Аннотация
Рассмотрена конструкция кристаллизатора электрошлаковой печи для выплавки полых заготовок металлорежущих ножей, имеющего медный водоохлаждаемый дорн. Предложены варианты схемы охлаждения медного дорна. Создана математическая модель, предложен алгоритм расчета теплового состояния дорна при выбранных геометрических параметрах, заданном числе охлаждающих каналов и параметрах охлаждающей воды. Для внутреннего медного кристаллизатора диаметром 200 мм установлено, что стационарный тепловой режим наступает за время не превышающее 5 минут. Установлено, что увеличение количества каналов при одинаковой суммарной площади их поперечного сечения приводит к уменьшению градиентов температуры и ее максимального значения во внутреннем кристаллизаторе. Посредством программного комплекса ANSYS проведено инженерное моделирование теплового состояния медного дорна предложенной конструкции при заданных параметрах водяного охлаждения. Расчеты подтвердили адекватность предложенной математической модели.
Ключевые слова
Электрошлаковый переплав (ЭШП), внутренний кристаллизатор, тепловой поток, водяное охлаждение, водяной канал, математическая модель.
1. Ячиков, И.М. Математическая модель тепловой работы элементов установки ЭШП для получения полых слитков / И.М. Ячиков, М.И. Ячиков, М.А. Сичная // Інформатика, управління та штучний інтелект : Тезиси науково-технічної конференції студентів, магістрів та аспірантів, Харків: НТУ "ХПI", 2014. – С. 96.
2. Электрошлаковые печи. Под редакцией Б.Е. Патона. Киев, Наукова думка, 1976. 414 с.
3. Яненко, Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. – Новосибирск : Наука, 1967.
4. Турчак, Л.И. Основы численных методов / Л.И. Турчак, П.В. Плотников. – М. : Физматлит, 2002. – 304 с.
5. Кузьмин, Н.А. Выбор граничных условий для моделирования / Н.А. Кузьмин, И.О. Донато // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2011. – №1(86) – С. 138.
6. Кузнецов, Г.В. Разностные методы решения задач теплопроводности: учебное пособие / Г.В. Кузнецов, М.А. Шеремет. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 172 с.
7. Ячиков, И.М. Компьютерное моделирование и комплексное изучение свойств и поведения высокотемпературных металлургических расплавов / И.М. Ячиков, Ю.В. Кочержинская // МиПОС. – 2015. – №2. – C. 2-8.
8. Ячиков, И.М. Моделирование тепловой работы ребер в виде шипов в конструкции подового электрода ДППТ с воздушным охлаждением / И.М. Ячиков, Е.Л. Волгин // МиПОС. – 2015. – №1. – C. 20-26.
9. Математическая модель расчета тепловых и электрических характеристик расходуемого электрода при электрошлаковом переплаве / Г.А. Дубский [и др.] // МиПОС. – 2015. – №2. – C. 29-35.
10. Математическая модель теплового состояния внутреннего кристаллизатора ЭШП / М.А. Сичная [и др.] // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: сб. докладов IV Всероссийской научн.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных – Екатеринбург: УрФУ, 2015. – С. 123-127.
11. Сичная, М.А. Математическая модель теплового состояния дорна кристаллизатора ЭШП и алгоритмы численного решения / М.А. Сичная, И.М. Ячиков // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. – 2015. – Т. 2, № 1. – С. 138-142.
Ячиков М.И., Вдовин К.Н., Ячиков И.М., Сичная М.А. Модель теплового состояния внутреннего кристаллизатора электрошлаковой печи // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. – 2016. – Т.4. – №1. – C. 13-18.