Изучение на физической модели кислородного конвертера характера потерь жидкости с брызгами в варианте применения низковольтных потенциалов

Основным и решающим фактором продувки в кислородных конвертерах является взаимодействие высокоскоростной струи кислорода с расплавленной ванной. Характер этого взаимодействия определяет гидродинамику и величину потерь металла с выносами и выбросами, исследование которых наиболее доступно с помощью холодного моделирования. В работе приведены результаты лабораторных  исследований на изготовленной в масштабе 1:30 физической модели 160-т конвертера. Изучали влияние дутьевых режимов на характер  разбрызгивания жидкости при ее продувке через фурму с пятьюсопловым наконечником на 10 горизонтах по высоте модели по трем зонам  рабочего объема модели конвертера: прифурменной, пристеночной и зоне выноса за пределы модели, что на практике соответствует интенсивности формирования гарнисажа на фурме, горловине конвертера и элементах ОКГ. Выявлено, что общее количество брызг жидкости,  выносимой за пределы модели, носит экстремальный характер в зависимости от уровня расположения фурмы с заметным снижением  количества брызг при нулевой высоте ее расположения над жидкостью, а также выше определенных значений. Установлена возможность  снижения интенсивности формирования брызг и величины потерь жидкости в пределах исследованных зон за счет применения низковольтного электрического потенциала: при отрицательной полярности в большей степени в прифурменной и в пристеночной зонах, а при  положительной полярности – за пределы модели. Выявлено, что начало практического влияния потенциала и максимальная величина «полезной» мощности, выделяемой в подфурменной зоне, определяются конкретным сочетанием значения давления перед соплом и уровнем  расположения наконечника фурмы: чем выше давление перед соплом, тем выше необходимо располагать фурму для достижения максимальных значений «полезной» мощности.Выполненные на физической модели эксперименты при продувке солевых водных растворов  газами с использованием электрических потенциалов показали возможность расширения области применения разрабатываемого метода  на процессы, не связанные с металлургией. 

1. Харахулах В.С., Лесовой В.В., Мельник В.М. Состояние сталеплавильного производства на предприятиях объединения «Металлургпром» и перспектива его развития до 2015 года // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2010. № 7. С. 4 – 9.

2. Охотский В.Б. Гидродинамическая модель конвертера // Изв. вуз. Черная металлургия. 1996. № 3. С. 10 – 14.

3. Чернятевич А.Г., Шишов Б.И. Некоторые вопросы распространения кислородных струй в рабочем пространстве конвертера // Изв. вуз. Черная металлургия. 1981. № 1. С. 28, 29.

4. Чернятевич А.Г., Зарвин Е.Я., Волович М.И. Наблюдение через прозрачную стенку за поведением конвертерной ванны при продувке // Изв. вуз. Черная металлургия. 1975. № 2. С. 37 – 42.

5. Явойский А.В., Тарановский Г.А. Исследование, разработка и применение газовых потоков в конвертерных процессах производства сталей. – В кн.: Проблемы теории и практики сталеплавильного производства. – М .: Металлургия, 1991. С. 126 – 148.

6. Меджибожский М.Я. Основы термодинамики и кинетики сталеплавильных процессов. – Киев: Вища школа, 1979. – 277 с.

7. Баптизманский В.И. Теория кислородно-конвертерного процесса. – М.: Металлургия, 1975. – 376 с.

8. Технология производства стали в современных конвертерных цехах / С.В. Колпаков, Р.В. Старов, В.В. Смоктий, В.И. Лебедев и др. – М.: Машиностроение, 1991. – 464 с.

9. Охотский В.Б., Козаченко Д.А. Выход годного в сталеплавильных процессах. Конвертерное производство // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2006. № 2. С. 17 – 19.

10. Охотский В.Б. Выбросы в конвертерных процессах // Металл и литье Украины. 2013. № 3. С. 26 – 32.

11. Семыкин С.И., Поляков В.Ф., Борисов Ю.Н. и др. Применение электрической энергии малой мощности при выплавке стали в конвертерах: Труды первого съезда металлургов, Моск ва, 12 – 15 ноября 1992 г. – М.: Черметинформация, 1993. С. 55 – 57.

12. Martin M., Rendueles M., Diaz M. Hydrodynamics and mass trans fer in steel converters using cold models // Proceedings 5th European Oxygen Steelmaking Conference. 26–28 June 2006, Aachen, Germany. – Dusseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 2006. P. 577 – 580.

13. Martin M., Diaz M. Gas-liquid and gas-liquid-liquid reactors with top and bottom blowing: I. Fluid dynamic regimes // Chemical Engineering Communications. 2002. Vol. 189. Iss. 4. P. 543 – 570.

14. Mats Brämming, Bo Björkman. Avoiding Sloppy BOS Process Behavior / Mats Brämming and Bo Björkman // Iron & Steel Technology. 2010. Vol. 7. No. 11. Р. 66 – 75.

15. Brahma Deo, Aart Overbosch, Bert Snoeijer etc. Control of Slag Formation, Foaming, Slopping, and Chaos in BOF // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2013. Vol. 66. Iss. 5. Р. 543 – 554.

16. Степанов В.П. Межфазные явления в ионных солевых расплавах. – Екатеринбург: Наука, 1993. – 316 с.

17. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. – М .: Металлургия, 1968. – 312 с.

18. Ванюков А.В., Кириллин И.И., Зайцев В.Я. Двойной электрический слой на границе раздела металлургических расплавов // Цветные металлы. 1970. № 3. C. 22 – 26.

19. Шаров А.Ф., Степанов В.П. Зависимость между плотностью заряда и скачком потенциала на границе раздела жидких металлов с расплавленными солями: Труды института электрохимии УНЦ АН СССР. 1974. № 21. C. 39 – 43.

20. Семыкин С.И. Исследования в 1,5-т конвертере характера окисления примесей чугуна при подведении к сталеплавильной ванне низковольтного потенциала // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2005. Вып. 11. С. 96 – 105.