Математическое моделирование процесса порционного вакуумирования стали в условиях кислородно-конвертерного цеха Магнитогорского металлургического комбината

• Автор: Воронин, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 110 с.

Содержание

Введение
1. Анализ современного состояния внепечной обработки стали
1.1. Основные задачи внепечной обработки стали
1.2. Современные способы внепечной обработки стали
1.2.1. Вакуумирование в ковше
1.2.2. Вакуумирование в струе
1.2.3. Порционное вакуумирование
1.2.4. Циркуляционное вакуумирование
1.3. Обзор математических моделей процесса вакуумирования стали
1.3.1. Математическая модель реакции обезуглероживания
1.3.2. Дегазация металла при порционном вакуумировании
1.3.3. Массообмен при одновременном удалении нескольких газов
в условиях кипения расплава
2. Состав и схема работы установки порционного вакуумирования стали
2. 1. Конструкция и состав технологического оборудования порционного вакууматора
2. 2. Техническая характеристика установки порционного вакуумиро-
вания стали ВП
2.3. Схема работы установки порционного вакуумирования стали
3. Математическая модель процесса порционного вакуумирования стали
3.1. Разработка математической модели процесса порционного
вакуумирования стали
3. 2. Проверка модели на адекватность
3. 3. Результаты моделирования
4. Моделирование влияния различных факторов на процесс порционного вакуумирования

5. Апробация результатов моделирования в производственных условиях
Выводы
Список использованных источников
Приложение 1. Блок-схема программы «Расчет процесса обработки
стали на установке порционного вакуумирования»

Введение
Возрастающие требования потребителей к качеству металла вынуждают изготовлять сталь, имеющую узкие пределы колебаний элементов, а также низкое содержание газов и неметаллических включений. При решении вопросов повышения качества стали процессы раскисления и вакуумной обработки, а также их сочетание играют очень большую роль.
Перенесение из плавильного агрегата в ковш ряда операций рафинирования металла (обезуглероживания, раскисления, дегазации и легирования) при воздействии вакуума значительно сокращает процесс плавки, освобождает плавильные агрегаты от выполнения операций, для которых они плохо приспособлены, сокращает расход энергии, огнеупоров и других материалов, а также влечет за собой увеличение их производительности. При этом, поскольку углерод в вакууме становится более сильным раскислителем, чем марганец, кремний, а в ряде случаев и алюминий, становится возможным глубокое раскисление стали либо без их применения, либо со значительно меньшим их расходом.
Глубокое раскисление металла углеродом, при котором газообразный продукт - пузырьки монооксида углерода, вместе с выделяющимися в них водородом и азотом, удаляются из металла, решает задачу получения стали, более чистой по содержанию газов и неметаллических включений. Это делает возможным значительное повышение прочностных, пластических, электромагнитных и других свойств, а также получение металла, менее чувствительного к старению и хладноломкости.
Для решения этих задач, а также для получения металла с узкими допусками по содержанию различных элементов, наиболее часто используются установки порционного вакуумирования стали. Установки

для более полного заполнения вакуум-камеры металлом необходимо увеличивать ход вакууматора. Все это снижает эффективность вакуумной обработки.
После опускания патрубка вакууматора в металл на необходимую глубину, включается пароэжекторный насос и в вакуум-камере создается разрежение. При этом, часть металла из сталеразливочного ковша под
действием атмосферного давления поднимается по патрубку на некоторую высоту (рис. 2.2.а). Уровень металла в сталеразливочном ковше опустится на некоторую величину. Затем вакуум-камеру опускают вниз. В случае, когда радиус вакууматора больше радиуса сталеразливочного ковша, то в целях исключения удара вакууматора о борт ковша вакуум-камеру опускают с таким расчетом, чтобы расстояние между бортом ковша и экраном вакууматора составляло не менее 100 мм. Вследствие опускания вакууматора металл затекает в вакуум-камеру. При этом уровень металла в сталеразливочном ковше еще понизится. В случае, когда вакуум-камера может перемешаться внутри ковша, ее опускают с таким расчетом, чтобы получить требуемую массу порции металла в камере. Это положение соответствует нижней точке рабочего хода Нтах- Вакуум-камеру выдерживают в этом положении некоторое время, в течение которого порция металла, затекшая в камеру, подвергается дегазации. Потом вакууматор поднимают до верхней рабочей точки, что приводит к вытеканию металла из камеры обратно в ковш (в патрубке .металл остается), где провакуумированный металл смешивается с металлом, находящемся в ковше.
В установленных пределах вакууматор движется автоматически. Скорость движения камеры регулируется в зависимости от того, как вакуумный насос справляется с откачкой выделяющихся газов: вниз и в начале дегазации медленнее, вверх и к концу обработки быстрее. Подъемы и опускания (без полного вынимания патрубка и нарушения вакуума в