В результате упрощения векторной системы интегральных уравнений (СИУ) для токов намагниченности (ТН) на поверхности магнитопровода электромагнитного перемешивателя (ЭМП) получена модель трехмерного магнитного поля цилиндрического ЭМП, в основе которой лежит скалярная СИУ. Неизвестными в ней являются проекции векторов плотности ТН, лежащих в касательной плоскости к поверхности магнитопровода.

Рассмотрены вопросы оптимизации работы систем первичного и вторичного охлаждения МНЛЗ, а также температурно-скоростных режимов разливки и формата отливаемых заготовок с помощью имитационного моделирования. Разработана инженерная методика разделения и оценки влияния нестабильности технологических параметров на ход процесса непрерывного литья. Приведены конкретные примеры выработки адекватного стабилизирующего воздействия на технологическую ситуацию.

Выполнены экспериментальные исследования и аналитические расчеты по определению массы затвердевшей корки и ее толщины на выходе из кристаллизатора при разливке стали марки 3сп без и с электромагнитным перемешиванием в кристаллизаторе. Установлено, что электромагнитное перемешивание существенно увеличивает массу затвердевшего металла, что позволяет повысить скорость непрерывной разливки на 10 - 15 %.

В результате упрощения векторной системы интегральных уравнений (СИУ) для токов намагниченности (ТН) на поверхности магнитопровода электромагнитного перемешивателя (ЭМП) получена модель трехмерного магнитного поля цилиндрического ЭМП, в основе которой лежит скалярная СИУ. Неизвестными в ней являются проекции векторов плотности ТН, лежащих в касательной плоскости к поверхности магнитопровода. Задача сформулирована в виде векторной СИУ для ТН на поверхности магнитопровода и приведены формулы, используемые при преобразовании векторной СИУ в скалярную.

Рассмотрены этапы разработки блочного интерфейса программы для расчета теплового поля непрерывнолитой заготовки и методика проведения исследований с целью оптимизации режимов и конструктивных параметров технологического оборудования при литье круглых и квадратных заготовок на МНЛЗ. Разработана математическая модель, описывающая процесс затвердевания прямоугольной заготовки с округленными углами. С помощью модели обнаружены особенности динамики изменения температурного поля внутри заготовки.

Дана сравнительная характеристика и описаны области применения статистических моделей и моделей математической физики в металлургических процессах. Приведена структура имитационных моделей, применяемых для моделирования сложных технологических процессов, в частности при непрерывной отливке стальных заготовок. Рассмотрены основные этапы построения конечноразностной математической модели, разработанной для расчета теплового состояния непрерывнолитой заготовки. Обсуждены особенности методики расчета температурного поля в кристаллизаторе и зоне вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок.

Разработана двухмерная интегральная модель распределения вихревых токов и электродинамических усилий в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок, оснащенном явнополюсным электромагнитным перемешивателем. В модели учтена характерная особенность электромагнитных процессов в системе кристаллизатор - электромагнитный перемешиватель, а именно наличие сильных магнитных полей рассеяния. Возможность моделирования магнитного поля в локальной области, в данном случае в сечении заготовки, - важное преимущество предложенной модели. Модель реализуется с помощью блочного алгоритма.

Разработана двумерная интегральная модель распределения вихревых токов и электродинамических усилий для промышленного электромагнитного перемешивателя (ЭМП) явнополюсного исполнения, который установлен снаружи кристаллизатора сортовой машины непрерывного литья заготовок. В данной работе сплошное сечение магнитопровода ЭМП с явно выраженными полюсами заменено ярмом кольцевого сечения и сечениями шести полюсных наконечников, изолированных друг от друга. Такая система представляет собой кристаллизатор с неявнополюсным ЭМП, у которого между ярмом и кристаллизатором расположены шесть полюсных наконечников. Модель реализуется с помощью блочного алгоритма, в основе которого лежит разложение результирующего распределения вихревых токов в сечении системы на сумму двух симметричных составляющих, что позволяет существенно сократить объем компьютерных вычислений.

Выполнены исследования тепловой работы кристаллизаторов шестиручьевой МНЛЗ для непрерывного литья круглых заготовок диаметрами 150 и 180 мм из низкоуглеродистой стали. Исследовано влияние технологических параметров МНЛЗ на распределение тепловых потоков по ручьям в гильзовых кристаллизаторах при электромагнитном перемешивании жидкой стали.

Предложена трехмерная интегральная модель вращающегося магнитного поля (ВМП) электромагнитного перемешивателя, построенная на основе разложения ВМП на три симметричные составляющие (СС). При моделировании первой СС применено векторное интегральное уравнение для плотности токов намагниченности, которое сводится к системе скалярных уравнений, преобразуемых с учетом симметрии первой СС относительно координатных плоскостей. Областью определения полученных интегральных уравнений является восьмая часть поверхности магнитопровода, лежащая в первом октанте.

Разработана трехмерная интегральная модель распределения вихревых токов и электродинамических усилий в жидкой фазе затвердевающего слитка в машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), оснащенной электромагнитным перемешивателем. В основу модели положены приближенные выражения закона Ома для массивных элементов электрической схемы МНЛЗ. Для нахождения распределения в них скалярного электрического потенциала получена система интегральных уравнений относительно плотности электрического заряда на поверхности массивных проводников.

ЗАО "Донецкий электрометаллургический завод" производит непрерывнолитую трубную заготовку из углеродистых, конструкционных, высоколегированных и нержавеющих марок стали для машиностроительных и подшипниковых заводов, трубной и нефтегазовой промышленности, атомной энергетики. Электросталеплавильный цех поставляет круглые заготовки диаметром 120, 130, 150, 160, 180 мм. Представлены технические характеристики основных конструктивных элементов шестиручьевой сортовой машины непрерывного литья заготовок. Рассмотрены особенности технологии непрерывной разливки круглой заготовки закрытой струей.

Рассмотрены процессы теплообмена и формирования внутренней структуры непрерывнолитых круглых заготовок при электромагнитном перемешивании жидкой стали в кристаллизаторе МНЛЗ. Увеличение интенсивности перемешивания обеспечивает повышение механических свойств заготовок низкоуглеродистых сталей.

Разработана интегро-дифференциальная модель для описания диффузионных процессов в жидких металлах при наложении внешних воздействий. Предложено использовать построенную математическую модель для расчета диффузионных процессов в железоуглеродистых расплавах при воздействии бегущего магнитного поля.

На основании связанной двумерной интегральной модели выполнено математическое моделирование распределения поля скоростей в поперечном сечении кристаллизатора МНЛЗ, оснащенного двухобмоточным индукционным перемешивателем (ИП). Расчет скорости движения жидкой стали проведен при встречном направлении движения бегущих магнитных полей ИП, в зависимости от размера заготовки, толщины стенки кристаллизатора, линейных плотностей токов и частоты тока в обмотках ИП.

Исследовано влияние интенсивности электромагнитного перемешивания в кристаллизаторе сортовой МНЛЗ на структуру непрерывнолитой круглой заготовки из стали марки ST10. Установлено, что с увеличением интенсивности перемешивания увеличивается зона равноосных кристаллов, а также уменьшается пористость осевой зоны заготовки.

Запропоновано блоковий алгоритм комп'ютерної реалізації моделі розподілу синусоїдальних вихрових струмів у перетині масивних провідників системи кристалізатор - двообмотковий індукційний перемішувач. За програмою, яку складено за описаним алгоритмом, розраховано розподіл вихрових струмів та електродинамічних зусиль у перетині круглої та квадратної заготовок декількох розмірів за різних частот струмів і різного числа витків у обмотках.

Разработана интегро-дифференциальная модель распределения вихревых токов и электродинамических усилий (ЭДУ) в системе кристаллизатор машины непрерывной разливки стали - двухобмоточный индукционный перемешиватель (ИП). Моделирование осуществлено в два этапа: на первом - решена интегро-дифференциальная система уравнений относительно определяющих магнитное поле вихревых токов в сечениях массивных проводников и токов намагниченности на границах сечения магнитопровода, на втором - по полученному распределению тока вычисляются магнитное поле и ЭДУ в жидкой стали. Построенная модель реализована в виде программы для ПЭВМ и допускает варьирование числом обмоток ИП, величиной и частотой питающих токов, конструктивными характеристиками системы. Разработаны модификации данной модели для сечения магнитопровода в виде гладкого кольца, кольца с пазами и с явно выраженными полюсами. Многочисленные расчеты позволили выявить влияние наружного корпуса, обечайки и гильзы на распределение вихревых токов и ЭДУ в заготовке. Исследован характер распределения ЭДУ в кристаллизаторе машин непрерывного литья заготовок, оснащенного двухобмоточным ИП. Установлено, что предложенный способ создания вращательного движения металла в кристаллизаторе обеспечивает эффективное управление азимутальным движением жидкого металла в центральной и в периферийной зонах непрерывнолитой заготовки.

Розроблено модель двовимірного розподілу вихрових струмів та електродинамічних зусиль в системі кристалізатор із заготівкою квадратного перерізу - двообмотковий індукційний перемішувач. Моделювання виконано в два етапи: на першому - розв'язано інтегро-диференціальну систему рівнянь відносно визначаючих магнітне поле вихрових струмів у перерізі масивних провідників і струмів намагніченості на межах перерізу магнітопроводу, на другому - за одержаним розподілом струму обчислюються магнітне поле й електродинамічні зусилля в рідкій сталі.

Проанализированы результаты компьютерного моделирования электродинамических усилий в установке ковш-печь с электродуговым нагревом и индукционным перемешиванием жидкой стали. Исследовано распределение аксиальных электродинамических усилий в жидкой стали в цилиндрической системе координат.