании метода эквивалентных источников и численной реализации поставленной задачи нагрева и плавления пластины, которое показало удовлетворительную сходимость. Доказана возможность использования полученных математических соотношений в теплотехнических расчетах при плавлении кусковых материалов в сталеплавильных технологиях (например, при использовании брикетов в процессе выплавки стали в дуговой электропечи).

A mathematical model of heating and melting sequences of thermo-massive slabs (fl at steel briquettes) with variable thermal and physical properties (TPP) at boundary conditions of genus III, was formulated. Setting the genus III boundary conditions allows to analyze the impact of the external heat exchange coefficients of briquette melting processes.The calculation technique for solving the stated problem is the equivalent sources method (MES) as applied to a thermal layer scheme. Predictive expressions for slab through-heating (thermal lag stage), heating (ordered stage) time and at the time of melting, were derived. A comparison of solutions was obtained with the MES method and numerical realization of heating and melting the slab with a satisfactory convergence. It was proofed that the obtained mathematical relations may be used in steelmaking practices to perform calculations for lump materials melting in thermal engineering (e.g., when using briquettes in arc-furnaces).

нагрев и плавление кусковых материаловбрикетметод эквивалентных источниковвыплавка в дуговой сталеплавильной печиheating-up and melting of lump materialsbriquettemethod of equivalent sourcesmelting in steelmaking arc furnaceReferencesГлинков М.А. Мартеновская печь как теплотехнический агрегат . – М.-Свердловск: Металлургиздат, 1944. – 167 с.Glinkov M.A. Martenovskaya pech’ kak teplotekhnicheskii agregat [Open-hearth furnace as a thermal unit]. Moscow – Sverdlovsk: Metallurgizdat, 1944. 167 p. (In Russ.).Металлургические печи: Учебник для металлургических вузов / В.А. Баум, Д.В. Будрин, А.И. Ващенко и др.; под ред. М.А. Глинкова. – М.: ГНТИЛ по черной и цветной металлургии, 1951. – 975 с.Baum V.A., Budrin D.V. etc. Metallurgicheskie pechi. Uchebnik dlya metallurgicheskikh vuzov [Metallurgical furnaces. Textbook for metallurgical universities]. Glinkov M.A. ed. Moscow: GNTIL po chernoi i tsvetnoi metallurgii, 1951. 975 p. (In Russ.).Бровкин Л.А. Расчет процессов плавления простейших тел // Изв. вуз. Энергетика. 1958. № 2. С. 79 – 86.Brovkin L.A. The calculation of melting of simple bodies. Izvestiya vuzov. Energetika. 1958, no. 2, pp. 79–86. (In Russ.).Гольдфарб Э.М. Динамика плавления шихты в плавильных печах // Изв. вуз. Черная металлургия. 1960. № 11. С. 156 – 166.Gol’dfarb E.M. Dynamics of charge melting in melting furnaces. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1960, no.11, pp. 156–166. (In Russ.).Невский А.С. Дифференциальные уравнения процесса плавления шихты со стеканием и намерзанием расплава: Сб. науч. тр. ВНИИМТ. – М.: Металлургиздат, 1963. № 3. С. 150 – 157.Nevskii A.S. Differentsial’nye uravneniya protsessa plavleniya shikhty so stekaniem i namerzaniem rasplava [Differential equations of charge melting process with trickling and freezing of the melt]. In: Sb. nauch. tr. VNIIMT. Moscow: Metallurgizdat. 1963, no. 3, pp. 150–157. (In Russ.).Гольдфарб Э.М. Теплотехника металлургических процессов – М.: Металлургия, 1967. – 439 с.Gol’dfarb E.M. Teplotekhnika metallurgicheskikh protsessov [Heat engineering of metallurgical processes]. Moscow: Metallurgiya, 1967. 439 p. (In Russ.).Свинолобов Н.П., Семикин И.Д. Динамика процесса плавления // Изв. вуз. Черная металлургия. 1963. № 1. С. 185 – 194.Svinolobov N.P., Semikin I.D. Dynamics of melting. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1963, no. 1, pp. 185–194. (In Russ.).Постольник Ю.С. Расчет динамики плавления тел различной формы // Теплои массообмен в ваннах сталеплавильных агрегатов: Сб. науч. тр. МИСиС. – М.: Металлургия, 1979. № 120. С. 59 – 62.Postol’nik Yu.S. Raschet dinamiki plavleniya tel razlichnoi formy [Calculation of the dynamics of melting of bodies of various shapes]. In: Teploi massoobmen v vannakh staleplavil’nykh agregatov: Sb. nauch. tr. MISiS [Heat and mass transfer in the baths of steelmaking units: Collection of scientific papers of MISIS]. Moscow: Metallurgiya. 1979, no. 120, pp. 59–62. (In Russ.).Теплообмен и тепловые режимы в промышленных печах / В.И. Тимошпольский, И.А. Трусова, А.Б. Стеблов, И.А. Павлюченков; Под общ. ред. В. И. Тимошпольского – Минск: Вышая школа, 1992. – 218 с.Timoshpol’skii V.I., Trusova I.A., Steblov A.B., Pavlyuchenkov I.A. Teploobmen i teplovye rezhimy v promyshlennykh pechakh [Heat transfer and thermal modes in industrial furnaces]. Timoshpol’skii V.I. ed. Minsk: Vyssh. shkola, 1992. 218 p. (In Russ.).Тимошпольский В.И., Постольник Ю.С., Андрианов Д.Н. Теоретические основы теплофизики и термомеханики в металлургии – Минск: Бел. навука, 2005. – 560 с.Timoshpol’skii V.I., Postol’nik Yu.S., Andrianov D.N. Teoreticheskie osnovy teplofiziki i termomekhaniki v metallurgii [Theoretical foundations of thermal physics and thermal mechanics in metallurgy]. Minsk: Bel. nauka. 2005. 560 p. (In Russ.)Волков В.Н., Рыбаков Г.Н., Смирнов Г.М. Об одном простом методе расчета динамики плавления неограниченной пластины: Сб. «Исследования по теплопроводности». – Минск: Наука и техника, 1967. С. 293 – 297.Volkov V.N., Rybakov G.N., Smirnov G.M. Ob odnom prostom metode rascheta dinamiki plavleniya neogranichennoi plastiny [A simple calculating method for the dynamics of infinite plate melting]. In: Sb. Issledovaniya po teploprovodnosti [Studies on the thermal conductivity]. Minsk: Nauka i tekhnika. 1967, pp. 293–297. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.