Розробка технології комбінованої продувки рідкої сталі в ковші з метою удосконалення перемішування та зниження кількості неметалевих включень - Автореферат
Визначення оптимальний режим підведення дуття методом моделювання. Дослідження процесів видалення неметалевих включень. Розробка оптимального режиму продувки металу нейтральним газом в ковші, оцінка та обґрунтування його економічної ефективності.
Аннотация к работе
Розробка технології комбінованої продувки рідкої сталі в ковші з метою удосконалення перемішування та зниження кількості неметалевих включеньІснує декілька способів обробки металу в ковші інертним газом. Серед різноманіття точок зору на механізм дії барботажу інертного газу на процес видалення неметалевих включень з рідкого розплаву немає єдиного підходу, існують суперечності, не визначені лімітуючі ланки цього процесу. У цій роботі зроблена спроба заповнити вказані пробіли, дослідити більш ефективний процес - комбіновану продувку в ковші, розвити основні теоретичні уявлення про гідродинаміку при комбінованій продувці та механізм видалення неметалевих включень. Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами: Дисертаційна робота виконувалася відповідно до наукових напрямів і планів проведення науково-дослідних робіт кафедри металургії сталі Національної металургійної академії України Міністерства освіти і науки України по державній бюджетній темі №Г060F20009 «Дослідження шляхів гальмування електрохімічних і масообмінних процесів на межі рідка-тверда фаза при службі вогнетривів у сталеплавільніх агрегатах» (№ Г.Р. Мета роботи полягає у вдосконаленні технології обробки рідкої сталі в ковші інертним газом для удосконалення перемішування та зменшення вмісту неметалевих включень на основі теоретичних розробок, моделювання і проведення промислової продувки металу в ковші.Для випадку занурення продувочної фурми в метал на глибину 2,41м (2/3 висоти ковшу) критичний тиск, при якому швидкість витікання газу буде дорівнювати швидкості звуку, розраховували за наступним рівнянням: , (1) де - тиск в середовищі, що оточує сопло, Па; ? - показник адіабати. При комбінованій продувці, внаслідок очікуваної дії двох циркуляційних контурів, що утворюються верхнім та донним дуттям, загальна потужність перемішування буде вищою за суму потужностей перемішування, що створюються верхнім ?1 та донним ?2 дуттям окремо, на величину додаткового перемішування ?ц, Вт/т, яке викликане зміненням траєкторії спливання пухирів нейтрального газу в зоні зустрічної циркуляції: , Вт/т, (4) де - середні обємні витрату газу, м3/с; Мст - маса металу, т; ?H - збільшення шляху спливання пухирів нейтрального газу за рахунок їх втягнення в циркуляційні потоки, м. Згідно до проведених розрахунків, питома потужність перемішування при продувці металу в ковші комбінованим верхнє-донним способом буде на 10,3% вище, ніж при продувці зверху і на 3,8% вище, ніж при донній продувці при однакових питомих витратах газу. При продувці металу в ковші нейтральним газом існує два шляхи, по яким відбувається зменшення вмісту неметалевих включень: - масопотік включень, що виносяться до поверхні розподілу метал-шлак, циркуляційним потоком, викликаним природною або вимушеною конвекцією; На основі приведеного аналізу виконано моделювання диспергування шлаку в метал та видалення неметалевих включень при продувці металу в ковші донним та комбінованим способом.Аудит існуючих способів обробки металу в ковші нейтральним газом і застосовуваних пристроїв дозволив встановити, що в якості чинників, що визначають ефективність перемішування, в лабораторних експериментах необхідно використовувати час повного змішування, а на промислових агрегатах - технологічні параметри процесу: ступінь засвоєння розкислювачів, змінення вмісту неметалевих включень, види і рівень браку. При зануренні продувочної фурми в метал на 2/3 глибини ковша для продувки аргоном і азотом критичний тиск відповідно складає 0,54 і 0,50МПА, що забезпечує максимальне перемішування рідкої сталі. Довжина струменю аргону і азоту в металі при цьому складає 11 калібрів, а діаметр пухирів, що утворюються, при верхньому підведенні дуття - 48 мм. Для здійснення донного підведення дуття в умовах ВАТ «Запоріжсталь» рекомендовано зменшити розміри донного продувочного пристрою до 100 мм з метою підвищення його стійкості шляхом реалізації повного відтиснення металу газом від його поверхні під час продувки. Згідно до розрахунків знайдено, що питома потужність перемішування при продувці металу в ковші комбінованим способом на 10,3% вище, ніж при продувці зверху і на 3,8% вище, ніж при донній продувці при однакових питомих витратах газу.
План
Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опубліковано в наступних наукових роботах
1. Числа подобия для моделирования продувки жидкого металла в ковше нейтральным газом / Е.В. Штапура, Ю.И. Жаворонков, Б.М. Бойченко, К.Г. Низяев, С.В. Харченко // Новини науки Придніпровя. - 2008. - №3-4. - с.5-6.
3. Пат. 87079 Україна МПК (2006) С21С5/00, С21С7/07, С21С5/48. Пристрій для продувки металу в ковші/ Штапура Є.В., Жаворонков Ю.І., Бойченко Б.М., Нізяєв К.Г.; заявник та власник Національна металургійна академія України. - № а200806819; заявлено. 19.05.2009; надруковано. 10.06.2009, Бюл. №11.
4. Пат. 85022 Україна МПК (2006) С21С7/072, В22D1/00. Спосіб перемішування сталі в ковші/ Штапура Є.В., Жаворонков Ю.І., Бойченко Б.М., Нізяєв К.Г.; заявник та власник Національна металургійна академія України. - № а200800674; заявлено. 21.01.2008; надруковано. 10.12.2008, Бюл. №23.
5. Моделирование продувки жидкой стали в ковше/ Е.В. Штапура, Ю.И. Жаворонков, Б.М. Бойченко, К.Г. Низяев, С.В. Харченко // Бюллетень «Черная металлургия». - 2009. - №5. - С. 43 - 46.