Статья
| Наименование | Развитие теории и технологии газодинамического рафинирования и гомогенизации жидкой стали в ковше | ||||
| Авторы |
|
||||
| Раздел | Металлургия | ||||
| Год | 2025 | Выпуск | 84 | Страницы | 45 - 54 |
| УДК | 669.046.516 | EDN | KIOXZG | ||
| Аннотация | Рассмотрены преимущества и недостатки различных способов газодинамической обработки стали в ковше. Предложена методика расчета поверхности продувочного пятна при пульсирующей подаче газа, учитывающая динамические его изменения в пределах каждой пульсации. Получены зависимости, позволяющие оценить влияние параметров обработки на интенсивность вторичного окисления при продувке стали по базовой и новой технологии. Предложены значения частоты пульсаций при различных расходах продувочного газа, обеспечивающие меньшую интенсивность вторичного окисления в сравнении с базовой технологией. Разработаны технологические рекомендации для усовершенствования действующей продувочной станции и реализации пульсирующей продувки в производственных условиях. | ||||
| Реферат | Цель. Сравнительный анализ интенсивности вторичного окисления стали при стационарном (струйном) и пульсирующем режимах продувки, уточнение методики определения размеров продувочного пятна, а также разработка технологических рекомендаций по реализации нового способа продувки в производственных условиях
Методика. В работе использованы методы физического и математического моделирования, сравнительного анализа, планированного эксперимента, статистической обработки результатов исследований с использованием офисного редактора Excel и программы Statistica. Площадь продувочного пятна измерялась с помощью графического редактора Photoshop. Результаты. В результате проведенных исследований разработана усовершенствованная математическая модель расчета поверхности продувочного пятна при пульсирующей подаче газа, учитывающая его динамическое изменение в течение цикла пульсации. Получены регрессионные зависимости, позволяющие количественно оценить влияние интенсивности продувки и частоты пульсаций на площадь контакта расплава с атмосферой и время гомогенизации. Установлены оптимальные диапазоны частоты пульсаций для различных интенсивностей продувки, обеспечивающие снижение площади контакта металла с атмосферой на 1,2-8 % по сравнению с базовой технологией. Предложены технические решения по модернизации продувочной станции агрегата «ковш-печь» для реализации пульсирующего режима подачи инертного газа в промышленных условиях. Научная новизна. Установлены зависимости между интенсивностью продувки, частотой пульсаций (Q = 4-24 л/мин, ν = 20-340 пульс/мин) и площадью контакта модельной жидкости с атмосферой в процессе внепечной гомогенизации. Практическая значимость. Предложена математическая модель, учитывающая динамическое изменение площади продувочного пятна при пульсирующей подаче газа. Предложены технологические режимы, обеспечивающие снижение вторичного окисления стали на 1,2-8 %. Предложена схема модернизации промышленной продувочной станции для реализации пульсирующей подачи газа с независимым управлением для каждой продувочной пробки. |
||||
| Ключевые слова | внепечная обработка, сталеразливочный ковш, математическое и физическое моделирование, продувка, аргон, пульсации, продувочное пятно, вторичное окисление. | ||||
| Финансирование | |||||
| Список источников |
1. Волкова В. И., Рябов Д. Ю., Шиллер П. Р. Исследование процесса продувки газом при внепечной обработке стали // Вестник Пермского технического университета. Машиностроение, материаловедение. 2010. Т. 12. № 2. С. 64–75. EDN MBHTVJ
2. Зависимость содержания неметаллических включений в стали от состава шлака на установке «печь-ковш» / М. А. Власов [и др.] // Теория и технология металлургического производства. 2019. № 29. С. 19–23. EDN LXSBIM
3. Роготовский А. Н., Шипельников А. А. К вопросу об эффективной технологии продувки аргоном в сталеразливочном ковше для гомогенизации и защиты от вторичного окисления стали // Пути совершенствования технологических процессов и оборудования промышленного производства: сборник материалов V международной научно-технической конференции. Алчевск: ГОУ ВПО ЛНР «ДонГТИ», 2020. С. 97–102. EDN ULXTUP
4. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали: учебник для вузов. М.: Мир; ACT, 2003. 528 с. EDN QMZMYF
5. Optimisation of dual purging location for better mixing in ladle a water model study / K. Chattopadhyay [et al.] // Ironmaking and Steelmaking. 2009. Vol. 36. Iss. 7. Р. 537–542. DOI: 10.1179/174328109X445732
6. Численное моделирование гидродинамики перемешивания сталей в промышленном ковше при различных временных режимах подачи аргона / A. H. Чичко [и др.] // Литье и металлургия. 2005. № 4 (36). С. 28–31.
7. Каменев А. А., Кожухов А. А., Семин А. Е. Исследование процесса продувки жидкой стали в сталеразливочном ковше инертным газом // XV Конгресс сталеплавильщиков: сборник трудов. Москва — Тула: РПК ПринтАП, 2018. Т. 1. С. 279–282. EDN BVRNAW
8. Зазян А. С., Терлецкий С. В., Шатило В. А. Опыт освоения технологии альтернирующей продувки стали в сталеразливочных ковшах на ОАО «БМЗ» // Литье и металлургия. 2013. № 1 (69). С. 14–16. EDN SZHCUR
9. Куберский С. В., Романчук Я. А., Саратовский Р. Н. Физическое моделирование пульсационного перемешивания металла в сталеразливочном ковше // Сборник научных трудов ДонГТИ. 2021. Вып. 23 (66). С. 47–55. EDN PIMMZN
10. Усовершенствование физической модели пульсационного перемешивания расплава в сталеразливочном ковше / С. В. Куберский, Р. В. Крестин, Р. Н. Саратовский, Я. Ю. Сервитовский // Наукоемкие технологии и оборудование в промышленности и строительстве. 2023. № 2 (76). С. 21–29. EDN KWLRVM
11. Моделирование электромагнитных сил и электровихревых течений в установке «ковш-печь» / А. Л. Кухарев, М. И. Мокрицкий, С. А. Сбитнев, Т. В. Яковенко // Наукоемкие технологии и оборудование в промышленности и строительстве. 2024. № 5 (79). С. 49–55. EDN MQVUOE
12. Шипельников А. А., Бобылева Н. А., Коневзерова А. Д. Моделирование продувки стали аргоном в сталеразливочном ковше // Управление качеством на этапах жизненного цикла технических и технологических систем: сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции / отв. ред. Е. В. Павлов. Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2020. С. 288–291. EDN KTEWJY
13. Исследование продувки стали аргоном в сталеразливочном ковше / Е. Н. Тюленев [и др.] // Металлург. 2020. № 3. С. 58–63. EDN YTRHBJ
14. Cao Q., Nastac L. Numerical modelling of the transport and removal of inclusions in an industrial gas-stirred ladle // Ironmaking & Steelmaking. 2018. Vol. 45. Iss. 10. Р. 984–991. DOI: 10.1080/03019233.2018.1426697
15. Sheng D-Y. Study on steel/slag interaction in a gas stirring ladle by numerical simulation and physical modelling experiment // Clean Steel: 7th International Conference on Clean Steel, Balatonfüred, HU, 04–06 Juny 2007. P. 183–192.
16. Krishnakumar K., Irons G. A. A model study of slag eye formation during gas purging at the surface of a metal bath // ICS 2005: 3rd International Congress on the Science and Technology of Steelmaking, Charlotte, US, 9–12 May 2005. Vol. 1. P. 833–844.
17. Study of slag/metal interface in ladle treatment / P. Dayal, K. Beskow, J. Björkvall, Du Sichen // Ironmaking and Steelmaking. 2006. Vol. 33. Iss. 6. P. 454–464. DOI: 10.1179/174328106X149842
18. ТИ 229-СТ ККП-0117-151-2023 ООО «ЮГМК». Обработка стали на установке ковш-печь. Алчевск, 2023. 36 с.
|
||||
| Полный текст |
|
||||