СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АРГОНОВОЙ ПРОДУВКИ В СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОМ КОВШЕ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТАЛИ

Аннотация

Данная статья посвящена внепечной обработке жидкой стали, в частности, продувки металла инертными газами для повышения его качества. Рассматриваются основные преимущества использования инертных газов, эффективное расположение продувочных блоков, а также зависимость времени гомогенизации жидкой стали от объемного расхода инертного газа. Ключевые слова: жидкая сталь, продувка аргоном, математическое моделирование, продувочный блок, гомогенизация. Annotation. This article is devoted to the out-of-furnace treatment of liquid steel, in particular, the purging of metal with inert gases to improve its quality. The main advantages of using inert gases, the efficient arrangement of purge blocks, as well as the dependence of the homogenization time of liquid steel on the volume flow of inert gas are considered. Key words: liquid steel, argon purge, mathematical modeling, purge block, homogenization. 35 Одна из основных задач, которые ставят перед собой металлурги, является снижение производственных затрат при поддержание высокого качества металла. Эта цель достигается, за счет оптимизации проводимых технологических процессов. Общепринятая технология гомогенизации стали инертными газами является важной стадией производства стали. Продувка инертного газа (аргон) в расплав в сталеразливочном ковше является наиболее доступным. Процессы гомогенизации при продувке аргоном в расплав на ковше исследовали многие ученые. Обычно рекомендуется продувать снизу. Продувка осуществляется в ковше инертным газом, преимущественно аргоном, что облегчает очищение жидкой стали. Газообразный аргон (Ar) предпочтителен для очищения из-за его инертного характера, помимо его очень низкой растворимости в жидкой стали. Транспортирующиеся инертный газ движется со дна ковша к верх, т.е. к шлаку и расширяется за счет нагрева и снижения ферростатического давления по ходу подъема. Однако процесс продувки потребует гораздо меньшей скорости потока газа. Газообразный аргон продувают при умеренной скорости, менее 0,6 Нм3/мин, что является экстремумом для достижения гомогенизации жидкой стали по температуре и по химическому составу. Интенсивность перемешивание газа имеет большое значение, потому что сталелитейные заводы хотят связать качество и состав стали на эффект перемешивания. Основными преимуществами продувки жидкой стали инертными газами является: удаление растворенных газов из жидкой стали; гомогенизация по температуре и составу; удаление неметаллических включений; равномерное диспергирование легирующих элементов и добавок; повышение скорости химической реакции. Из-за более низкой стоимости огнеупоров, лучшая эффективность и более простая установка является продувка расплава инертными газами снизу чем по методу погружение фурмы сверху. Цель настоящей работы состоялась в том, чтобы получить данные о влияние объемного расхода инертного газа и положения продувочного блока на днище ковша в процессе гомогенизации. На рисунке 1 показаны исследуемые положения продувочного блока. В работе изучено только позиции O, A, D, E. Определение условий физического подобия основывалось на проверенной и использованной процедурах. 36 Рисунок 1 - Положения элементов мешалок на днище ковша, используемые для моделирования Препятствия, возникающие при физическом моделирование, в большинстве случаев можно преодолеть с помощью математического моделирования процесса. Совсем недавно, математическое моделирование было наиболее распространенным инструментом, поскольку воодушевлены динамичным развитием IТ-технология и появление более точных числовых процедуры и компьютерное программное обеспечение. В математическом моделировании процесс перемешивания металлической ванны основано на уравнениях Навье-Стокса. В 1979 г. Джулиан Секели и др., которые предприняли попытку численно стимулировать явление турбулентного течения в ковше вовремя продувки газа с применением уравнений Навье- Стокса. С тех пор, проблема моделирования перемешивание разрабатывалась в многочисленных публикациях; и к этому вопросу было посвящено отдельное направление исследований, описывающиеся как CFD (вычислительная гидродинамика). Исследования проводились с помощью числовых моделирований (вычислительная гидродинамика – CFD). На рисунке 2 показано математическое моделирование продувки стали в сталеразливочном ковше с продувочным блоком. 37 Рисунок 2 - Моделирование продувки стали в сталеразливочном ковше Современное математическое моделирование на основе CFD позволяет ознакомиться с течением жидкой стали, присутствующей в ковше, следовательно, определить время необходимое для гомогенизации жидкого металла. Для целей промышленной интерпретации время гомогенизации, измеренное на модели обработаны графически и показано влияние объемного расхода аргона для достижения время гомогенизации для четырех положений продувочных блоков в днище ковша с маркировкой O, A, D и E; полученная регрессия функции и коэффициенты их детерминации для отдельных смоделированные варианты показано на рисунке 3. 38 Рисунок 3 – Зависимость вре