Введение
Повышение требований к качеству выпускаемой металлопродукции и стремление увеличить производительность существующих сталеплавильных агрегатов и технико-экономические показатели сталеплавильного производства за счет выноса части технологических операций в сталеразливочный ковш явились, как известно, основными причинами развития внепечной обработки стали, получившей название "вторичная" или "ковшовая" металлургия. В течение последних десятилетий в связи с широким внедрением непрерывной разливки стали, требующей обеспечения постоянства температуры и химического состава металла, и увеличением объемов производства стали с низким содержанием примесей внепечная обработка получила распространение практически на всех металлургических предприятиях как в Украине, так и в промышленно развитых странах.
Актуальность работы.
Разработка прогрессивных технологий, обеспечивающих повышение качества и увеличение объемов выпускаемой металлопродукции, а также снижение материалоемкости, является приоритетным направлением развития сталеплавильного производства в современных условиях. Уровень достигаемых показателей улучшения служебных свойств выплавляемого металла во многом зависит от технологических приемов, выполняемых на заключительных этапах процесса получения стали, к которым относится внепечная обработка.
Необходимость совершенствования технологии внепечной обработки стали требует осуществления обширных теоретических и экспериментальных исследований, направленных на разработку физических и математических моделей изучаемых процессов, обеспечивающих их успешное практическое применение. Поэтому разработка теоретических и технологических основ внепечной обработки стали является в настоящее время актуальной задачей.
Цель работы.
Разработка, совершенствование и внедрение технологий внепечной обработки стали с целью повышения качества металлопродукции и повышения технико-экономических показателей производства металла. Была создана физическая модель, которая показана наже.
Основные задачи:
1. Разработка теоретических и технологических основ и исследование процессов, протекающих при внепечной обработке стали.
2. Исследование механизма обработки стали газовосходящими потоками при барботировании ванны нейтральными газами.
3. Разработка физических моделей для оценки гидродинамики ванны, позволяющих определить оптимальную длительность перемешивания расплава для усреднения его по химическому составу и температуре при продувке металла инертными газами.
4. Разработка оборудования для физического моделирования процессов, позволяющего оценить гидродинамические процессы, протекающие в металлической ванне при продувке инертными газами.
5. Внедрение результатов теоретических и экспериментальных исследований в практику производства и внепечной обработки стали.
Основные результаты:
Продувка стали инертным газом, выгодно отличающаяся от других способов внепечной обработки сравнительно низкими затратами, позволяет успешно решать такие задачи, как снижение неоднородности металла по температуре и химическому составу, улучшение условий удаления из него неметаллических включений, а также частичная дегазация расплава. Таким образом, успешное применение прогрессивных технологий повышения качества выплавляемой стали требует всестороннего изучения особенностей физических процессов, протекающих как в самом жидком металле, так и в граничащем с ним слое газовой или воздушной среды. Для получения количественной информации о ходе развития процессов перемешивания металла в ковше при вдувании газа были использованы методы физического и математического моделирования. Для ускорения проводимых в ковше процессов важна гомогенизация расплава. Считается, что для более полного использования энергии барботирующего расплав газа глубина погружения фурмы должна быть максимальной. Методом физического моделирования оценивали влияние интенсивности подачи газа и глубины погружения фурмы на продолжительность гомогенизации в сталеразливочном ковше.
Выводы:
Таким образом, на основании выполненных наблюдений характера движения потоков в верхней части ковша основные гидродинамические потоки можно условно классифицировать на 5 интегрированных подобластей с одинаковыми условиями (направление векторов скоростей, величина скорости, интенсивность турбулентности) область восходящего газожидкостного потока, проникающего через слоя масла (шлаку); область выхода вдуваемого газа в атмосферу, включая разбрызгивание шлака и металла (то есть область пятна выхода газа на поверхность ковша); область нисходящих потоков металла, которые скользят вдоль слоя шлака сверху вниз; область горизонтальных потоков металла (с некоторым количеством пузырьков газа), которые двигаются вдоль поверхности шлака по направлению от восходящего потока к периферии ковша; область формирования смеси металла, шлака и пузырьков вдуваемого газа, которая формируется под шлаковым слоем в зоне движения восходящих потоков. Развитие и размеры той или другой из выделенных подобластей зависят от ряда факторов, главной из которых является затрата вдуваемого газа, количество продувных узлов и их расположения, а также вязкость шлака, какое разное на разных этапах внепечной обработки.
Перечень литературы:
1. Mixing Time and Correlation for Ladles Stirred with Dual Porous Plugs J.Mandal, S.Patil, M.Madan, D.Mazumdar// Metallurgical and Materials Transaction B, Vol.36 B, August, 2005
2. Modeling criteria for flow simulation in gas stirred ladles: experimental study D.Mazumdar, H.B.Kim, R.I.L.Guthrie// Ironmaking and Steelmaking. 2000. Vol.27. No4. P.302-308
3. Modeling of Slag Eye Formation over a Metal Bath Due to Gas Bubbling KRISHNAKUMAR KRISHNAPISHARODY and GORDON A. IRONS// METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS B VOLUME 37B, OCTOBER 2006-763
4. Fluid Flow and Mixing through Multi-Tuyere Phenomena the Ladle Stirred by Argon Miao-YongZHU.TakeoINOMOTО. Ikuo SAWADA and Tse-Chiang HSIAO// ISIJ International. Vol. 35 (1995). No. 5, pp. 472-479
5. Transient Fluid Flow Phenomena in a Gas Stirred Liquid Bath with Top Oil Layer-Approach by Numerical Simulation and Water Model Experiments Jeong Whan HAN, Seung Hwan HEO1, Dong Heun KAM1, Byung Don YOU, Jong Jin PAK and Hyo Suk SONG// ISIJ International, Vol. 41 (2001), No. 10, pp. 1165-1173
6. Correlation for Area of Spout Eyes in Ladle Metallurgy (Comments on "Spout Eye Area Correlation in Ladle Metallurgy" by Subagyo, Brooks and Irons) Kimitoshi YONEZAWA and Klaus SCHWERDTFEGER// ISIJ International, Vol. 44 (2004), No. 1, pp. 217-219
7. Transient Flow and Mixing in Steelmaking Ladles during the Initial Period of Gas Stirring Dipak MAZUMDAR, Rishey YADAV and Binod B. MAHATO// ISIJ International, Vol. 42 (2002), No. 1, pp. 106-108
8. Generation of Droplets in Slag-Metal Emulsions through Top Gas Blowing SUBAGYO, G. A. BROOKS, K. S. COLEY and G. A. IRONS// ISIJ International, Vol. 43 (2003), No. 7, pp. 983-989
9. Смирнов А.Н., Сафонов В.М., Дорохова Л.В., Цупрун А.Ю. - Металлургические мини-заводы - 2005
