Сало Е.В.

Днепродзержинский государственный технический университет

ПЛАВЛЕНИЕ ЛОМА

ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКЕ КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЫ.

Комбинированная продувка создает ряд благоприятных особенностей в работе конвертера, обеспечивая большое число реакционных зон и большую межфазную поверхность контакта кислородных струй с металлом. Это повышает скорость окисления углерода, улучшает перемешивание ванны, что влечет за собой сокращение длительности процесса плавления. Вместе с тем в отдаленных от реакционных зон участках конвертерной ванны расплавление лома затруднено. Таким образом, представляет значительный практический и научный интерес задача определения длительности расплавления лома в конвертере.

Учитывая, что блюм или пресспакет являются наиболее тяжелыми и крупными кусками в составе заваливаемой шихты, то по длительности их расплавления можно оценить время плавления всей шихты.

Исследована кинетика плавления лома, который в расчетах представлен в форме пластины, находящейся на границе реакционной и застойной зон в процессе комбинированной продувки конвертерной ванны.

Численное исследование плавления лома осуществляли при различных скоростях обтекания куска лома расплавом и начальных температурах заваленного лома. При разработке математической модели процесса плавления лома учитывали тепловой (намораживание и плавление оболочки расплава на поверхности лома) и диффузионный периоды плавления.

Тепловой режим описывается нестационарным одномерным уравнением теплопроводности с двумя внешними движущимися границами (кусок лома с обеих сторон омывается различными потоками расплава различной интенсивности и температуры). Полагаем, что теплофизические характеристики стального лома зависят от температуры, а намерзшего слоя расплава и жидкого расплава- не зависят.

Проведены расчеты кинетики плавления стального лома в виде: 1- блюминговой обрези размером 400х400х850 мм: 2- пресспакетов размером 700х1000х1800 мм.

В связи с тем, что в металлургии часто прибегают к предварительному подогреву лома, начальная температура которого при продувке значительно влияет на тепловую работу конвертера, расчеты проведены при начальных температурах заваленного лома в диапазоне от 0 до С, свыше которой лом нагревать не рекомендуется из-за резкого увеличения длительности подогрева и возможности появления жидкой высокоокисленной фазы металла.

В результате расчетов установлена линейная зависимость времени плавления блюма, находящегося между реакционной и застойной зонами, от начальной температуры при различных скоростях обтекания потоками расплава.

Увеличение температуры с 0 до С приводит к уменьшению длительности плавления с 207 до 122 с при 0.8 и 2.5 м/с, со 192 до 104 с при скоростях 1.0 и 5.0 м/с, со 169 до 99 при 1.4 и 10.0 м/с. Более сложный характер эта зависимость имеет в случае плавления пресспакетов, что в первую очередь обусловлено значительным влиянием температуры на теплофизические свойства спрессованного лома.

Проведенные расчеты позволяют сделать вывод, что плавление блюма происходит лишь со стороны реакционной зоны и в кинетическом режиме, обусловленном высокими температурами и скоростями омывающих потоков. При этом скорости намораживания, оплавления и остаточная величина оболочки существенно зависят от начальной температуры лома при любых скоростях обтекания. При большой начальной температуре и значительных скоростях обтекания толщина оболочки намерзшего расплава по истечении 70-80 с процесса стремится к нулю и определяется градиентом температуры между расплавом и наружной поверхностью лома.

Литература.

1.Баптизманский В. И., Бойченко Б. М. Комбинированная продувка в конвертерах с высокой долей металлолома в шихте. Металлургическая и горнорудная промышленность: Науч.-техн. и произв. сб. Днепропетровск: Проминь, 1984г. - №3. - С. 14 - 16.

2. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи.-Мир, 1983.- С. 512.

3.Баптизманский В.И., Бойченко Б.М. Тепловая работа кислородных конвертеров.- М. :Металлургия, 1988.- С.175.

4.Гресс А.А., Павлюченков И.А., Сало Е.В. и др. Численное моделирование растворения лома при комбинированной продувке конвертерной ванны. Изв. вузов. Черная металлургия. -1987 .- №6. - С. 116-119.