аспирант Петрик Алексей Анатольевич

Запорожская государственная инженерная академия, Украина

Определение влияния теплофизических параметров на интенсивность перемешивания расплава в ванне сталеплавильного агрегата

В настоящее время невозможно представить технологический процесс получения качественного металла без процесса перемешивания. Перемешивание расплава оказывает существенное влияние на протекание тепломассообменных процессов и на качество выплавляемого металла.

Рост цен на энергоносители, повышенный расход металлошихты обуславливают необходимость определения оптимальной мощности перемешивания, так как обоснованный выбор теплофизических параметров, влияющих на перемешивание, позволяет обеспечить равномерный состав и температуру расплава с целью повышения энергоэффективности процесса выплавки стали.

Вопросу изучения процесса перемешивания и его количественной оценке было посвящено много работ, проводимых как на моделях, так и на производственных агрегатах, однако на данный момент времени недостаточно изучено как влияют конструктивные параметры и местоположение дутьевого устройства в ванне на процессы перемешивания, проходящие в жидкой ванне.

Целью данной работы является получение зависимостей, определяющих влияние интенсивности продувки, характеристик дутьевого устройства и его положения над расплавом на интенсивность перемешивания расплава в ванне сталеплавильного агрегата.

Характер и интенсивность движения стали в агрегате зависят от ряда параметров продувки, которые влияют на ее эффективность, в частности на степень гомогенизации металлической ванны. На основании исследований [1, 2] поведения металла при продувке в различных агрегатах в качестве критерия интенсивности перемешивания в объёме агрегата струями кислорода приняли:

, (1)

На основании уравнения (1) для различного диапазона величин интенсивности продувки (для условий 250-т ДСА (минимальная интенсивность продувки) и 160-т конвертера (максимальная интенсивность продувки)), величин углов наклона сопел и высоты фурмы над поверхностью расплава выполнен расчет, по результатам которого построена графическая зависимость величины критерия интенсивности перемешивания от интенсивности продувки расплава кислородом (рис. 1), а также установлено уравнение регрессии для определения величины критерий интенсивности перемешиванияв зависимости от интенсивности продувки расплава кислородом, от высоты фурмы и угла наклона сопел к поверхности расплава:

, R=0.97 (2)

Рис. 1 Зависимость величины критерий интенсивности перемешивания от интенсивности продувки расплава кислородом.

Задаваясь значениями интенсивности продувки и геометрией дутьевого устройства по уравнению (2) можно определить интенсивность перемешивания при выплавке стали.

Сравнение полученных результатов (рис. 1) с данными литературных источников [3] свидетельствуют о хорошей сходимости результатов исследования. При этом величина коэффициента корреляции составляет R = 0,8, что говорит о «высокой» сходимости расчетных и фактических данных.

Выводы

1. Выполнен анализа факторов, влияющих на интенсивность перемешивания расплава в объёме агрегата струями кислорода на примере 250-т ДСА (минимальная интенсивность продувки) и 160-т конвертера (максимальная интенсивность продувки). По результатам расчетов, найдено уравнение регрессии для определения величины критерий интенсивности перемешивания в зависимости от интенсивности продувки расплава кислородом от высоты фурмы и угла наклона сопел к поверхности расплава.

2. Полученная зависимость, позволяет определить влияние интенсивности продувки, характеристик дутьевого устройства и его положения над расплавом на интенсивность перемешивания расплава в ванне сталеплавильного агрегата. И подойти вплотную к вопросу разработки оптимальных тепловых режимов сталеплавильного агрегата и рациональной конструкции дутьевого устройства.

Литература

1. Бигеев А.М. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов [Текст] / А.М. Бигеев. – М.: Металлургия, 1982. – 156 с.

2. Шаповалов А.Н. Технология и расчет плавки стали в кислородных конвертерах: Методические указания для студентов специальности 150101. – Новотроицк: НФ МИСиС, 2011. – 40 с.

3. Казаков А.А. Кислород в жидкой стали [Текст] / А.А. Казаков. – М.: Металлургия, 1972. – 201 с.