Статья

Наименование	Моделирование процесса теплопереноса при дуговом глубинном восстановлении
Авторы	Кухарев А. Л., д. т. н., доц. Куберский С. В., к. т. н., проф. Кононенко Г. И., асп.
Раздел	Металлургия
Год	2023	Выпуск	75	Страницы	27 - 35
УДК	669.04:669.054.8
Аннотация	Предложена математическая модель, позволяющая оценить параметры теплопереноса при дуговом глубинном восстановлении элементов из силикомарганцевого шлака в железоуглеродистый расплав. Показано, что при использованных граничных условиях не вся реакционная поверхность рудно-восстановительного блока прогревается до температуры начала карботермического восстановления марганца и кремния. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами опытно-промышленного опробования технологии. Предложены пути повышения эффективности процесса ДГВ, обеспечивающие увеличение степени извлечения элементов из оксидных рудно-восстановительных смесей.
Реферат	Цель. Разработка математической модели и моделирование теплопереноса в процессе ДГВ. Методика. Для моделирования теплопереноса от электрической дуги использована система уравнений магнитной гидродинамики, реализованная в пакете Star CCM+. Модель включает уравнения непрерывности потока, движения, энергии для газа и твердых тел, а также уравнения электромагнитного поля, выраженные с использованием скалярного электрического и векторного магнитного потенциалов. Модель использовалась совместно с граничными условиями первого и второго рода для осесимметричной постановки. При моделировании использованы термодинамические характеристики воздушной плазмы атмосферного давления. Теплофизические параметры твердых тел считались постоянными и выбирались из литературных источников. Основные параметры моделирования: ток в стальной оболочке электрода — 280 А, температура на боковой поверхности рудно-восстановительного блока — 1800 К. Результаты. Получены графики распределения температуры в электрической дуге и на различных участках реакционной поверхности рудно-восстановительного блока. Результаты моделирования сопоставлены с данными, полученными при проведении лабораторных исследований и в ходе опытно-промышленного опробования технологии ДГВ. Научная новизна. Впервые показано, что при заданных граничных условиях, выбранных на основании статистической обработки массива лабораторных и промышленных обработок по методу ДГВ, не вся рудно-восстановительная смесь прогревается до температуры начала карботермического восстановления марганца и кремния из силикомарганцевого шлака. Практическая значимость. Прогнозируемая с использованием разработанной модели степень извлечения марганца составила 70 % и достаточно близка к средней степени его извлечения (73 %), полученной на опытных обработках чугуна и стали в лабораторных и промышленных условиях. Предложены технологические рекомендации для повышения эффективности обработки расплавов методом ДГВ.
Ключевые слова	техногенные отходы, рециклинг, раскисление-легирование, железоуглеродистый расплав, электрическая дуга, восстановление, математическая модель, теплоперенос, распределение температур, степень извлечения.
Полный текст