Евгений Валентинович Протопопов, д.т.н., профессор, профессор кафедры металлургии черных металлов
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Evgenii V. Protopopov, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Любовь Валерьевна Думова, соискатель степени к.т.н. кафедры металлургии черных металлов
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Lyubov’ V. Dumova, Candidates for a Degree of Сand. Sci. (Eng.) of the Chair of Ferrous Metallurgy
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Наталья Анатольевна Чернышева, доцент кафедры металлургии черных металлов
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Natal’ya A. Chernysheva, Assist. Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Игорь Викторович Ноздрин, д.т.н., доцент, профессор кафедры металлургии цветных металлов и химической технологии
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Igor’ V. Nozdrin, Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Prof. of the Chair of Non-Ferrous Metallurgy and Chemical Engineering
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Сергей Олегович Сафонов, аспирант кафедры металлургии черных металлов
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Sergei O. Safonov, Postgraduate of the Chair of Ferrous Metallurgy
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
С учетом волновой структуры течения сверхзвуковой струи, истекающей в рабочее пространство конвертера после выпуска металла, рассмотрены особенности и характеристики процессов распространения нейтральных газовых струй на газодинамическом участке до начала взаимодействия со шлаковым расплавом, в дальнейшем раздуваемым для нанесения огнеупорного гарнисажа на футеровку агрегата. Рассматривается модель расчета присоединенной массы окружающего газа, находящегося в рабочем пространстве конвертера. При постановке задачи учитываются известные данные по газодинамике при формировании и течении струи, которые оказывают влияние на эффективность турбулентного переноса в пограничном слое. В основе схемы расчета лежит гипотеза существования начальной границы, через которую в газовую струю проникает химически активный газ из окружающей среды, а форма предельной границы предполагается цилиндрической с радиусом, равным максимальному радиусу первой бочки нерасчетной струи. Численные расчеты позволяют определить среднемассовую скорость и температуру в произвольном сечении сверхзвуковой нерасчетной струи до внедрения ее в шлаковый расплав. Установлено влияние относительной температуры θ, температуры азота перед соплом Т0 при распространении струи в полости конвертера и расхода азота через сопла V0 на величину присоединенной массы q, осредненные значения скорости Wх и температуры Tх в произвольном сечении x сверхзвуковой нерасчетной струи на газодинамическом участке. Полученная информация может быть использована при разработке систем газопорошковой продувки в агрегатах и сталеразливочных ковшах, систем торкретирования и подачи нейтральных газовых струй при замещении кислородных потоков по ходу продувки и использовании двухярусных фурм.
The article considers the features and characteristics of spreading of neutral gas jets in the gas-dynamic section before interaction with the slag melt, which is further inflated to apply a refractory skull to the unit lining. The flow of a supersonic jet into the working space of the converter after tapping has the wave structure. The model for calculation of attached mass of the surrounding gas located in the converter working space is considered. The problem statement takes into account the known data on gas dynamics during the formation and flow of the jet, which affect the efficiency of turbulent transfer in the boundary layer. The calculation scheme is based on the hypothesis of existence of an initial boundary through which a chemically active gas from the environment penetrates into the gas jet, and the shape of the limit boundary is assumed to be cylindrical with a radius equal to the maximum radius of the first barrel of the non-calculated jet. Numerical calculations make it possible to determine the average mass velocity and temperature in an arbitrary section of a supersonic non-calculated jet before its introduction into the slag melt. The authors describe the influence of the relative temperature θ, nitrogen temperature in front of the nozzle T0 during spreading of the jet in the converter cavity, and nitrogen flow through the nozzles Vн on value of the attached mass q, the averaged values of velocity and temperature Wx and Tx in an arbitrary cross-section x of a supersonic non-calculated jet in the gas dynamic section. The information obtained can be used in the development of gas-powder purging systems in aggregates and steel ladles, shotcrete systems and the supply of neutral gas jets when replacing oxygen flows during purging and using two-tier tuyeres.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.