Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке

Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке

Составлена модель всплескообразования при верхней кислородной продувке, соответствующая экспериментальным данным.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2013
1. Verfasser: Охотский, В.Б.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Schriftenreihe:Металл и литье Украины
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143761
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке / В.Б. Охотский // Металл и литье Украины. — 2013. — № 8. — С. 22-24. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-143761
record_format dspace
spelling irk-123456789-1437612018-11-12T01:23:21Z Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке Охотский, В.Б. Составлена модель всплескообразования при верхней кислородной продувке, соответствующая экспериментальным данным. Створено модель сплескоутворення при верхній кисневій продувці, що відповідає експериментальним даним. The model of vspleskoobrazovaniya at the top of the oxygen blowing corresponding experimental data. 2013 Article Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке / В.Б. Охотский // Металл и литье Украины. — 2013. — № 8. — С. 22-24. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143761 669.18 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Составлена модель всплескообразования при верхней кислородной продувке, соответствующая экспериментальным данным.
format Article
author Охотский, В.Б.
spellingShingle Охотский, В.Б.
Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке
Металл и литье Украины
author_facet Охотский, В.Б.
author_sort Охотский, В.Б.
title Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке
title_short Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке
title_full Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке
title_fullStr Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке
title_full_unstemmed Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке
title_sort всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке
publisher Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate 2013
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143761
citation_txt Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке / В.Б. Охотский // Металл и литье Украины. — 2013. — № 8. — С. 22-24. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series Металл и литье Украины
work_keys_str_mv AT ohotskijvb vspleskižidkihfazpriverhnejkislorodnojproduvke
first_indexed 2025-07-10T17:56:11Z
last_indexed 2025-07-10T17:56:11Z
_version_ 1837283594762977280
fulltext 22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’2013 УДК 669.18 В. Б. Охотский Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск Всплески жидких фаз при верхней кислородной продувке Составлена модель всплескообразования при верхней кислородной продувке, соответствующая эксперимен- тальным данным. Ключевые слова: конвертер, кислород, всплески В ыбросы металла и шлака при продувке металла в конвертере являются значительным осложне- нием процесса, их изучали в технологиях сначала донной, а затем боковой и верхней продувки�� Ме- ханизм их возникновения может иметь химическую и физическую (механическую) природу�� В первом слу- чае они связаны со степенью окисленности металла и шлака, а во втором – с механическим воздействием дутья на ванну, вызывающим всплески жидких фаз�� Так сложилось, что механизм всплескообразова- ния изучали преимущественно японские исследова- тели как на холодных моделях [1-3], так и в тиглях с жидким металлом [4], обобщив экспериментальные данные выражениями размерного и безразмерно- го вида�� В работе [5] на основе законов сохранения массы и энергии предоставлены эксперименталь- ные данные о всплескообразовании, полученные на кислородных конвертерах (КК) верхнего дутья различной садки�� Целесообразно проанализировать процесс с позиций теории волн ускорения [6]�� Модель Когда струя газа плотностью ρex, истекающая со скоростью Wex из вынесенного над ванной на высо- ту hc сопла диаметром dex, ударяется о поверхность жидкости плотностью ρ1, происходит всплеск, после чего возникающая волна ускорения λа вколачивает его назад в ванну со скоростью ( / 2 )au a a= πλ (а – ускорение волны, которое зависит от параметров струи по [6], в течение времени движения τдв)�� Это вызывает рост нового всплеска высотой 1 /S ah = λ π в течение времени τрост [6] от дна зоны взаимодей- ствия глубиной L, а при глубине ванны hb < L – от днища конвертера�� В конце этого роста струя распа- дается на капли, которые со скоростью ua поднима- ются еще на высоту 2 2 / 2S ah u g= (g – гравитацион- ное ускорение), если пренебречь сопротивлением среды, например, газовой фазы в конвертере�� Таким образом, формируется всплеск высотой 1 2s s sh h h= + �� (1) Используя закономерности теории волн ускоре- ния [6], после подстановки и преобразований можно получить = + + π α + α ρ π ρ 1/ 2 1/ 4 1/ 2 1/ 2 2 1/ 2 3 / 4 1 ( ) / cos cos ( ) / 2 , s c D D ex h h x n c c w g h (2) где х – меньшая из двух величин: L или hb, n и CD – n0 [6]�� Холодное моделирование холодное моделирование осуществляли вдува- нием кислорода через сопло диаметром 0,80 мм под давлением 2-12 атм из баллона, расположенного на высоте ch = 0-60 калибров, в водяную ванну вмес- тимостью 30 л�� При этом фиксировали глубину зоны взаимодействия L и высоту сплошного всплеска hs1�� На рис�� 1 показано, что область экспериментальных данных (обведено пунктиром) близка или совпадает с линией I, отвечающей высоте сплошного всплеска (первое слагаемое) в модели (2)�� Горячее моделирование В экспериментальных данных работы [5] выде- лены случаи, когда всплеск состоял: только из шла- ка – его высота номинировалась как hш; из шлака и металла – высота которых составляла hшм и hмш; чис- то металлический hм (из-за сворачивания шлака)�� Глубину зоны взаимодействия рассчитывали по [5]�� На рис�� 2 представлены точки усредненных по абсциссе и ординате данных для 50-кг (А), 1- (Б), 28-50- (В) и 120-тонных (Г) конвертеров�� Для лабораторного конвертера (А) случаев чис- то металлических всплесков не было, так как шлак формировался только за счет окисления примесей чугуна и не сворачивался благодаря высокой кон- центрации оксидов железа�� Чисто металлических всплесков не было и тогда, когда глубина ванны hв была меньше рассчитываемой величины L�� Для Рис. 1. Параметры всплесков при холодном моделировании hs1, cм (hc + L), cм 6 10 14 18 32 24 16 8 I 22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’2013 остальных конвертеров высота чисто металлических всплесков hм была максимальной из-за отсутствия сопротивления шлаковой фазы при сворачивании шлака�� Для всех конвертеров высота чисто шлаковых всплесков hш была несколько больше, чем hшм и hмш из-за вспенивания шлака�� Изменение числа сопел в фурме 120-тонных конвертеров (3-5) не вызывало принципиальных отличий в расположении опытных точек�� Высота всплесков, в зависимости от их фазово- го состава, была несколько выше рассчитанной по первому слагаемому уравнения (2) линии I (hш, hм) или ниже ее (hшм, hмш), однако соответствие состав- ленной модели экспериментальным данным можно считать удовлетворительным�� На рис�� 2 нанесены величины высоты всплес- ков, вызвавших заметалливание фурм 28-35- и 120-тонных конвертеров, которые также соответ- ствуют рассчитанной линии I�� Экспериментальные данные высоты всплесков металла при продувке чугуна кислородом в лабораторном конвертере [4] близки к данным 50-кг конвертера и отвечают моде- ли (2)�� Ей соответствуют и данные о высоте всплес- ков при продувке кислородом мартеновской ванны�� Высота конвертера верхнего кислородного дутья Нк должна быть достаточной для того, чтобы возни- кающие при продувке всплески не вылетали за его пределы�� Для отечественных и зарубежных конвертеров по модели (2) рассчитали величины hs и отношение /s sh h H≡ к , которые представлены на рис�� 3, в зави- симости от садки конвертера Т�� В тех случаях, ког- да можно было проследить эволюцию в параметрах работы конвертера, соответствующие точки соеди- нены линиями, а стрелки указывают направление изменений�� При использовании одноканальных фурм (nc = 1) в 50-х начале 60-х годов прошлого века и позже для конвертеров Т < 10 т (рис�� 3, а) заметна тенден- ция перехода от значительных величин sh , когда всплески вылетали за пределы конвертера к 1sh ≤ �� Только в особых случаях передела фосфористых чугунов (даже при 1 sh < ) наблюдается ее дальней- шее уменьшение�� В отечественной практике в 80-х годах прошлого века в процессе применения многоканальных фурм (рис�� 3, б), вызванном стремлением максимизиро- вать их производительность, наряду с такой же тен- денцией ( 1sh → ) для конвертеров средней садки (100-200 т) после периода уменьшения sh отмечен ее рост с одновременным увеличением садки�� На сегодняшний день, в условиях избытка металла на внешних рынках и ограниченной загруженности про- изводственных возможностей, эта тенденция, вы- зывающая увеличение потерь металла, очевидно, требует пересмотра�� Для отечественных 350-тонных конвертеров величиной sh учтены эти обстоятель- ства так же, как для зарубежных 250-тонных�� Рис. 2. Параметры всплесков при горячем моделировании: 1-4 – hш, hшм, hмш, hм; 5-7 – высота всплесков, заметалливших фурмы 28-35-, 55- и 120-тонных кислородных конвертеров; 8 – nc = 3, 4, 5 в 120-тонных кислородных конвертерах; 9 – по работе [4]; 10 – hs в МП h, cм (hs + x) / cosα, м3/мин 101 5 102 5 5 102 5 101 I 9 10 2 3 5 1 6 7 4 8 Рис. 3. Соотношение sh при одноканальных (а) и многоканальных (б) фурмах: 1, 2 – отечественные и зарубежные кислородные конвертеры а б t, т 0 100 200 300 1,4 1,0 0,6 sh t, т 0 100 200 300 1,4 1,0 0,6 sh 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 8 (243) ’2013 ЛИТЕРАТУРА 1�� Shimada M. et аl. // TtH�� – 1958�� – V�� 44, № 9�� – S�� 1056-1058�� 2�� Ishikawa H., Mizoguchi S., Segawa K. // TtH�� – 1972�� – V�� 58, № 1�� – S�� 76-84�� 3�� Nakao Y., Mimura M., Takeda Y. et аl. // Trans�� iSi Jap�� – 1982�� – V�� 22, № 12�� – S�� 384�� 4�� Kitamura S., Okohira K. // TtH�� – 1990�� – V�� 76, № 2�� – S�� 199-206�� 5�� Охотский В. Б. // Изв�� вузов�� Чер�� металлургия�� – 1977�� – № 6�� – С�� 26-32�� 6�� Adelberg M. // AIAA J�� – 1967�� – V�� 5, № 8�� – P�� 1408-1415�� Охотський В. Б. Сплески рідких фаз при верхній кисневій продувці Створено модель сплескоутворення при верхній кисневій продувці, що відповідає експериментальним даним. Анотація конвертер, кисень, сплескиКлючові слова Okhotsky V. B. Splashes of liquid phases at the top of the oxygen blowing The model of vspleskoobrazovaniya at the top of the oxygen blowing corresponding experimental data. Summary converter, oxygen, spikesKeywords Поступила 05��02��13 В целом, модель (2) можно использовать как для анализа существующей технологии, так и оцен- ки новых проектных решений�� Выводы Составлена модель образования всплесков жид- ких фаз при верхней кислородной продувке�� к сведению читателей и подписчиков! Телефон редакции журнала «Металл и литье Украины»: (044) 424-04-10

Ähnliche Einträge