Время гомогенизации определялось как период, требуемый для достижения некоторой высокой однородности системы, необходимой с технологической точки зрения. Наиболее точным методом измерения времени перемешивания является электрохимический метод с введением в перемешиваемую жидкость (воду) небольшого количества концентрированного раствора (10%) поваренной соли (250 мл) и измерением электропроводности в двух точках объема. При этом значения времени перемешивания являются самыми высокими, по сравнению с другими методами, а погрешность измерений составляет приблизительно 5-6 % [3,4,10,11]. Время усреднения регистрировалось в ходе каждого опыта при различных расходах, способах подачи дутья и положениях продувочных устройств.
Исследования были условно разбиты на два этапа: визуальное наблюдение и обобщенное изучение гидродинамического поведения жидкости в конвертере на первом этапе, и количественная оценка влияния режимов продувки на изменение времени перемешивания жидкости (гомогенизации) с учетом полученных ранее данных на первом.
Таблица 1 Параметры модели по отношению к 160 т агрегату
Основные характеристики лабораторной модели конвертера и моделируемого промышленного объекта представлены в таблице 1.
где Qм и Qн - расход газа для модели и натуры соответственно (м3/мин).
При этом расход вдуваемого газа определяется по следующей формуле:
Для обеспечения гидродинамического подобия процессов, происходящих в модели и промышленном агрегате, в работе использован модифицированный критерий Фруда [3-6,8-9,10,12]:
1 конвертер (органическое стекло); 2 опора фурмы; 3 цапфы; 4 манометр; 5 коллектор; 6 магистраль; 7 опора установки; 8 донные продувочные элементы; 9 опорное кольцо; 10 компрессор; 11 баллон; 12 кран; 13 направляющая фурмы; 14 линейка; 15 фурма; 16 опорная стойка.
Рисунок 1 Фотография и схематическое представление лабораторной установки:
Физическая модель была выполнена в масштабе 1:6 к промышленному 160 т кислородному конвертеру с соблюдением геометрического подобия всех основных узлов агрегата (рис.1). Типоразмер конвертера является наиболее распространенным на территории бывшего СССР. Константа геометрического подобия была выбрана исходя из условий удобства изготовления модели, обеспечения вдувания необходимого количества газа с учетом возможностей материально-технической базы лаборатории, а также трудоемкости проведения экспериментов. В качестве моделирующих сред использованы: вода жидкий металл, сжатый воздух продувочный газ, силиконовое масло шлак.
Целью настоящих исследований является изучение на физической модели особенностей гидродинамики перемешивания металла, шлака и вдуваемого газа, а также оценка влияния параметров продувки на время гомогенизации (перемешивания) жидкой ванны конвертера с комбинированной продувкой при различных положениях продувочных устройств в днище и разработка принципов оптимизации дутьевого режима.
Благодаря разработке и использованию оригинальных методов физического и математического моделирования кислородно-конвертерного процесса в мировой практике удалось получить новые экспериментальные данные, касающиеся вопросов оптимизации гидродинамики ванны, массообменных процессов и т.д. [3-8]. Это позволяет развить представления о рациональных конструкциях и расположениях продувочных элементов и оптимизации дутьевого режима плавки.
Разработка и успешное освоение усовершенствованных вариантов конвертерных процессов и технологий предполагает, с одной стороны, проведение теоретических и экспериментальных исследований явлений, сопровождающих различные способы и режимы продувки конвертерной ванны, а с другой, практическое использование полученных результатов для создания ресурсо- и энергосберегающих технологий конвертирования.
Между тем основная часть конвертеров, построенных в разное время на металлургических заводах бывшего СССР, продолжает эксплуатироваться преимущественно в режиме верхней продувки. Эти конвертеры, как правило, имеют конфигурацию рабочей полости близкую к шарообразной, что требует дополнительных исследований в части оптимизации параметров продувки в случае их модернизации для применения комбинированной продувки.
По мере освоения и развития технологии комбинированной продувки металла, при сооружении новых конвертеров, параметры их рабочего пространства трансформировались. Наиболее характерной тенденцией является увеличение отношения высоты рабочего пространства к его ширине (с H/D = 1,3 1,4 до H/D = 1,6 1,7) и доведения глубины металлической ванны до 2 м и более. Это, в частности, позволяет повысить эффективность конвертерной плавки и снизить расход огнеупоров на тонну выплавляемой продукции за счет уменьшения объема рабочего пространства агрегата и повышения их эксплуатационной стойкости.
Наибольшее распространение в мире получила технология конвертирования с комбинированной продувкой сверху и нейтральным газом снизу [1,2]. По такой технологии в мире работают свыше 80% всех . Известно, что комбинированная продувка обеспечивает снижение окисленности конечного на 10-20% и повышение выхода годного на 0,2-0,3%; высокую гомогенизацию металла в конвертере по составу и температуре, повышение точности попадания в анализ на выпуске (это позволяет сократить среднюю продолжительность продувки на 0,5-1,5 мин.); снижение содержания в конце продувки; снижение расхода раскислителей и пр.
, К.Н.Шарандин, Е.Н.Лебедев
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ С КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКОЙ
НЕПРЕРЫВНАЯ РАЗЛИВКА
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ С КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКОЙ
Комментариев нет:
Отправить комментарий