ЗАКОНОМІРНОСТІ МАСООБМІНУ МІЖ КОВШОВОЮ ВАННОЮ ТА ПОКРИВНИМ ШЛАКОМ
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.33.2018.188Ключові слова:
ківш, чавун, масообмін, втрати заліза, шлак, обертова фурмаАнотація
Досліджено вплив питомих витрат реагентів та ступеня засвоєння десульфураторів на сірку на втрати чавуну з корольками у покривному шлаку, який скачують з поверхні розплаву після завершення ковшового рафінування переробного чавуну.
За результатами аналізу промислових даних в умовах ковшової десульфурації чавуну на ПАТ «Дніпровський меткомбінат» встановлено, що вміст заліза у шлаках, які скачують після обробки, коливається у діапазоні 60-78%. Визначено, що у незалежності від місця відбору проб шлаку за висотою його шару, в останніх знаходиться не менш ніж 25% корольків чавуну різних фракцій.
Визначено закономірності масообміну між шлаком та металевою ванною в умовах зміни товщини покривного шлаку та його фізико-хімічних властивостей. Запропоновано класифікацію механізмів залучення крапель металу до об’єму шлаку, у тому числі шляхом винесення на поверхню розділу шлак – метал, з винесенням відхідним газометалевим потоком та при затягуванні частини шлаку до металевої ванни циркуляційними потоками.
Запропоновано методику визначення розміру спливаючих на границю шлак – метал газових пузирів. Спливаючі до верхніх горизонтів ванни газові пузирі, на поверхні яких проходить реакція утворення тугоплавкого сульфіду магнію, оточені плівкою металевого розплаву. Колапс газових пузирів, оточених металевою плівкою, призводить до формування крапель чавуну, які виносяться потоками металу у шар шлаку. Досліджено особливості формування та утримання корольків чавуну поверхневим шлаком.
Показано, що винесені у шлак краплі чавуну у свою чергу коалесцують та за умови досягнення критичного розміру (3-5 мм), коли дія сили тяжіння стає більшою, ніж сила поверхневого натягу, осідають у нижні шари шлаку до границі з металом, а за умов достатньої витримки повертаються до металевої ванни.
З метою дослідження особливостей затягування покривного шлаку до об’єму металевої ванни з міжфазової границі шлак – метал, захоплення шлаком металевих крапель, розвитку масообмінних процесів, у тому числі при використанні для вдування суміші реагентів обертової заглибної фурми, проведено серію низькотемпературних дослідів з використанням методики повного факторного експерименту на моделі великовантажного заливального ковша. До факторів впливу віднесені: швидкість обертання заглибної фурми, висота шару покривного шлаку, витрата газу.
Отримано математичні моделі, придатні для визначення ступеня впливу досліджених факторів на глибину затягування шлаку до металевої ванни. До визначальних факторів впливу віднесені: при швидкості обертання заглибної фурми до 90 об/хв. – швидкість обертання фурми та товщина шару покривного шлаку; від 90 до 120 об/хв. – товщина шару покривного шлаку; від 120 до 240 об/хв. – швидкість обертання фурми.
Посилання
Новый комплекс особо глубокой десульфурации чугуна в большегрузных заливочных ковшах / В.И.Большаков. А.Ф.Шевченко, А.М.Башмаков [и др.] // Металлург. – 2010. – № 11. – С.34-37.
Опыт работы Череповецкого металлургического комбината по достижению ультранизкого содержания серы в чугуне с использованием крупнотоннажной установки десульфурации чугуна / А.Н.Луценко, А.А.Немтинов. С.Д.Зинченко и др. // Черная металлургия: Бюл. ин-та “Черметинформация”. – 2009. – № 7. – С.61-63.
Десульфурация чугуна в кислородно-конвертерном цехе ОАО «Алчевский металлургический комбинат» / А.М.Зборщик, С.В.Куберский, Г.Я.Довгалюк [и др.] // Металл и литье Украины. – 2010. – №7. – С.9-12.
Перспективы десульфурации чугуна на ОАО «Северсталь» с использованием реагентов на основе магния / А.М.Ламухин, С.Д.Зинченко, В.Г.Ордини [и др.] // VII междунар. симпозиум по десульфурации чугуна и стали, 26-27 сентября 2002 г.: сб. науч. трудов. – Австрия: Анин, 2002. – С.32-33.
Сігарьов Є.М. Напрямки удосконалення ковшової десульфурації чавуну / Є.М.Сігарьов, М.М.Недбайло, І.В.Кривцун // Збірник наукових праць Дніпродзержинського технічного університету: (технічні науки). – Дніпродзержинськ: ДДТУ – 2016. – Вип. 2(29). – С.3-9.
Сігарьов Є.М. Оцінка потужності перемішування у розплаві з обертовою фурмою / Є.М.Сігарьов, М.К.Сігарьов, Д.С.Кочмола // Збірник наукових праць Дніпровського технічного університету: (технічні науки). – Кам’янське: ДДТУ. – 2017. – Вип. 2(31). – С.9-15.
Cігарьов Є.М. Формування відкритої зони на міжфазовій границі при ковшовому рафінуванні розплаву / Є.М.Сігарьов, Д.С.Кочмола, М.К.Сігарьов // Збірник наукових праць Дніпровського технічного університету: (технічні науки). – Камянське: ДДТУ. – 2018. – Вип. 1(32). – С.3-8.
Барботажная зона в жидкой ванне при перемещении газовой струи / Сигарев Е.Н., Чернятевич А.Г., Сигарев Н.К., Зарандия С.А. // Металургія: збірник наукових праць Запорізької державної інженерної академії. – 2013. – Вип. 2(30). – С.35-41.
