Статья
Наименование | Моделирование процесса теплопереноса при дуговом глубинном восстановлении | ||||
Авторы |
|
||||
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 |