Численное моделирование в металлургии и электродной промышленности

На прошедшей IV Международной производственно-технической конференции «Роль углеграфитовой продукции в Промышленности» Тимофей Тимофеев, директор филиала СФО компании «Моделирование и цифровые двойники» (АО «МЦД»), представил доклад, посвященный роли численного моделирования в металлургии и электродной промышленности. Он продемонстрировал возможности собственных разработок и продуктов компании, а также показал примеры применения технологий при выполнении проектов.

В металлургии и электродной промышленности применяются прочностные, гидрогазодинамические и электромагнетические расчеты, а также системное моделирование. Кроме того, сегодня предприятия используют технологии для автоматизации и оптимизации своих производств. Для решения этих задач существует ряд отечественных продуктов, включая:

  • ServiceVizor – платформу информационного сопровождения рабочих на производстве.
  • УМКАМатериалы — систему управления данными о материалах.
  • SmartGranum — информационную систему поддержки принятия решений по оптимизации работы оборудования и технологических процессов рудоподготовки на основе технологий цифрового двойника.

Предприятия также внедряют отечественные CAE-системы для проведения расчетов. Среди них – ПО Логос, CAE Fidesys, САПР Гамма, CADFlo и другие.

В рамках мероприятия эксперт компании АО «МЦД» продемонстрировал примеры применения этих решений:

  • Моделирования и оптимизация пересыпного узла. Эксперты компании рассчитали и реконструировали пересыпной узел между двумя ленточными конвейерами. Первая версия конструкции была разработана по стандартным рекомендациям, но показала неудовлетворительные результаты. Рудные карманы не обеспечивали правильное распределение потока, вызывая быстрый износ приёмной ленты и ее преждевременный выход из строя. Численное моделирование позволило разработать и реализовать новую конструкции рудных карманов, предотвращающих застревание материала и равномерно распределяющих нагрузку на ленту, продлевая срок ее службы.
  • Проектирование конвейера с шевронной лентой. Классическая гладкая лента не соответствовала требованиям крутого наклонного конвейера, так как материал смещался вниз под действием вибраций. Используя численное моделирование, специалисты компании предложили уникальный профиль шеврона, проверили концепцию и убедились в ее эффективности. Результаты натурных испытаний полностью подтвердили правильность расчетов.
  • Моделирование пересыпных узлов транспортирующих машин. Транспортировка горячебрикетированного железа (ГБЖ) и железорудных окатышей осуществлялась с помощью стакера-реклаймера в различных режимах работы. Главной задачей было подобрать конструкцию пересыпного узла, способного перегружать горячий брикет и окатыши, исключая забутовку узла и повреждения материала в различных режимах эксплуатации. Моделирование и расчеты помогли разработать оптимальный проект, позволяющий надежно и бережно перемещать материал. Проект пересыпного узла прошел проверку в численных моделях и сейчас воплощается в реальные технические решения.

Современные технологии позволяют также повысить эффективность моделирования мельниц. С их помощью можно выполнить:

  • Моделирование разгрузки мельниц (решетка, элеватор, бутара).
  • Оптимизацию режимов измельчения (степень заполнения, крупность шара, скорость вращения, уровень пульпы).
  • Анализ износа лифтеров.
  • DEM-FEA связанный Статический/ Динамический структурный анализ.
  • DEM-CFD связанный расчет системы Жидкость/Газ –Твердые частицы.
  • …и так далее.

В металлургии численное моделирование применяется для расчетов нагрева топочной печи, клапана избыточного давления, моделирования течения через засыпку в тележке, определения эффективности стальковшей и промковшей, скорости течения стали вблизи шлакового слоя.

Таким образом, современные подходы численного моделирования и машинного обучения позволяют предприятиям повышать конкурентоспособность и сокращать затраты, обеспечивая стабильное и качественное функционирование производств.

Запросить презентацию