Исследование гидродинамики сталеплавильной ванны при продувке ее инертным газом
Удаление неметаллических включений из стали в шлак - процесс, который осуществляется за счёт флотации взвеси всплывающими пузырьками и ускоренного укрупнения их в образующихся потоках. Анализ влияния времени и вида продувки на захват частиц шлаком.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.03.2019 |
Размер файла | 245,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Целью настоящего исследования было проведение комплексных теоретических, лабораторных и промышленных исследований по оценке эффективности удаления неметаллических включений в промковше и определение рациональных значений интенсивности продувки, которая бы обеспечивала оптимальный размер газовых пузырьков, а также не приводила к оголению зеркала металла и захвату шлаковой фазы.
Удаление неметаллических частиц из стали при продувке инертными газами происходит благодаря их прикреплению к пузырьку на границе металл-газ. [1]
Время, необходимое для перехода неметаллических включений через межфазную границу металл - газ, может оцениваться как 10-4 - 10-6 с. Тем не менее, на практике столь значительного снижения содержания неметаллических включений при обычных режимах продувки не достигается, что следует рассматривать как подтверждение того факта, что далеко не все столкновения пузырьков с включениями приводят к их сцеплению. Кроме того, некоторая часть неметаллических включений затягивается в металлическую ванну в области бурления и выхода пузырьков из металла в шлак. [2] Во время интенсивной продувки, охватывающей весь объем жидкой ванны, в ней устанавливается режим развитой однородной и изотропной турбулентности, при которой укрупнение взвешенных частиц за счет пульсаций конвективных потоков происходит быстрее.
Важнейшим результатом продувки металлической ванны инертным газом является быстрое удаление неметаллических включений за счет интенсивного их укрупнения в потоках, обтекающих всплывающие пузырьки. Удаление неметаллических включений из стали в шлак может осуществляться за счёт флотации взвеси всплывающими пузырьками и ускоренного укрупнения их в образующихся потоках. Время быстрого градиентного укрупнения монодисперсной взвеси гр. можно определить из соотношения [1]
где n0 - количество частиц неметаллических включений; r - радиус частиц, мкм; R - радиус всплывающих пузырьков, мм; Q - расход газа, л/мин; U - скорость движения металла, м/мин.
Из этого выражения следует, что гр. линейно уменьшается с уменьшением размера пузырей и несколько в меньшей степени - с увеличением расхода газа. Соответственно рафинирующую продувку целесообразно осуществлять в режиме мелких пузырьков, равномерно распределённых по объёму расплава.
В лаборатории кафедры ММ были проведены эксперименты по продувке жидкого металла инертными газами на холодной модели (рис. 1). На экспериментах исследовалась продувка через погружную фурму и днище.
В условиях интенсивной продувки металлического расплава инертным газом теряет свое значение всплытие неметаллических включений в результате действия сил выталкивания вследствие разности плотностей металла и оксидной фазы, а также перенос включений конвективными потоками или их движение в концентрационных полях.
Рисунок 1 - Холодная модель продувки жидкого металла в ковше погружной фурмой и через днище ковша: 1 - ковш, 2 - погружная фурма, 3 - продувка через днище ковша, 4 - крышка ковша
Для определения величины захвата шлаком НВ на холодной модели вместо НВ были подобраны частицы керамзита размером от 4мм до 0,5мм. Продувку жидкости проводили вначале без керамзита, определяя необходимый расход газа для того, чтобы не открывалось зеркало металла (вода от масла) при интенсивном перемешивании жидкости и возможности получения мелких пузырей. Расход газа был выбран 2 л/мин.
Далее выясняли с какими частицами далее можно было работать. Для этого сначала брали класс частиц -4+0,5 мм, засыпали в жидкость (рис. 2) и жидкость продувалась воздухом. Оказалось, что частицы размером менее 1-1,5 мм циркулируют по жидкости, частицы более 1,5мм сразу всплывают на поверхность (и при донной, и при верхней продувке), то есть здесь оказывает влияние большое разность плотностей материала и жидкости. При уменьшении частиц, их плотность увеличивается и они в состоянии под действием газожидкостного факела движутся по объему жидкости (рис. 2).
Рисунок 2 - Влияние размера частиц крамзита на их движение в жидкости при продувке: 1 - частицы размером более 1,5 мм, 2 - частицы размером 1-1,5 мм.
Далее проводили эксперименты , выявляя какая часть частиц класса -1,5+1 мм захватывалась шлако при продувке через верхнюю фурму и днище ковша. Для этого брали одинаковую массу частиц керамзита -1,5+1мм по 9г и помещали в продувочный ковш.Проводили продувку в течение различного времени: 1,2,3 и 4 минуты. Продувка велась через 3 сопловую фурму сверху и снизу из одной точки в центре ковша через 3 отверстия по площади равные 3-сопловой фурме. После каждой минуты собирали частицы, которые при продувке как сверху, так и снизу, захватывал шлак. Результаты эксперимента представлены на рис. 3.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Рисунок 3 - Влияние времени и вида продувки на захват частиц шлаком
Из эксперимента видно, что нижняя продувка менее эффективна - это связано с тем, что газожидкостный факел мало рассредоточен по объему ковша и соответственно, частицы попадая в застойные зоны не могли достигнуть шлака.
Далее проведены были эксперименты : донная продувка велась из 3 точек, расположенных по окружности на расстоянии 120градусов друг от друга. Радиус окружности был в 2 раза меньше радиуса ковша. Расходы были как и в 1 эксперименте, площади, через которые продувалась жидкость сверху и снизу тоже не менялись. Результаты представлены на рис. 4.
Рисунок 4 - Влияние времени и вида продувки на захват частиц шлаком
Для данного эксперимента продувка через днище эффективнее, чем через верхнюю фурму, к тому же для данного случая происходит меньший отрыв шлака и попадание его в жидкость.
Список литературы
шлак сталь флотация
1. Попель С.И. Поверхностные явления в расплавах. - М.: Металлургия, 1994. - 440 с.
2. Tassot P., Reichert N. Ways of Improving Steel Quality in the Tundish // Revure de Metallurgie. - 107. - 2010. - pp. 175-185.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Влияние неметаллических включений на надежность и долговечность машин и механизмов. Классификация неметаллических включений. Влияние на загрязненность стали рафинирующих переплавов. Основные металлографические признаки неметаллических включений.
практическая работа [6,4 M], добавлен 23.01.2012Категория осевой заготовки и традиционно используемые марки стали. Конструкции прокатных станов применяемых для производства осевой заготовки, способ выплавки и розливки. Технологический процесс получения стали, внепечной продувки инертным газом.
курсовая работа [959,0 K], добавлен 15.05.2015Конструкция сталеразливочных ковшей. Устройство регулирования расхода металла. Установки для продувки стали инертным газом. Конструкция устройств для подвода газов через дно ковша. Оборудование для продувки жидкого металла порошкообразными материалами.
реферат [600,1 K], добавлен 08.02.2016Конструкция сталеразливочных ковшей. Характеристика устройства для регулирования расхода металла и установок для продувки стали инертным газом. Вакуумирование металла в выносных вакуумных камерах. Продувка жидкого металла порошкообразными материалами.
реферат [987,2 K], добавлен 05.02.2016Теоретические основы осаждения взвеси. Закономерности процесса седиментации зернистой взвеси, определение гидравлической крупности частиц взвеси. Технологическое моделирование процесса осаждения методом подобия кривых выпадения взвеси для разных вод.
реферат [855,0 K], добавлен 09.03.2011Исследование особенностей сварки и термообработки стали. Технология выплавки стали в дуговых сталеплавильных печах. Анализ порядка легирования сталей. Применение синтетического шлака и порошкообразных материалов. Расчёт ферросплавов для легирования стали.
курсовая работа [201,2 K], добавлен 16.11.2014Определение среднего состава металлошихты и количества примесей, окисляющихся по ходу продувки, расхода извести, содержания окислов железа в шлаке, количества и состава шлака в конце продувки. Расчет теплового баланса. Вычисление расхода ферросплавов.
курсовая работа [111,4 K], добавлен 19.11.2022Максимальная скорость струи на выходе из печи. Диаметр газовой струи в месте встречи с поверхностью сталеплавильной ванны. Радиус газовой струи. Распределение скорости газа по сечению потока. Определение глубины проникновения кислородной струи в ванну.
контрольная работа [144,1 K], добавлен 25.03.2009Гранулометрический и химический состав сырых шихтовых материалов. Дозирование и физико-химические основы процесса. Введение плавки. Нарушения хода печи: повышенное содержание кремния, оксида хрома и углерода, срыв подины, загрязнение слитков шлаком.
курсовая работа [78,4 K], добавлен 20.09.2013Повышение эффективности вакуумирования и расплав инертным газом. Необходимый предел содержания водорода в стали. Вакуумкамера, её установка и перемещение. Использование метода фокальных объектов для создания и усовершенствования новых устройств.
курсовая работа [102,5 K], добавлен 27.02.2012Общая характеристика стали 38Х2МЮА. Технологический процесс выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи. Химический состав шихтовых материалов, Расчёт металлошихты на 1 т металла. Материальный баланс периодов плавления и окисления (на всю плавку).
курсовая работа [48,0 K], добавлен 16.03.2014Основные параметры и константы свариваемого металла. Исследование процессов взаимодействия между металлом, газом и шлаком. Термодинамическое исследование металлургического процесса. Расчёт тепловых процессов. Расчёт распределения температур вдоль оси шва.
курсовая работа [206,7 K], добавлен 01.09.2010Состав чугуна, лома и стали. Особенности определения температуры металла в конце продувки. Методика расчета материального и теплового балансов плавки. Понятие и сущность основности конечного шлака в зависимости от показателей дефосфорации и десульфурации.
курсовая работа [260,3 K], добавлен 27.02.2010Характеристика современных сталеплавильных технологий с использованием методов внепечной обработки, которые основываются на использовании следующих технологических приемов: обработки металла вакуумом, твердыми и жидкими шлаками; продувки инертными газами.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 05.11.2011Сравнение двух технологий получения стали 20ГЛ с низким содержанием серы и фосфора в индукционной тигельной и дуговой сталеплавильной печах. Расчет расхода шихты, ферросплавов и материального баланса для технологий. Рафинирование стали второй технологии.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 07.01.2021Технологический процесс и способы вакуумной обработки стали. Конструкция и принцип работы установок для осуществления порционного и циркуляционного вакуумирования. Использование известково-глиноземистого шлака для внеагрегатной десульфурации стали.
реферат [1,7 M], добавлен 26.12.2012Обоснование параметров сталеразливочного ковша. Расчет параметров обработки стали. Определение снижения температуры металла. Расчет количества и состава неметаллических включений. Параметры вакуумной камеры. Обработка металла на установке "Ковш-печь".
курсовая работа [229,0 K], добавлен 29.10.2014Анализ влияния микроструктуры графита на свойства чугунов. Графит и механические свойства отливок. Расчет зависимости параметра формы от минимального размера учитываемых включений. Гистограмма распределения параметра формы по количеству включений.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 08.02.2013Характеристика стали 25ХГСА, расчёт материального баланса. Среднешихтовой состав и период плавления. Расчет периода плавления и окисления. Тепловой баланс. Обоснование выбора трансформатора. Расчёт времени плавки. Коэффициент теплоёмкости шлака.
курсовая работа [46,5 K], добавлен 05.01.2016Принципиальная схема процесса промывки скважин. Удаление выбуренной породы из забоя. Технологическая промывочная жидкость, ее основные функции. Буровой раствор для продувки газа. Требования к техническим растворам. Характеристика фаз промывки и продувки.
презентация [1017,6 K], добавлен 03.03.2013