Изучение распределения примесей в металлургическом ковше

 

В статье рассмотрены основные проблемы формулировки уравнений сохранения и замыкающих их реологических соотношений, связанных с развитием в таких системах интенсивного пульсационного движения, как взвешенных пузырьков газа, так и жидкости. Характер движения газа и жидкости в ковше, при продувке жидкого металла, определяет распределение примесей. 

Определение пути смешения и поля концентрации примесей, т.е. неметаллических включений, представляет большой теоретический и практический интерес, так как эти параметры во многом определяют качество непрерывного слитка.

В настоящее время большинство математических моделей и инженерных методов расчета движения потоков жидкость-газ-твердые частицы при обработке жидкого металла нейтральным газом основано на ряде эмпирических или полуэмпирических расчетов. Основные проблемы при формулировке уравнений сохранения и замыкающих их реологических соотношений связаны с развитием в таких системах интенсивного пульсационного движения, как взвешенных пузырьков газа, так и жидкости. В свою очередь, характер движения газа и жидкости в ковше, при продувке жидкого металла, определяет распределение примесей. В настоящее время интенсивные исследования в этом направлении проводит школа профессора Е.В.Максимова.

Процессы, протекающие в емкости после ее заполнения жидкостью, которая содержит различные примеси, можно описать разновидностями уравнения турбулентной диффузии

  

Отметим, что неконсервативность поступающих в емкость примесей учитывается дополнительным членом f (kS).

В связи с тем, что изменение концентрации при заполнении емкости происходит не только по ее длине (ширине), но и по глубине жидкой ванны уравнение (1) в этом случае принимает вид:

Отметим, что постоянную с4, которая входит в уравнение (20), можно определить специальным выбором, чтобы не нарушать граничных условий.

Проверку зависимости (20) осуществляли в ковше массой 3 тонны при продувке жидкой стали порошкообразным карбидом кальция в струе азота. Время продувки составляло 5 минут, пробы металла отбирали по  стандартной методике.

Из полученных экспериментальных данных следует (рисунок), что распределение серы по высоте слоя металла изменяется значительно и ее содержание заметно возрастает по высоте слоя. Аналогично изменяется содержание фосфора и кремния в металле. Установлено, что зависимость (20) с точностью ± 12% описывает экспериментальные данные.

 

 Изменение содержания серы в металле по высоте ковша

Рисунок 1 - Изменение содержания серы в металле по высоте ковша 

 

Литература

  1. Фет Е.П. Повышение однородности стального слитка и равномерности распределения в нем примесей: дисс… канд. техн наук. – Караганда, 2004. – 112 с.
  2. Максимов Е.В., Фет Е.П., Щерба В.С. и др. Влияние автоколебательного режима заполнения кристаллизатора на процесс теплообмена. // Промышленность Казахстана. – - № 4. – С. 88-89.
Фамилия автора: Ж.К.Камбаров 
Год: 2011
Город: Павлодар
Яндекс.Метрика