Михайловський, Микола ВолодимировичШибакінський, Володимир ІвановичБейцун, С. В.2023-03-052023-03-052022Михайловський М. В., Шибакінський В. І., Бейцун С. В. Дослідження термічної підготовки ковшів. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. Дніпро, 2022. № 36. С. 218–225. DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-218-225.2522-9117 (print)2786-6149 (online)http://jrn.isi.gov.ua/sb/sb36/36_218-225.pdfhttp://jrn.isi.gov.ua/?page_id=1175http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/16576М. Михайловський: ORCID 0000-0002-9960-6189; В. Шибакінський: ORCID 0000-0002-9961-3457UKR: Метою роботи є розробка комп'ютерної моделі нагрівання ковша відкритим факелом на установці сушіння та високотемпературного розігріву для управління процесом термічної підготовки. Завдання управління установками сушіння та високотемпературного розігріву ковшів (УСВР) полягає у реалізації режимів їх роботи, що забезпечують отримання заданого температурного профілю шарів футерування сталерозливних при мінімальній витраті палива. Оскільки сучасні технічні засоби контролю не дозволяють отримувати релевантну інформацію про температурне поле футерування стінок і днища ковша, необхідно було створити прогнозуючу модель його розігріву відкритим факелом на УСВР. Як об'єкт дослідження обрано 68-тонний набивний сталерозливний ківш КС-68. За даними дослідження в ККЦ ПрАТ «Євраз – Дніпровський металургійний завод» здійснена оцінка форми та розмірів відкритого факелу. Цифровою фотокамерою фіксувався факел на виході пальника УСВР при витраті природного газу 50 м3/год, що відповідає штатному режиму сушіння та розігріва ковша. Для цілей моделювання отримана форма факела апроксимувалась двома усіченими конусами. Визначення параметрів конвективно-променистого теплообміну в системі «факел – кришка – стінка – днище ковша» проводилося з урахуванням температури факела, теплофізичних властивостей матеріалів футерування, а також коефіцієнтів опроміненості та ступеня чорноти поверхонь. Розрахунок температурного поля у футеруванні стінки та днища ковша проводився методом кінцевих елементів, реалізованим у пакеті ANSYS. На підставі моделювання отримано зміну температурного поля футерування ковша в ході його нагрівання на УСВР відкритим факелом протягом 6-ти годин, що відповідає чинній технології. Аналіз отриманої в результаті моделювання динаміки температурного поля футерування ковша свідчить про те, що при його нагріванні відкритим факелом на установці сушіння та високотемпературного розігріву не виникають термічні напруги, небезпечні з точки зору утворення тріщин у шарах вогнетривких матеріалів. Максимальний градієнт температури у стінці становить 10 °С/мм, а в днищі – 6 °С/мм. Встановлено, що робоча поверхня футерування прогрівається достатньо для уникнення термоудару при випуску сталі в ківш. Результати дослідження можуть бути корисними для оптимізації процесу термічної підготовки сталерозливних ковшів.ENG: The purpose of the work is to develop a computer model of ladle heating with an open torch on a drying and high-temperature heating installation to control the thermal preparation process. The task of managing ladle drying and high-temperature heating installations (USVR) is to implement their operating modes, which ensure obtaining the specified temperature profile of the lining layers of steel castings with minimal fuel consumption. The task of controlling by drying and high-temperature heating unit (SHHS) is to implement their operating modes that provide a given temperature profile of steel pouring ladle lining layers with minimal fuel consumption. Since modern technical means of control do not allow obtaining relevant information about the temperature field of the lining of the walls and bottom of the ladle, it is necessary to create a predictive model of its heating by an open torch at the SHHS. A 68-ton rammed steel-pouring ladle KС-68 was chosen as the object of study. According to the research data, the shape and dimensions of the open torch were evaluated at OCC PrJSC “Evraz- Dnipro Metallurgical Plant”. A digital camera recorded the torch at the burner outlet at a natural gas flow rate of 50 m3/h, which corresponds to the standard mode of drying and warming up the ladle. For modeling purposes, the resulting torch shape was approximated by two truncated cones. Determination of the parameters of convective-radiant heat transfer in the “torch – cover – wall – ladle bottom” system was carried out taking into account the temperature of the torch, the thermophysical properties of the lining materials, as well as the irradiance coefficients and the emissivity of the surfaces. The calculation of the temperature field in the lining of the wall and bottom of the ladle was carried out by the finite element method implemented in the ANSYS package. Based on the simulation, a change in the temperature field of the ladle lining was obtained during its heating at the SHHS with an open torch for 6 hours, which corresponds to the current technology. An analysis of the dynamics of the temperature field of the ladle lining obtained as a result of modeling indicates that when it is heated by an open torch at a drying and high-temperature heating unit, thermal stresses do not occur, which are dangerous from the point of view of cracking in the layers of refractory materials. The maximum temperature gradient in the wall is 10 С/mm, and at the bottom – 6 С/mm. It has been established that the working surface of the lining warms up sufficiently to avoid thermal shock when steel is poured into the ladle. The results of the research can be useful for optimizing the process of thermal preparing steel pouring ladles.uk-UAсталерозливний ківшрозігрів шарів футеруваннявідкритий факелкомп’ютерна модельsteel pouring ladleheating of lining layersopen torchcomputer modelКАВПArticle