Метою проведеної роботи була розробка надійної і прогнозуючої математичної основи для вивчення процесів масопереносу, які є значущими для промислових систем двокамерних проміжних ковшів МБЛЗ або МНБЛЗ, що використовуються на сучасних металургійних мікро-заводах. Тому у базових пакетах програм для моделювання була створена тривимірна модель двокамерного проміжного ковша (рис. 1).

Рис. 2. Лінії струму руху потоків розплаву в двокамерному проміжному ковші в центральній площині симетрії: а) вид збоку, б) вид зверху

Результатами розрахунку були значення векторів швидкості і сумарної швидкості, температури, теплового потоку в кожній вузловій точці розрахункової області для кожного часового кроку, які можна представити у табличній і графічній формі. У моделі також є можливість оцінювати кінетичну енергію і її дисипацію, ламінарну і ефективну в'язкість розплаву, напруження і турбулентність у зоні біля стінок і т.п.

В результаті оцінок, виконаних на математичній моделі, встановлено, що гідродинаміка потоків розплаву в області металоприймача істотно змінюється в процесі розливання серії плавок і залежить від розташування струменя, що падає із сталерозливного ковша. В процесі наповнення проміжного ковша, а також при падінні в ньому рівня металу спостерігаються нестабільність течії, яка обумовлюються несиметричністю потоків і їх пульсацією. Такі періоди характеризуються нестійкими циркуляційними потоками, виникненням застійних зон і зон прямої течії металу в розливній секції, що збільшує ймовірність потрапляння неметалевих включень з проміжного ковша у кристалізатор.

Дані розрахунків, виконані стосовно центрифугальної камери двокамерного проміжного ковша, оснащеного металоприймачем типу «турбостоп» свідчать про те що: струмінь металу рухається вниз і одночасно зміщується у напрямку обертання, потрапляючи в металоприймач, а потім відбивається від його дна і рухається вгору вздовж внутрішнього контуру металоприймача. Встановлено, що для оптимізації процесів руху конвективних потоків вельми важливим елементом є інформація про закономірності зміни горизонтальної та вертикальної складової швидкості руху потоку розплаву.

Таким чином, розроблена математична модель процесів перемішування і течії рідини в проміжних ковшах МБЛЗ і МНБЛЗ дозволяє отримувати достовірну інформацію про наступні технологічні параметри рідкого металу: поле швидкостей руху розплаву; поле розподілу температури в об'ємі проміжного ковша; поле тисків, створюваних потоками металу і т.п. Тому за її допомогою можливо виконати якісні та кількісні оцінки ефективності роботи металоприймача стосовно до конкретних умов розливання і корегувати в разі потреби його конструкцію. Крім того, отримані розрахунки дозволяють оцінити і оптимізувати розташування падаючого струменя в центрифугальній частині двокамерного проміжного ковша.