Изложены теоретические основы и технологии получения стали на агрегатах ковш-печь. Рассмотрены конструктивные особенности агрегатов, основные принципы конструирования и технологические параметры во взаимосвязи с энергетическими режимами в процессе работы. Приведены результаты исследования на основе математического моделирования процессов гидродинамики и тепло-, массопереноса в ковшевой ванне, определена закономерность формирования рафинирующих шлаков. Обоснованы новые направления технологии использования порошковых проволок для производства стали.

Освещены основные положения теории моделирования тепломассообменных процессов, а также изложены вопросы физического и математического моделирования данных процессов в условиях внепечной обработки и разливки стали. Проанализированы особенности жидкого металла в процессе выпуска из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, изучена гидродинамика в ковше без дополнительных воздействий, рассмотрены вопросы обработки металла с помощью нейтрального газа, порошковой проволокой, посредством электрогидроимпульсного воздействия. Приведены результаты исследований разливки стали в изложницы под шлаком и с разными ковшевыми стаканами.

Освещены вопросы физического моделирования гидродинамических процессов и числового моделирования тепломассообменных процессов металла в промежуточном ковше криволинейной машины непрерывного литья заготовок, рафинирования металла. Пронализированы тепломассообменные процессы в условиях кристаллизации непрерывнолитой заготовки, определены внешние воздействия на данную заготовку. Приведены результаты промышленных исследований особенностей затвердевания металла, обрабатываемого аргоном в кристаллизаторе машины.

Исследованы гидродинамика и тепло-, массообмен шлакометаллического расплава в заполненном ковше емкостью 60 т при обработке на установке ковш-печь переменного тока с использованием разработанной трехмерной математической модели.

Приведены данные, использованные в качестве исходных при разработке трехмерной математической модели для исследования процессов массопереноса в ковшовой ванне при обработке металлического расплава на установке ковш-печь (УКП) переменного и постоянного тока. Прототипом установки переменного тока взята УКП типа LF фирмы "Даниэли", эксплуатируемая на ОАО "Днепроспецсталь". Исходные данные УКП постоянного тока приняты в соответствии с некоторыми параметрами вышеупомянутой УКП переменного тока, а также на основании литературных данных и результатов расчетов.

Приведен анализ данных о технологических параметрах, конструктивных особенностях и используемых видах энергоносителей установок ковш-печь. Обсуждены результаты изучения процессов внепечного рафинирования и доводки стали. Показана целесообразность и определены направления дальнейших исследований на оборудовании такого типа.

Проведено расчетно-экспериментальное исследование макроструктуры непрерывнолитой заготовки. Получены регрессионные зависимости ширины структурных зон от параметров заготовки и условий разливки.

Представлены выборочные данные численных исследований гидродинамики ковшевой ванны при обработке расплава на установках ковш-печь разного типа и мощности. Исследования проведены с помощью трехмерной математической модели гидродинамики, отличающейся от ранее разработанной учетом дополнительных факторов: сжимаемости пузырьков аргона, их относительной скорости в расплаве и возникающих в нем электромагнитных сил при протекании электрического тока.

Проведено математичне моделювання двовимірної задачі плавлення тугоплавких тіл циліндричної форми на межі шлак - метал у сталерозливному ковші. Адекватність запропонованого методу, математичної моделі і алгоритм розрахунків підтверджується порівнянням результатів розрахункового експерименту з раніше опублікованими результатами модельних задач плавлення. Результати розрахункового експерименту дають змогу встановити раціональні режими вводу кускових домішок із різних матеріалів в розплав ковша, які забезпечують найбільш сприятливі умови для розплавлення і услоєння домішок, які виносяться потоками рідкого металу на межу шлак - метал.

Наведено математичну модель процесу розплавлення металічної шихти в робочому просторі дугової сталеплавильної печі. Представлено результати обчислювального експерименту з дослідження кінетики процесу плавлення шихти від тепла електричних дуг та тепла дуг з використанням газокисневих горілок. Встановлено можливість зниження витрати електричної енергії та тривалості плавки за рахунок застосування газокисневих горілок на окремих стадіях розплавлення металошихти.

Розглянуто тепломасообмінний процес за умов плавлення домішок на межі шлак - метал у сталерозливному ковші при позапічній обробці металу. Враховано випадок, коли розглянута домішка частково занурена у розплав сталі, а частково знаходиться у розплаві шлаку. Розроблено алгоритм розрахунку двовимірної задачі плавлення тугоплавких матеріалів сферичної форми на основі різницевого методу Дюзимбера.

Мета роботи - розробка алгоритмів двовимірних задач розрахунку (на основі методу Дюзимбера) кінетики плавлення кускових матеріалів в розплаві циліндричної форми за несиметричних граничних умов. Приведено математичне моделювання кінетики плавлення тугоплавких матеріалів (температура плавлення матеріалу вище температури тверднення розплаву и нижче температури розплаву) на міжфазній границі шлак - метал.

Разработана математическая модель и алгоритм расчета (на основе метода Дюзимбера) кинетики плавления кусковых материалов, содержащих алюминий при несимметричных граничных условиях. Проведены расчеты длительности плавления алюмосодержащего слитка цилиндрической формы в зависимости от скорости продольного обтекания для различных толщин утяжелителя и защитной оболочки.

Представлена совместно решенная математическая модель тепловой и электрической задачи для процесса получения слитка методом электрошлаковой наплавки жидким металлом. Также приведены результаты численного решения по представленной модели, свидетельствующие об ее адекватности.