Дослідження гідродинамічних процесів ковшової ванни при продувці через донні дуттьові пристрої
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, УДУНТ, Дніпро
Abstract
UKR: Об’єкт дослідження – гідродинамічні процеси ковшової ванни при продувці через донні дуттьові пристрої. Мета дослідження – встановлення основних принципів формування барботажної зони і її впливу на шар шлаку, а також оцінка ефективності видалення неметалевих включень при позапічній оброці сталі на установці «ківш-піч». Досліджено стан питання позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч», який показав, що на ефективність роботи даного агрегата має значний вплив продувка включаючи розташування донних продувних блоків та інтенсивність масоперенесення. Спираючись на проведений аналіз літературних джерел, розроблено методику експерименту та створено лабораторну установку для проведення фізичного моделювання на холодній моделі. Створено математичні моделі на основі яких може бути описано вплив технологічних факторів таких як: режими продувки, розташування дуттьових пристроїв, висота шлаку, на витрати нейтрального газу і в свою чергу на зміну матеріало- та енергоємність сталі при позапічній обробці. Визначено, що збільшення інтенсивності продувки призводить до зростання ефективності видалення неметалевих включень за рахунок більшої барботажної зони, зокрема, відсоток видалених включень зростає від 8 % при 100 л/хв до 22% при 800 л/хв витрат газу. Окрім того, описано вплив різних параметрів, таких як розташування продувних блоків, на взаємодію газового потоку з металом і шлаком, а також їх вплив на утворення продувної плями і температуру металевої ванни. Результати фізичного моделювання і математичні моделі дозволяють оптимізувати процеси позапічної обробки сталі, що сприяє покращенню якості готової продукції.
ENG: The object of study is the hydrodynamic processes of the ladle bath during blowing through bottom blowers. The purpose of the study is to establish the basic principles of the bubbling zone formation and its effect on the slag layer, as well as to evaluate the efficiency of non-metallic inclusions removal during out-of-furnace steel treatment at the ladle-furnace unit. The state of the art of out-of-furnace steel treatment at the ladle-furnace unit has been studied, which has shown that the efficiency of this unit is significantly influenced by blowing, including the location of bottom blower blocks and the intensity of mass transfer. Based on the analysis of the literature, an experimental methodology was developed and a laboratory setup for physical modeling on a cold model was created. Mathematical models have been created on the basis of which the influence of technological factors such as blowing modes, location of blowing devices, slag height on neutral gas consumption and, in turn, on changes in material and energy consumption of steel during out-of-furnace treatment can be described. It is determined that an increase in the blowing intensity leads to an increase in the efficiency of non-metallic inclusions removal due to a larger bubbling zone, in particular, the percentage of inclusions removed increases from 8% at 100 l/min to 22% at 800 l/min of gas flow. In addition, the influence of various parameters, such as the location of the blowdown blocks, on the interaction of the gas flow with metal and slag, as well as their impact on the formation of the blowdown spot and the temperature of the metal bath is described. The results of physical modeling and mathematical models make it possible to optimize the processes of out-of-furnace steel treatment, which contributes to improving the quality of finished products.
ENG: The object of study is the hydrodynamic processes of the ladle bath during blowing through bottom blowers. The purpose of the study is to establish the basic principles of the bubbling zone formation and its effect on the slag layer, as well as to evaluate the efficiency of non-metallic inclusions removal during out-of-furnace steel treatment at the ladle-furnace unit. The state of the art of out-of-furnace steel treatment at the ladle-furnace unit has been studied, which has shown that the efficiency of this unit is significantly influenced by blowing, including the location of bottom blower blocks and the intensity of mass transfer. Based on the analysis of the literature, an experimental methodology was developed and a laboratory setup for physical modeling on a cold model was created. Mathematical models have been created on the basis of which the influence of technological factors such as blowing modes, location of blowing devices, slag height on neutral gas consumption and, in turn, on changes in material and energy consumption of steel during out-of-furnace treatment can be described. It is determined that an increase in the blowing intensity leads to an increase in the efficiency of non-metallic inclusions removal due to a larger bubbling zone, in particular, the percentage of inclusions removed increases from 8% at 100 l/min to 22% at 800 l/min of gas flow. In addition, the influence of various parameters, such as the location of the blowdown blocks, on the interaction of the gas flow with metal and slag, as well as their impact on the formation of the blowdown spot and the temperature of the metal bath is described. The results of physical modeling and mathematical models make it possible to optimize the processes of out-of-furnace steel treatment, which contributes to improving the quality of finished products.
Description
В. Рубан: ORCID 0000-0002-6617-296X; О. Стоянов: ORCID 0000-0002-7136-7403
Keywords
установка «ківш-піч», продувна пляма, фізичне моделювання, барботажна зона, продувка інертним газом, ladle-furnace installation, blowout spot, physical modeling, bubbling zone, inert gas purge, КМЧС
Citation
Рубан В. О., Стоянов О. М., Мусійко В. І., Шашкин Т. А., Марко А. Ф. Дослідження гідродинамічних процесів ковшової ванни при продувці через донні дуттьові пристрої. Теорія і практика металургії. 2024. № 1 (142). С. 21–27.