Введение
Глава 1. Современные технологии перемешивания металла в дуговых печах и пути их совершенствования 11
1.1. Выплавка металла в электродуговых печах 11
1.2. Роль перемешивания расплава металла в ванне дуговых печей 13
1.2.1. Влияние перемешивания расплава металла на технологию выплавки стали в дуговой печи постоянного тока 14
1.2.2. Влияние перемешивания расплава на технологию выплавки синтетического чугуна в дуговой печи постоянного тока 17
1.3. Обзор существующих способов перемешивания металла в ванне дуговой печи постоянного тока 17
1.4. Анализ электромагнитных способов перемешивания металла в ванне дуговой печи 20
1.4.1. Индукционный способ перемешивания расплава металла 20
1.4.2. Кондукционный способ перемешивания расплава металла 23
1.4.3. Электровихревой способ перемешивания расплава металла 26
1.5. Конструктивные особенности дуговых печей постоянного тока, влияющие на поведение токонесущего расплава и электрической дуги 28
1.6. Задачи исследования 32
Глава 2. Моделирование процессов плавления ферромарганца и поведения напряженности магнитного поля и объемных электромагнитных сил в ванне с токонесущим расплавом 36
2.1. Технология выплавки стали 110Г13Л 37
2.1.1. Математическая постановка задачи плавления ферромарганца с учетом движения жидкого металла 41
2.1.2. Результаты компьютерного моделирования нагрева и плавления кусков ферромарганца в жидкой стали
2.2. Математическая модель напряженности магнитного поля вблизи токоподводов, используемых при кондукционном перемешивании металла 46
2.3. Результаты моделирования поведения магнитных полей в ванне дуговой печи постоянного тока от индукторов, используемых для кондукционного перемешивания металла 52
2.4. Математическая модель электромагнитных параметров и объемных электромагнитных сил, возникающих в ванне дуговой печи постоянного тока при электровихревом перемешивании металла 59
2.5. Моделирование поведения напряженности магнитного поля от токонесущего расплава в ванне дуговой печи постоянного тока 63
2.5.1. Поведение напряженности магнитного поля при одном подовом электроде 63
2.5.2. Поведение напряженности магнитного поля при двух подовых электродах 66
2.6. Моделирования влияния конструктивных параметров подовых электродов на характер объемных электромагнитных сил в ванне дуговой печи постоянного тока 68
2.6.1. Влияние положения токоподводящих электродов на течения расплава в ванне ДППТ 68
2.6.2. Влияние токов, протекающих через подовые электроды, на объемные электромагнитные силы в ванне ДППТ 71
2.6.3. Влияние диаметров подовых электродов на объемные электромагнитные силы в жидкой ванне ДППТ 74
2.6.4. Влияние взаимного положения подовых электродов на распределение объемных электромагнитных сил в жидкой ванне ДППТ 77
2.7. Выводы по второй главе 80
Глава 3. Исследование на физической модели характера течения токонесущего расплава от внешних и собственных магнитных полей в жидкой ванне 81
3.1. Выбор критериев подобия для физического моделирования 81
3.2. Определение параметров экспериментальной физической модели 86
3.3. Описание экспериментальной установки и методика проведения исследований 88
3.4. Результаты визуальных экспериментальных исследований характера электровихревых течений при разном расположении катода и подовых электродов 92
3.5. Результаты экспериментальных исследований по оценке параметров электровихревых течений в ванне расплава 99
3.6. Результаты экспериментальных исследований кондукционного воздействия на металл 103
3.6.1. Исследование воздействия внешнего магнитного поля на токонесущую жидкую ванну (с использованием раствора поваренной соли в воде) 103
3.6.2. Исследование воздействия внешнего магнитного поля на токонесущую жидкую ванну (с использованием расплава олова) 108
3.7. Выводы по третьей главе 111
Глава 4. Практические рекомендации по повышению эффективности электромагнитного перемешивания жидкой ванны с токонесущим расплавом в металлургических агрегатах 113
4.1. Рекомендации по применению электровихревого и кондукционного перемешивания в металлургических агрегатах 113
4.2. Совершенствование управления перемешиванием металла в ванне дуговой печи постоянного тока за счет характера изменения токов, протекающих через подовые электроды 121
4.3. Расчет экономической эффективности при использовании токоподвода к ДППТ в виде плоской спирали Архимеда 125
4.4. Выводы по четвертой главе 130
Заключение 131
Список сокращений и условных обозначений 133
Литература 134
