автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Особенности механизма перемеживания жидкой ванны с разработкой режима интенсификации процесса в ковше и повышения выхода годного металла

ШЗЛШУТ НАЦШШЫЮГО ЦЕНТРА ПО

.'-о

ШЖЕКСШЙ ПЕРЕРАБОТКЕ КЗшРЛЛЬНОГО СЕРЬЯ РЕСПУБЛШШ

^ ЮЗАХСИН

■•"5 /

На правах рукописи

ЩЕА- ШКТСР СЕГ^ЕКОКЯ

стзетост иехкпивма перешшжш тлхоя ваши с р.тзрлеотгл-л

рех1"1а 1штеисмиклцян процесса 8 коезе и побшеноя выхода годного металла

05.16.02 -Металлургия черных металлов

Л В Т О Р Е О Е Р Л Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Караганда. 1323 год

Работа выполнена в Химико-металлургическом институте Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Респуолики Казахстан к АО "йспат-Кармет" Научны?: руководитель: доктор технических наук, профессор

Е.В.Максимов Официальные оппоненты: •

лектор технически каук, профессор С. (.:. ТлеугеЗулов; кандидат технически-; наук,с.к.с. А.А.Бабекга

Ведущая организация:

АО "Казчерметазтоматкка"

Задита состоится " 1/к>ия 1995 года в 14 часов ка заседании специализированного Совета К.53.40.01. при Хшкш-металлургичес-коы институте по адрессу 470032, г. Караганда, ул. Ерыекова, 63.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Хинико-ыеталлурги-ческого института

Автореферат разослан "11 " 1995 года

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук,,, с.н.с.

Н.З. Балтынова

' - 3 -

OSйщ XAFAKTEF-HCBS'vA РШЭШ Актуальность работы. В настоящее время игроков распространение получила знепечная обработка'металла в козае, позволяющая повысить его качество и выход годного; При зтсн значительное количество мвтаялла обрабатывается - продувкой нейтральным газом сверху. В зт1сх условиях к числу актуа-гънш проблем, требующк глубокого изучения,, относятся закэвомерзозти взашэдействкя газовик струн со слоем жидкости.

Известно, что з система кяккость- ras возникая? кзоднород-к ;сти, йр1Шодясие к локализации фивкчесгек. процессов перекоса и яаоа'яертаусше- зкутренккмк пространственней иеттаЗами, которые определится геэигтрпей систем!:' н ее физико-хш зкести . свойства;«. Транспорт ге^ест"а з знерпгк к этой поверхности во многом определи»? скорость кзкевенкя температуры, плотности я других ;:грдоетроз. 3 свсш очередь, неоднородности гетерогенной системы сСуатозлгпгют флу;ггуавтш таких велики как ттгаература лпдгхстн, сй плотность, тнпентоадгя в ней яекгтанлнческн:; включен:;,";, к др.

Следовательно, только глубокое и&узяшв ycjomrxc'r?v. слота-i/ci с ль'лзлением определяв",«;-; плр~>зтров пошзеллгг уепезпю управлять процессом перм/гзкьанвя.

В специальной литературе :::.^стсп много рлЬот по иосг-здсвавш« mxcHm'? йроншаоьекня струк газа з гзеисув взняу и его влияния ка процесс перемешивания. ■' Достаточно подробно неучено ?лияш:? йггптэ-кс'хашгческкх свойств гага к параметров б - слое йвдвэс:;: на с-го продувку. Олаа-сэ, ва иззГвггдша, требуют тщательного изу-ч^кнг; ззкэксмгркостя 'влияния турбулентности газового зотокь к степс-пи его рг,зномзгности {локальности) воздействия на слой глд-;сэсгл, из мечпнкгм яереыепизания гз»дкоп • ванны. Отсутствие- ?тй>: дазпшх аатрудкяе? сСк;снение ряда явлений, сопутствущих обра^о-зазга и звнхонкл) гг^онк пузырей в слое жидкости.

Выявление указаяпьк закономерностей откроет новые возмат-

- 4 -

>

ности для совершенствования процесса обработки стали в ковше нейтральными газами.

. Основные научные результаты - и практические рекомендации, установленные ня основе проведенных промышленных испытаний, получены при выполнении научно-исследовательских работ йшкко-металлургического . института НЦ КШС РК с Карагандинским металлургическим комбинатом (АО."КСПАТ-.КарМет''),1йб~?ТГ."57

,.Цель работы: : .Исследование механизма взаимодействия турбулентной струи газа со слоем жидкости и совершенствование процесса перемешивания стали в ковше при продувке нейтралькьш газом сверху. <

.Основные задачи работы: '

- исследование особенностей формирования газовой каверны в слое адкости под воздействием турбулентной струи газа;

- изучение влияния параметров струи газа и фурмы на механизм образования волн и всплесков в жидкой, ванне;

- исследование особенностей формирования и распределения в объеме слоя жидкости газовых пузырей при продувке сверху;

- выявление оптимальной глубины погружения" фурмы в жидкую ванну;

- изучение поля температур'в кокгз при продувке металла, турбулентными струями;

- разработка фурма и режима продувки металла в ковае сверху, обеспечивавших снижение колебаний химического состава металла.

Научная новизна работа:

- впервые выявлено влияние степени турбулентности газовой струи на размеры и форму газовой каверны;

- учет степени равномерности или локальности воздействия газоьо-

<

го потока ка глубину проникновения струи газа в слой кидкости и получении соответствующей математической зависимости;

- обнаружение тесной связи между турбулентностью газовой струи и количеством, размерами пузырей, а тайне их распределением в сдое

нидкости;

- установление . взаимосвязи между степенью турбулентности струи газа и высотой волн ' и всплесков в хндкой ванне; - показано, что повышение степени турбулентности газовой струи снняает время перемешивания и потери тепла з ковше с металлом., .

Прзктичесгая ценность-. - ;• -

Получение. в результате проведенного исследования новые данные о механизме взаимодействия турбулентной струи газа со слоен кизростй позволили разработать новые фурма и река; продуйки металла в ковше нейтральными газами. Разработка внедрена з производство в конвертерной цехе Карагандинского металлургичесгшго комбината ( АО "35СПАТ'-КарМет^Получен экономический эффект в суше 135602 руб. и 2071293 тенге, тюля автора составляет 507.. Апробация работы. " • ! .

Основные результаты работы доложены на:

- Всесоюзной научно-технической конференции 'Металл и технический прогресс". Н.,1587 г.; -

- межотраслевой научно-практической; конференции "Рациональное использование промышленных отходов з. регионе". Караганда, 1989г.

- Международном симпозиуме "Проблемы экологии в металлургическом

и!-',

производстве - "80". Мариуполь,'1900г. г

- научно-технической конференций "Теория и технология прозводс-тва чугуна и стали".'Липецк, ÍQ95r. V'

.-. Публикации. .... . ' 4 .,;.v : ; .

'Основное содержание дассертации опубликована з 9 работах. Структура и обьем диссертации.'. " Диссертация изложена на 113 стр. нагпшоппспого текста, включая 37 рисунков и б, таблиц, я состоит из введения, 4 глав, списка литературы из 107 наименований отечественных и зарубежных ■язторов, приложения.

содер^ян работы

Во введении обосновывается алгуадькостъ работы, определена новизна поставленных задач и сформулированы основные положения диссертационной работа,.ьыносимыб на защиту.

В первой главе даа краткий .-^¿лиз состояния вопроса. Показано, что, по современным представлениям, процесс перемешивания 5«щкой ванны сверху с первую очередь определяется скорость» газовой струп :: погруае®ю.ч фурьги в слой :,"тдкссти.

Однако, ¡п,;е:огсл 'данные-, кз- ке^ааизм воздействия струи газа на слон зд^кссхи и на процесс ее яергиейкзаюш влияют ре:;жл двиг.енил газа л условии ввагподейсгзш газового потока с костко.

В связи с зтвм на первый план виступшп' вопросы о закономерности развития газовой каверны (полости) в слое дадкости, во многом определящей эффективность .процесса перемешпзанил. Пои этом необходимо учитывать особенности образования, формирования н распределения газовых пузырей в объеме жидкой ванны.

Во второй главе. рассштрены особенности механизма формирования зоны продувки.,8кспериментальиая часть исследования проведена на лабораторной модели 3GO тонного ¡Ьзпа. Измерение скорости газового потока производили с помощью; трубок Пито-Прачдтля и стандартных насадок. В работе-использовали сопла круглой, щеле-аидной, серповидной, форш, а также трубки с зазихрителяш. В качестве газа служили 'воздух, гелий, аргон и водород. Степень турбулентности газовой струи определяли по известной зависимости!

ivlf 1й{ У (1)

где V - среднее абсолютное значение поперечной пульсационной скорости; "0 - среднее абсолютное значение продольной (осевой) скорости потока.

Выявлено, ''что -влияние степени турбулентности на глубину проникновения струи газа в жидкость носит экстре?,1злъньш характер, рксЛ.

70

£0

50

40

зО 20

4

а 11 а

О

Й

У

Ъ.Г

А 8 42 43 20 ' 2Н £}%

.Рис.1. Влияние степени турбулентности газовой струи на глубину ее проникновения з слой гзтдкостп

Так, при повышении степени турбулентности газовой струи до 162, т.е. при использовании круглых й целевидных'сопел, когда поперечная состазляшгя скорости газа изменяется незначительно.

происходит значительное вгглубленке струи газа Б слой кидкостп, рис л. кривая ав. .дадьнсй'зий рост схешг»; турсудотостя струи газа происходит ' щгяерехедр 1иА сопха с гавкхрителз»!н. В этом случен птм лпипшегел екопость гага г поперечг:с:л кзлравлекг.: стру;;. й крззсходит зкачигедплюе снижение глубины проникновений газовой струн в ;-зщку» ванну, рьоЛ; крнсвя ВС.

В обобщенном воде все полученнне результаты по квутеюю глубины пролтювешг струи газа I- ,:удку» ванну ут быть с паролей точностью(¿7/;) опкеанк следу зависимость»:

, (2)

где Ss^Stí- плотности струи газа и зхпдксстл: V - скорость газа; g - ускорение силы ишеств.

Характерно, что с увеличением диаметра сопла отношение глубины прошкйогэщи етруи газа в жидкость к диаметру каверны и взрхкой оо часги ушаьеается. Так, при использовании сопел диа-uc-tpoM.4,6,8,40 и 80 юл оно соответственно составило 2,77; 2,04; 1.70; 1,53; и 1,19 при расходе газа , равном 0,032 мй/с. Показало, что зависимость изменения диаметра газовой каверны.в участке-слоя, где струя газа взаимодействует с адкостью, т.е. в верхней части каверны при увеличении диаметра сопел, носи? линейный характер, Изменение диаметра в нижней конусообразной части каверкы от диаметра сопла косит нелинейный характер. По-видимому, па конфигурацию и размеры нижней части каверкы оказывают влияние пузыри, которые образуются при взаимодействии потока газа с жидкостью и оказывают воздействие на ншшие слои.

В ходе зкепирементов установлено, что глубину лроншзо-

гонип струн газа в слой гггскостя целесообразно связывать не о диаметром (размэрсяг) сопла, а с отношением поверхности слоя жидкости (Бел) к площади ссллд'(Бс)Выявлено, что глубина про-

8ИКП020НЗЯ газспой струн в гладкость значительно возрастает при огксг-л;п;т 10000. Дальнейшее пспг;:;:еиие

золичигш 5СЛ/3С прзкгвп«0!т пс влип;-? на глубину проникновения струп в едкость.

Установлено, что если скорость гага :г стпог.^тю скл:;,н-

воот идентичнее влияние на объем (рис 12), то

мэнекле ее объема от степени турбулонтпостп г.г.'^ог.сй струи ¡¡ссит иной характер, ркс.З.

■■''.'.'.см"

__!_1__(_I_«_!____

80 т {60 200 540 280

{соо то зооо то ш вооо -?соо

Рис. 2. Зависимость объема газовой каверна от сксгссти галс-нон стоун (1) и зтнегг'яия $сл (2): 0Г'О,С0-ЗЙ к /с, -0.

\4см3

го -

-16 -12 -

8 -

к __„__________.________

к 8 42 {6 20 гн гвЕ,%:

Рис.3. Влияние степени турбулентности газовой струи на объем каверны: 0г»0,0032 ¡//с ;

Цри этом с увеличением степени турбулентности струи происходит зайетное повышение объема газовой каверны,, так как сильно увеличиваются ее размеры в поперечном направлении.'

Анализ исследованых параметров показал, .что обработка экспериментальных данных может вестись в форме:

- ъ«* + &

Размеры каверны в ее' верхней и нижней частях можно определить-.из рис.4.

Как показывают проведенные зксперементы, высота волны з модели ковша значительно увеличивается при повышении скорости газа до 300 м /с. Дальнейший рост скорости газа практически не оказывает влияния на высоту волны, если фурма не заглублена з слой жидкости. С увеличением погружения фурмы в жидкую ванну высота волны растет значительно.

Рис.4. Зависимость диаметра каверны в верхней части (1) и в нижней части (2) от глубины погружения фурмы в слой жидкости: Н - высота слоя; о-г/е»8мм: а -6; X -4.

Это можно объяснить тем , что при погружении фурма в слой хяа-кости увеличивается объем газовой каверны, что приводит к псеы-

иенио высоты волны. Установлено, что скорость газовой струи, как и параметр (Зсл/Зс). носят ограниченный характер при определении высоты волны. Значительное .влияние на высоту болн и всплесков, а последние оказывают решающее воздействие на потери металла при его выбросах из . ковиа, имеет глубина погружения фурмы-в слой жидкости. Зксперементы, проведенные на лабораторной установке, показывают, что при погружении фурш в шдаасть ка расстояние до 120-130 ым Еысота волны резко увеличивается, а высота Есплескоь растег незначительно. Характерно, что при этом высота всплесков оказывается намного больше, чем высота волк. После этого с повы-вением глубины погружения фурш Еысота волны хотя и увеличивается.' но уже значительно, меньше, а высота всплесков практически остается неизменной.5 Ври атом Еысота всплесков становится меньше, чем высота волны.

Однако, чрезмерное погружение фурмы в слой жидкости тоже нецелесообразно, так как при превышении критической глубины высота всплесков не изменяется, а стойкость фурмы зачетно понижается. Как показали зксперементы, погружение фурш на половину глубины ванны является оптимальным вариантом. ,

Нами выявлено, что, кроне глубины погружения фурмы определяющее влияние на высоту волн и всплесков оказывает степень турбулентности газовой струи. В этом случае с увеличением турбулентности происходит рост высоты волны и снижение высоты всплесков. В этой связи степень турбулентности газовой струи и величина погружения фурмы в жидкую.ванну'оказывает аналогичное влияние на процесс продувки. .:.."■'■

Третья глава содержит информацию ■ об исследовании процесса1 перемеыевания жидкой ванны сильно турбулентными струями. В ходе исследования выявлены зависимости времени перемешивания жидкости

от глубины проникновения струи газа з жидкость и от объема газовой каверны. Как з первом случае, так и во втором при увеличении указанных параметров время перемешивания плавно снижается. Зто свидетельствует о том, что не только-длина'газовой каверны определяет ' эффективность процесса перемеаивания, как это принято в настоящее время, но и ее поперечные размеры, а следовательно, объём каверны,-как показывают проведенные эксперименты.

' Следует отметить, что в настоящее время многие исследователи связывают эффективность процесса продувки жидкой ванны с использованием высокоскоростных газовых Струй. На наз взгляд, ото направление имеет серьезные недостатки. Во-дервьч.. использование сверхзву;совых струй требует дополнительных затрат на газодуть-езые установки высокого давления, во-вторых, возникает необходимость борьбы с шумом, который оказывает болызое отрицательное воздействие на • • луживаадий персонал. Как показывал;? проведенные эксперименты, более объективным параметром процесса продувки является не скорость газовой струя, а степень ее турбулентности.

В' этой связи становится понятным снижение времени перемепи-ваяия при сверхзвуковой продувке, так как при этом гговьзпается степень турбулентности струи з результате появления скачков плотности по ее длине и, хотя глубина проникновения в жидкость такси струи несколько меньше, чем дозвуковой, но заметно увеличивается диаметр газовой каверны в ее верхней части л, следовательно, ее объем в целом, что и вызывает снижение времени пере1 -кивания. Естественно, что при увеличении степени турбулентности газовой струи повышается скорость поперечной составляющей струи, что и приводит к снижению высоты всплесков. Таким образом, время перемешивания целесообразно снижать не за счет увеличения скорости газа, а в результате повышения степени турбулент-

кости.

Значительное влияние на время перемешивания слоя жидкости оказывает погружение фурмы в жидкую ванну. Установлено, что глубокое погружение фурмы в жидкую ванну, когда отношение -Скг/И>

4 "

>0,5-0,6, становится нецелесообразным. В данном случае, хотя происходит заметное повышение еысоть! волны, но зто практически не влияет на. время перемешивания, рис.5. Из экспериментальных данных следует, что высота волны оказывает существенное влияние на время перемешивания в определенном интервале значений: от 10• до 50 мм. При небольших высота;: волн (до 10 мм) они сказывают незначительное воздействие на гидродинамику етдкой ванны и на процесс перемешивания.

отношения при¿-¿^ =80 ко,;; х -40; о -целевое- сопло 5x0,6 мм.

Значительное увеличение биооты волны, как показывают зкспе-р:менты, также практически не о;сазываэт влияния на перемешивание жидкой ванны. Последнее мсхно объяснить тем, что при продувке жидкости в относительно узкой емкости, каковыми, в сущности, являются и металлургические ковши, происходит отражение волн от стенок емкости и наложение их на набегающие волны, что отрицательно сказывается на премезьчвании жидкости. Следовательно, перемешивание ¡гадкой ванны только за счет энергии струн газа имеет свои ограничения, и необходимо для интенсификации процесса', пяфе использовать энергия пузырьков газа.

В ходе проведенных экспериментов было" обнаружено, что чем больше размеры используемого при продувке сопла, тем крупнее газовые пузыри, которые формируются в жидкой ванне. Причем, образование пузырен зафиксировано только в нижней части газовой каверны. При тех же параметрах продувки переход на сопла меньшего диаметра приводит к увеличению числа и уменьшении размеров пузырей. Участок образования пузырей увеличивается и занимает всю поверхность газовой каверна, что заметно повивает равномерность обработки слоя кидкости газа.' Последнее требует поиска не толь ¡со оптимального размера сопла; но и его конфигурации, других технологических решений для увеличения турбулентности газовой струг!.

Следует особо отметить, что при преходе на целевые, серповидные и сопла с заверителями процессы образования пузырей и премешивания жидкой ванны имеют ряд особенностей. Так. при использовании целевых и серповидных сопел образование пузырей начинается, так ~>е, как и у круглых сопел, с нижней части газовой каверны, а затем, с увеличением расхода газа или заглублением фурмы, линь по одной из половин ¡саверны. При дальнейшем повыяе-шгл расхода (скорости) газа образование пузырей происходит пс

всей поверхности газовой каверны.. Размеры пузырей при использовании указанных фурм значительно меньше, чем при работе на круглом сопле. Наиболее мелкие пузыри формируются при использовании сопла с заверителем.

. Проведенные эксперименты показали, что скорость движения одиночных пузырек и пузырей, дви^пщхся б группе, значительно различаются. При этом скорость движения пузырей определяли относительно стенок модели ковша. Существует мнение, что с увеличении скорости струи гага'крупность пузырей повышается однозначно, то есть происходят слияние мелких пузырьков в крупные. Однако, как правило, в начальной стадии продувки формируются более крупные пузыри, которые в оновном разрушаются на границе нижней части газовал казерна-жидкость. В свою очередь, мелкие пузыри, поднимаясь вверх, соприкасаются и, сливаясь, образуют крупные пузы-.ри. Установлено, что если скорость движения мелких пузырьков в основном не превышает .0.5 м/с, то скорость крупных пузырей достигает 4м/с. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что повышение степени турбулентности струи газа приводит к заметному уменьшения размеров пузырей и снижению, времени перемешивания жидкой ванны, рис.6:

Значительное снижение размеров пузырей можно'объяснить тем,, что при повышении поперечной составляющей скорости газа интенсифицируется процесс премешивания, а это вызывает сильное разруше-' ние пузырей. •

При этом впервые обнаружено, что увеличение степени турбулентности газовой струи заметно повышает количество пузырей,

движущихся от центра ковша к периферии. Последнее положительно

« •

сказывается на качество перемешивания жидкой ванны и, естественно,' на удалении из нее неметаллических примесей.

«О -

Ш -

.£0 .

М -

20 -О _

4 3 ¿2 15 20 24 28 ЕЛ :

Рис.6. Влияние степени турбулентности газовой струи.на нре-1/.я переыешванкя гаадюй вавнь'гО-йг =0,0032 м /с; © -0,0014.

Установлено, что пузырьки, диаметр которых меньше^ 1мм, имеют сферическую форму. Газовые пузыри размерами-,ст 2 до 15мм змэ-в? плоскую форму типа .эллипсоида,. при этом, поднимаясь вверх, они соЕерсззб? колебательное двихехше." Пузыри, характерный разыер которых больге "15мм, обладают сферической салкой и поднимаются 'с постоянной сксростьп. • • ."";■, .'

" ■.. Выявлена оптимальная длина зазихрителя, обеспечивзщая ии-ша»алышэ гкдравяичесжс потери и достаточную, степень закрутки газового потека. Так, , оптимальное время переменивания жидкой ванны было достетнуто при длине завихрителя, равной ¿калибрам. Если длина завихрителн оказывается больше 7 калибров, то значи-

о

1 1 1 I

тельно возрастает перепад давления газа на завихрителе, а время перемешивания жидкой ванны увеличивается. Когда длина завихрите-ля меньше 4 калибров, снижается степень закрутки газовой струи, то есть уменьшается степень ее турбулентности, что увеличивает время перемешивания жидкой ванны.

В четвертой главе приведены результаты промышленных плавок при продувке стали азотом в 300 тонных ковшах. На опытных и сравнительных плавках контролировали все необходимые параметры процесса плавки. Замер температуры в ковше проводили до и после продувки металла, так же, как отбор проб металла и шлака для химического анализа и образцов металла на всех этапах передела для газового, металлографического анализов и механических испытаний. Во время испытаний контролировали стойкость фурм и закозленность ковшей. В качестве' сравнительных использовали плавки, продутые обычным круглым соплом.

■ Первую серию опытно-промышленных плавок провели с использованием заверителя с шагом спирали Э/й =2, длиной 250мм. Фурму опускали в ковш на всю высоту, завихритель устанавливали в сопле фурмы.

При проведении опытных плавок было установлено, что использование турбулентного закрученного потока газа позволяет значит тельно повысить/стойкость фурмы. ' табл.1. Следует отметить, что использование указанных завихрителей позволило получить степень турбулентности газовых струй до 18-20%. Как было отмечено нами ранее, это связано с интенсификацией теплообмена между турбулентным закрученным газовым потоком и стенкой трубы.•

Установлено, что использование турбулентных закрученных струй вызывает снижений объема застойных зон в ковше, в которых

Таблица 1.

Стойкость обычной л статной фурм

Конструкция фурмы !

Стойкость фурмы

Количество плавок | В % к стойкости | , круглой фурмы

_и_

Круглая фурма • ■ .14 'Хурма с завихрителем - 23

1002 164% .

образуются затвердевшие массы металла и шлака. !э табл.г.. видно, что при продувке через фурму с ■завихрителем, по сравнению с обычной круглой фурмой, количество затвердевшей массы металла и клака в ковиэ, и количество ковшей с образованием такой массы значительно снизилось, а количество, чистых ковшей заметно возросло. При. этом выход годного■металла увеличился на 0.3 7..

Таблица 2.

Характеристика состояния ковшей

|Кол-во|Закоз- | Закозлен- |Скрап,|Скрап,IКол-во чис-

Конструкция|плавок|лен-тъ, | ность, |кол-во 1 7. |тых ковшей,

фурмы | |кол-во |_■ |плавок) |_

| |плавок | т | X | | I | X

Круглая 127 70 63.5 55.12 53 41,73 4 3.15 фурма

Фурма с за- 75 20 14,0 26,67 47 62.67 8 10.67 вихрителем

Показано, что продувка металла в ковше турбулентными струями способствует выравниванию его химического состава.

В ходе проведения опытных плавок было установлено, что.при продувке металла турбулентными замучанными струями азота потери тепла в ковше меньше,' чем при использован;»! круглой фур'^ы. Так, при повышении степени турбулентности гагевьк струй с 4 до 20% потери тепла в ковзе снижаются до 8-20° .С.

Зто можно объяснить тем, что прохождение газовой стру: в трубе через завихритель вызывает дополнительный нагрев газа.

. Зко::одический аффект от вьеярэнйя в производство этой исследования составил 1366G2 руб.

' Втору» серию пЕШыгженшшх испытаний провели с вави:;р.¡толем газового потока, оЗзспечавагкцин степень турбулентности струи до

24%. С этой целью были изготовлены завихрители с сагом спирали,

' i

разным двум, которые были устаяоглага ь нигней чхят фурмы. При это:-! длину зазихрнтеля'.изменяли от. 4 до 7 кглиЗооз. Глубина погружения фурмы в мзталл составлял- 0,5-0,5 глубины ;::идксй ь kobes.Испытания проведены на 600 шишках

На опытных и -сравнительных планах контролгрэг-зли степэнь аа-металливакгп кошей, анализировали фЕкссры, вли:,:о2>;е на их са-козлёкие. -.••"-.-'.

При использовании фурм, обесяечявсэдих' вадазнуа турбулентность газовой-струи, были получены слс-дуюлие результаты. Количество заметалленых ковпэй составило 62,5%, «совсек со скрапом -29,2%., чистых • ковпей - 8,3%. Средняя масса "козл-у составила 0,39 т/плавку.

При продувке металла через обычную круглую фурму количество i

заметалленых коваей составило 76,72,. ковшей со скрапом - 14,4%, чистых ковшей - 8,9%. Следует отметить, что средняя масса "коз-

ла" значительно Еорросла и составила 0,76 т/плавку. Б результата

использования указанной конструкции завихрителя и его располсж-инп в фурме, а такте разработанного релима продув:п1» зконсптсес-Г'М-скх составил 2071293 тенге.

1. Установлено, что при продувк? г.игдксй сверлу с по-

лл.:он;:с;: степс-;:;: турбулентности гатс-ой глубп:;я глзсьсй

"¡гсгркц у,г?нь:?П9Тся, а ее диаметр уеол;г4И5й?гся. Ерп этом сшгса-&гсл рост высот?.' волны и значительно уменьсг*тся гкгота всплесков.

Вмязгеьв, что сЗър;.! газовой касгрны при иродувхе сверху растет, когда отношение поверхности слсл :"!дкге?и ^ с'зп'эй клозазл сопел (Зс) упелйчпзаэтсл до 10303, дальнекг;еэ его повя-":-пте ке влияет на рагнери каг-трн:.

3. Получены егшкскмостл для определения гдуОипы газовой ко-зерпы и ее объема от параметров струи газа, слоя гн&кост:? при. продувке тайкой ванны сверху.'' Собственные и приведенные в литератур- "пспер'.'Л'.еитальные данные подтвергдаэт щ надегзостъ л хо-регуэ точнее?*-.

Л. Вяергиэ ейлрухено, что при повышении степени турбулентности струи газа увеличивается г-олпчество пузырей, дв-.г^пвися бт центральной части валки г: 1гер::!..?р;:п. При этом значительно повышается тадг-чоетво пугкрей и -гамотш сзпкгзтся их размеры. Ука-огаввв факторы способствуют интенскзнсиу п рэЕксигрноиу пере?зе-

Г-иЗЛГЛ СЛОЯ ЯРКОСТИ.

5. Показгно, что при вебогьвих высотах волн (до 10 мм) они ояагызизт незначительное агиание на вреыз первдезязаша. Уведи-

-ре-

чение высоты волн свыше 50 ш такие оказывает слабое воздействие на процесс перемешивания жидкой ванны.

6. Повышение степени турбулентности газовой.струи приводит к снижению Бремени перемешивания жидкой ванны и потерь тепла в ковше. •

7. Выявлена оптимальная глубина покружения фурмы в жидкую ванну, когда отношение hasr/H =0,5-0,6. В этом случае стойкость фурмы оказывается высокой, Еысота волн ; оптимальной, высота всплесков небольшой, а время перемешивания приближается к минимальному.

8. Разработана новач " фурма и режим продувки стали в ¡гавзе инертным газом, обеспечивающие Еысокое качество металла, снижение потерь тепла в коЕше к- повышение выхода годного металла. Так, потери тепла в ковше снижаются на 8-20°С, а средняя величина массы "козла" в ковше уменьшается - с 0,76 т/плавку до 0,39 т/плавку. •.

Основное содержание диссертации опубликовано" в следуюзия работах: ' . . ' ■

1. Максимов Е.В., Торговец А.К., Щерба B.C. и др. Изучение характера взаимодействия газовой струи с жидкой ванны на холодной модели. Межвузовский сборник научных трудов "Технология производства и обработки стали". Алма-Ата, 1987.С.115-119.

2. Максимов Е.В., Бухрлкова Э.П., Торговец А.К., Максимов В.И., Щерба B.C. и др. Новая фурма для внепечной обработки стали в ковше. Бюллетень "Черметинформация". 1988.N11.С.32-35.

3. Изместъева O.A., Бухрлкова Э.П., Щерба B.C. Исследование гидродинамики жидкой ванны при продувке газовыми струями. Сборник научных трудов "Совершенствование технологических процессов литейно-металлургического производства". Кашганда. 1983.С. 32-33.

4. Изместьева O.A., Торговец A.K., Щерба B.C., и др. Промилле кные испытания фурш с заверителем газового потека для Енепечной обработки стали "Рациональное использование промкзлан • кь;.ч отходов в регионе'!.. Тез.доклалсз межотраслевой научно-ирак-тзпеской конференции. Караганда, 1939.С.-1?.

5. IfejccHKOS E.S., Лзмёспеза O.A., Торговец д.К., Щерба B.C., и др. Зур.ыа с гсз:крит9лем газового потока для зяепечяо'« сбра^спс: став;. Сталь. 1990.N3.С.53-54.

о. "акспуоз Е.З., Изместьеза O.A., герба B.C., п до. Сокращен;;;- потерь металла при внепечясй обработке crerot ч когхе. "Проблеш экзл>гкя в металлургическом пропзвояетзе". Тзо. ¿складов к«суйлоод!1сго стяюзиума. Мариуполь. 1990.С.63-03.

7. A.C. 17492-10 (СССР). «зуриа. Ah' КагССР. А::?, "зобрет. Максимов Е.З..Тсогозец А.К., Леыэсть-;ла O.A., B.C. и др.' Опубл. "Зэлл.лзобр.". IS92. N27.

8. *5гкскюв E.B., Торговец А.К., местаева O.A., Церба З.С. Определение ультразвуковым.методсм эффективности продувки расплава в ковше разом через Фурму с зазихрятелем. Ста». 1994. НИ. С. 28-29.

9. Изместьева O.A., Максимов Е.В., Щерба B.C., Смаилов С.А. Влияние закрученного газового потока на массссбнен в хидкел вал--не. "Теория и технология производства чугуна и стали". Тез.докладов научно-технической конференции. Липецк, 1995.С.49.

ТУЙ1НДЕМЕ

иоль.ин "(^ара металлдар металлургиясы" мамандыры бойынша техника рылымдарыньщ кандидаты рылыми дэрежесмалуга усыныл-ган Виктор Семенович Щербащщ" Еарамды металл еырымын кэбей-ту мек отожаудагы процесса пнтенскфикацпялау режима к жузеге асыру уш1н сукык ваннакы араластыру механизм1и1^ ерекиел1к-тер!" диссертациялык жумысы.

Диссертациялык аашькзта оа'шк ьаянааы. уст!нен урлетен кезце газ а?ымы турбулентт!к ¿¡эрежесШн, кетер!лу1 газ ка-вернасы тере^цПн таяедататыны , диаметр1н улкейтетШ.со-нымен барге тол^ын бтклиП есу!п кИйрейтетШ жэке шалшу би!»ст1г1н едэу!р азайтатыны аньпугалран'. Сушь; ваннаны уст!нен урлетен кезде суйщ ^абаты мен газ а?ымы параметрдер1не бай-ланысты газ казернасы 'терецд1г1н гзне келем1н аны^тау уп!н математикалы^ тэуелдШктер альютан.

■ Газ агымы турбулентт1к дэрежес! артг^ан кезде ваннаны^ орта-сынан шет1не дейан ^озралатын кеп1рш1ктердЦ мэлшер! кабейет1нз тзгнвш рет табылран. Еул кезде кеп1рш1ктер мелшер! едзугркобей-ед! жене елшемдер! елеула турде азаядн. Газ арамы турбулектт1к дарежес1н есхру отожаудьщ жылуын жоралту' мен суйык ваннаны ара-ластыру уа^ытыназайтура со^тыратьшы керсет1лген.Нарамды металл шнашн вс1рдмен '^атар металл сапасын аса -арттыратын отожау-даны болатты инертгазбен урлеу режимдары 1ске асырылгач лэне иада фурма даярлаетан.

Караганды, 1996

AUTHOR'S ASSIBACt

The dissertation work of Shcherba Victor Semenovich "Peculiarities of the liquid bath mixing mechanism with the development of the intensification process conditions in a ladle and the raise of the suitable metal yield" for a candidate's of technical'sciences degree by speciality 05.16.02 - "Metallurgy of ferrous metals".

t

In the thesis it is established that at blowing of a liquid bath from above with the increase of the degree of the gas jet turbulence the depth of the gas cavity is decreased but its diameter -is increased; here vfith, there is reduced the growth of the v:ave height and there is considerably decreased the height of splashes. There are obtained mathematical dependencies for determination of the depth of the gas cavity and it volume on parameters of the gas jet and the bed of liquid by blowing of the fluid bath from above. For the first time it is discovered that at the turbulence degree raise of the gas jet there is increased the amount of bubbles moving from a central part of the bath to periphery. Here with, there is conciderably raised the quantity of bubbles and there are markedly reduced their sloes. It is shown that the raise of the turbulence degree of the gas jet leads to decrease of the mixing time of the fluid bath and heat losses in the ladle. There is developed a new tuyere and the regimes of steel blovdng in the ladle bv inert gas providing the high quality of metal and raise of the suitable metal yield.

KARAGANDA, 19SS