Зависимость фронта кристаллизации металла от электротермических процессов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-20049

НазваниеЗависимость фронта кристаллизации металла от электротермических процессов

Руководитель Сергеев Дмитрий Владимирович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" , Челябинская обл

Конкурс №65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена

Ключевые слова Температура, постоянной ток, конвективные потоки, компьютерное моделирование, математическое моделирование, электромагнитное воздействие, расходуемый электрод, центробежные силы

Код ГРНТИ53.01.77

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Рафинирующие процессы являются безальтернативными способами повышения физико-механических свойств сталей особого назначения. Основными рафинирующими процессами являются вакуумно-дуговой и электрошлаковый переплав. Металлургические расплавы в данных процессах являются высокотемпературными токонесущими жидкостями. Повышение энергоэффективности процесса электрошлакового переплава можно достигнуть за счет применения постоянного тока. Изучение электротермических зависимостей и характеристик связано с явлениями, возникающими при взаимодействии проходящего через металлический расплав, электрического тока и его собственным магнитным полем. Повышение энергоэффективности возможно за счет использования постоянного тока. Применение постоянного тока при ЭШП связано с таким недостатком как, смещение фронта кристаллизации, что нарушает изотропию слитка. Смещение фронта кристаллизации происходит под влиянием электромагнитных полей порождаемых постоянным током. Данный недостаток возможно компенсировать путем наложения центробежных сил, за счет применения технологии вращения электрода. Результат действия возникающих электротермических явлений влияет на протекание процесса ЭШП и процесса формирования фронта кристаллизации, что позволит добиться изотропии свойств получаемого слитка. По этому изучение данных явлений при ЭШП на постоянном источнике тока в поле действия центробежных сил актуально. Понимание зависимостей и критериев данного процесса позволит гарантировать стабильность изотропии физко-механических свойств получаемой заготовки. Основной теоретической задачей является управление обеспечением неизменности исходит исключительно из знания, полной закономерности между электрическими явлениями и центробежными силами, с учетом сведений о свойствах рабочей среды. Поставленные цели будут достигнуты за счет использования методов вычислительной гидродинамики. Получение достоверных моделей процесса ЭШП на постоянном токе с вращением электрода требует в ходе выполнения проекта осуществления их валидации путем сравнения с результатами экспериментальных плавок. Таким образом, в качестве результатов данных исследований будут выступать зависимости и критерии электротермических явлений влияющих на процесс электрошлакового переплава на постоянном токе. Данные зависимости позволят создать гибкую модель, с достаточной степенью достоверности прогнозирования результатов реального переплава. Под гибкостью понимается легкость корректировки рабочих параметров, таких как диаметр электрода и кристаллизатора и химические составы переплавляемого материала и шлака. Полное понимание и управление явлениями возникающими при реализации данного процесса позволит с максимальной энергоэффективностью получать заготовки с повышенными физико-механическими свойствами.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Чуманов И.В., Матвеева М.А., Сергеев Д.В. Влияние центробежных сил на структуру слитка ЭШП, полученного переплавом на постоянном токе Электрометаллургия (год публикации - 2022)
10.31044/1584-6781-2022-0-12-15-20

2. Сергеев Д.В., Матвеева М.А., Чуманов И.В. Physical Modeling of Changes in the Place of the Electrode Metal Delivery during Electroslag Remelting Materials Science Forum (год публикации - 2023)

3. Чуманов И.В., Алексеев И.А., Сергеев Д.В. Automation and Conversion of A-550 Semi-Industrial Electroslag Furnace to Direct Current Key Enegineering Materials (год публикации - 2023)

4. Алексеев И.А., Сергеев Д.В., Чуманов И.В. О возможности перевода электрошлаковой печи А-550 на постоянный ток ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО, номер 7, страницы 35-38 (год публикации - 2023)

5. Вяткин Г.П., Матвеева М.А., Чуманов И.В., Ячиков И.М. Математическое моделирование влияния места доставки капель электродного металла на глубину металлической ванны при электрошлаковом переплаве ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ, №10, 10-14 . (год публикации - 2023)
10.17580/chm.2023.10.02

6. Алексеев И.А., Чуманов И.В., Сергеев Д.В. Численное моделирование процесса выделения теплоты в печи ЭШП на постоянном токе Электрометаллургия, №9, 22-29 (год публикации - 2023)
10.31044/1684-5781-2023-0-9-22-29

7. Чуманов И.В., Сосин Д.Р., Сергеев Д.В., Федоров А.А. Математическое моделирование теплофизических процессов при наплавлении полых слитков методом электрошлакового переплава Электрометаллургия, №12, 2-7 С. (год публикации - 2023)
10.31044/1684-5781-2023-0-12-2-7

8. Алексеев И.А., Чуманов И.В., Сергеев Д.В. Разработка технологии получения слитков при ЭШП на постоянном токе с вращением расходуемого электрода Известия высших учебных заведений. Черная металлургия., 5. 545-552 С. (год публикации - 2023)
10.17073/0368-0797-2023-5-545-552

Публикации