Дослідження умов формування газорідинного потоку при випуску плавки з конвертера

Анотація

Дослідження умов формування газорідинного потоку при випуску плавки з конвертера базується на низькотемпературному моделюванні, спрямованому на аналіз впливу конструктивних характеристик сталевипускного каналу. Використання інертного газу (аргону) забезпечило створення захисної газової оболонки, що зменшує контакт металу з атмосферним киснем, знижуючи його вміст у потоці до 1-3%. На основі експериментів розроблено класифікацію режимів продувки та емпіричні залежності для опису взаємодії газу і рідини. Встановлено, що мінімальна концентрація кисню у газовій фазі (1-3%) досягається за витрати аргону 10-20% від максимальної. Це дозволяє підтримувати ефективність захисної оболонки на рівні 95%. Подальше збільшення витрати аргону призводить до розширення кута розкриття потоку, що негативно впливає на його організацію. Збільшення кількості продувних сопел підвищує стабільність потоку: при шести соплах концентрація кисню залишається нижчою за 10,5% навіть за високої витрати газу. Експерименти на плоскій моделі льотки виявили залежність між витратою газу, рівнем рідини та глибиною вирви. Підвищення витрати газу за умов високого рівня рідини сприяє стабільності міжфазної поверхні, тоді як зниження рівня рідини викликає збільшення глибини вирви та погіршення організації потоку. Експерименти виконувалися на лабораторному стенді, що відтворював процес випуску плавки з урахуванням геометричної та динамічної подібності. Використовувався технічно чистий аргон із вмістом кисню до 0,7%. Основними параметрами для аналізу стали витрата газу, рівень рідини, відносна глибина вирви та кут розкриття потоку. Для оцінки ефективності газової оболонки застосовувався аналіз концентрації кисню за допомогою газоаналізатора. Запропоновані оптимальні умови включають контроль витрати аргону, рівня рідини та кількості сопел. Встановлено, що витрата аргону 0,05-0,125 м³/хв забезпечує ефективний захист розплаву, а оптимальний кут розкриття потоку до 3° сприяє ефективності на рівні 92-99%. Отримані результати мають важливе практичне значення для вдосконалення процесу випуску плавки, покращення рафінування та зниження окислення сталі. Розроблені залежності дозволяють точніше визначати параметри продувки та оптимізувати конструкцію випускного каналу, підвищуючи ефективність металургійних процесів