Разработка и совершенствование энергосберегающих методов продувки конвертерной ванны на основе моделирования процессов тепломассообмена

• Автор: Ганзер, Лидия Альбертовна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 234 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И НАПРАВЛЕ1 ГИЯ РАЗВИТИЯ СПОСОБОВ ПРОДУВКИ КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЫ

1.1 Общая характеристика и технологические особенности

верхней и комбинированной продувки расплава в конвертере.

1.2 Особенности конструкций верхних дутьевых устройств для продувки ванны и дожигания отходящих конвертерных газов

в полости агрегата.

1.3 Анализ аэрогидродинамических и теплообменных явлений в конвертерной ванне.

1.4 Задачи исследований

2 ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОДУВКИ КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЫ ГАЗОВЫМИ СТРУЯМИ С РАЗНЫМ ДИНАМИЧЕСКИМ НАПОРОМ.
2.1 Анализ условий высокотемпературного моделирования, экспериментальные установки и методика проведения исследований.

2.2 Численноаналитическое исследование движения расплава в

зоне продувки струями с разным динамическим напором
2.3 Исследование гидрогазодинамики конвертерной ванны при продувке расплава струями с разным динамическим напором
2.3.1 Особенности верхней продувки струями с разным динамическим напором.
2.3.2 Организация реакционных зон при верхней и комбинированной продувке с дожиганием отходящих
2.4 Выводы по главе 2.
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПРОДУВКЕ КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЫ С ДОЖИГАНИЕМ ОТХОДЯЩИХ
3.1 Численное моделирование перемешивания и теплообмена в
расплаве при различных вариантах продувки
3.2 Моделирование газодинамики и теплообмена при дожигании отходящих газов в рабочем пространстве конвертера и
4 обсуждение полученных результатов
3.3 Выводы по главе 3.
4 РАЗРАБОТКА, ПРОМЫШЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДУТЬЕВЫХ УСТРОЙСТВ И
СПОСОБОВ ВЕРХНЕЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКИ
КИСЛОРОДОМ И НЕЙТРАЛЬНЫМ ГАЗОМ В 0ТОННЫХ
КОНВЕРТЕРАХ ОАО ЗСМК.
4.1 Исходные условия и методика проведения исследований
4.2 Результаты отработки и исследования технологии
комбинированной продувки конвертерной ванны с иослепродувочным перемешиванием нейтральным газом
4.3 Разработка многоцелевых конструкций дутьевых устройств, обеспечивающих продувку расплава струями с различным динамическим напором
4.4 Результаты разработки и изучения технологии конвертерной плавки с применением фурмы с соплами нетрадиционной
4.5 Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Гак в подчркивается, что через днище целесообразно подавать до 5 от общего расхода газа на продувку, причм при увеличении расхода нейтральных газов более 0,1 м3т перемешивание ухудшается. Очевидна необходимость учта конфигурации, направления и скорости циркуляционных потоков расплава, возникающих при раздельной донной и верхней продувке, а также определнной их взаимосвязи. Регулирование расхода перемешивающего газа позволяет точно балансировать распределение кислорода между металлом и шлаком, причм, по наблюдениям 1, гораздо проще, чем с помощью изменения выеозы верхней фурмы и расхода кислорода через не. Необходимо отметить, что причины образования выбросов при комбинированной продувке исследовали в основном в гидродинамическом аспекте, не учитывая химизма процесса ,2. Согласно данным холодного моделирования 2, выбросы возникают при нарушении гидродинамической устойчивости волнового движения вследствие передачи поверхности ванны избытка мощности резонансные явления. В условиях чисто верхнего интенсивного дутья преобладающая масса жидкости, подвергаемая воздействию сосредоточенных газовых струй, постепенно приходит в волнообразное состояние с развитием колебания раскачивания жидкости вплоть до возникновения крупных всплесков. Включение нижнего барботажа в этом случае резко уменьшает такие колебания, гасит волны и, следовательно, успокаивает ванну. Продувка идт мягче, значительно уменьшается количество мелких брызг, подверженных выносу потоком из рабочего пространства. Тем не менее имеются сведения об определнных трудностях ведения операции в промышленных условиях с точки зрения предотвращения значительных выбросов и выносов при комбинированной продувке. Отмечено , что выбросы и выносы увеличиваются при уменьшении числа донных сопел и глубины ванны, а также повышении расхода перемешивающегося газа через днище. Так , при расходе аргона на перемешивание ванны т конвертера 0, нм3тмин наблюдалась жсткая продувка со значительными выбросами. По другим данным на 0т конвертере установлено, что превышение расхода донного дутья более 0, м3тмин влечт за собой ухудшение шлакообразования, раскачивание ванны, затрудняющее контроль за уровнем шлака. По результатам для обеспечения спокойного хода рафинирования вс же необходимо оптимальное соответствие расходов газов, подаваемых сверху и через днище конвертера. Немаловажную роль при этом играют также конструктивные параметры рабочего пространства конвертера, количество верхних и донных сопел, варианты расположения последних относительно друг друга 5,6. В целом, на сегодняшний день отсутствуют наджные сведения относительно оптимальных расходов нейтрального газа через днище , нет обоснованных рекомендаций относительно выбора конструкции и рациональной высоты расположения верхней кислородной фурмы, а также выбора оптимальных соотношений кислорода, подаваемого на продувку и дожигание выделяющегося из ванны монооксида углерода . Отмечается , перспективность применения для дожигания СО до С двухъярусных, двухконтурных фурм или фурм с дополнительными специальными соплами . В полной мере отмеченные выше недостатки комбинированных конвертерных процессов проявились при их опробовании и внедрении в условиях отечественных предприятий, что лишний раз подтверждает рекламный характер большинства зарубежных данных о достигнутых техникоэкономических показателях, обусловленный продажей лицензий на заявляемые процессы. Все это свидетельствует об определнном отставании во внедрении комбинированных конвертерных процессов в стране и подчркивает необходимость дальнейшего проведения независимых отечественных разработок и исследований. В большинстве известных вариантов кислородноконвертерных процессов с комбинированным подводом дутья к ванне в качестве верхних дутьевых устройств для кислородной продувки используются практически те же фурмы, которые применяются в классических конвертерах верхнего дутья. Их конструктивные особенности и характеристики, дутьевые режимы, вопросы совершенствования конструкций и повышения стойкости подробно рассмотрены в обзорах ,,,,.