Шляхи підвищення ефективності шлакових чаш: аналіз матеріалів та температурних режимів

Abstract

Температурні напруження у шлакових чашах потребують дослідження для оптимізації процесів у металургійній промисловості, зокрема для зниження витрат металу та підвищення ефективності виробництва. Шлакові чаші, які використовуються для транспортування та зберігання розплавленого металу, піддаються значним термічним навантаженням, що може призвести до виникнення тріщин і дефектів у матеріалі, скорочуючи їх термін служби та збільшуючи витрати на ремонт. Основною причиною руйнувань є температурні напруження, викликані перепадами температур між різними частинами чаші під час експлуатації. Математичні моделі, що описують ці напруження, враховують механічні властивості матеріалу, які змінюються з температурою. Дана робота також охоплює розробку нових матеріалів, здатних витримувати високі температури і мають покращені механічні властивості. Використання чисельних методів моделювання дозволяє точніше прогнозувати поведінку матеріалів, що допомагає знижувати витрати на експлуатацію шлакових чаш. Розробка таких моделей має важливе значення для зниження енергоспоживання та покращення екологічної ефективності металургійного виробництва. У результаті проведених досліджень було виявлено температурні та температурно-напружені поля, а також визначено механізм утворення мікротріщин у стінках чаш через вплив гарячого шлаку. Використання матеріалів, таких як сталь 30 ХМЛ, може значно покращити експлуатаційні характеристики чаш. Thermal stresses in slag cups require research to optimize processes in the metallurgical industry, in particular to reduce metal consumption and increase production efficiency. Slag cups, which are used for transporting and storing molten metal, are subjected to significant thermal loads, which can lead to cracks and defects in the material, reducing their service life and increasing repair costs. The main cause of destruction is thermal stresses caused by temperature differences between different parts of the cup during operation. Mathematical models describing these stresses take into account the mechanical properties of the material, which change with temperature. This work also covers the development of new materials that can withstand high temperatures and have improved mechanical properties. The use of numerical modeling methods allows for more accurate prediction of material behavior, which helps to reduce the cost of operating slag cups. The development of such models is important for reducing energy consumption and improving the environmental efficiency of metallurgical production. As a result of the conducted research, temperature and temperature-stress fields were identified, as well as the mechanism of microcrack formation in the walls of the bowls due to the influence of hot slag was determined. The use of materials such as 30 HML steel can significantly improve the operational characteristics of the bowls.