Evaluating the Efficiency of Using Coherent-Type Nozzles for the Conditions of Additional Postcombustion of CO to CO2  in the Wor king Space of the Oxygen Converter

Т. Голуб; Л. Молчанов; С. Семикін; В. Вакульчук

doi:10.15407/scine20.02.050

Автор(и)

Т. Голуб Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0001-9269-2953
Л. Молчанов Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0001-6139-5956
С. Семикін Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0002-7365-2259
В. Вакульчук Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0001-7887-2843

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine20.02.050

Ключові слова:

верхня продувна фурма для конвертера, когерентне сопло, зовнішня кільцева частина сопла, сила дії струменя, перемішування ванни, допалювання СО до СО2

Анотація

Вступ. Умови роботи металургійної галузі стають все далі жорсткішими, як щодо підвищення технологічних показників, так і з точки зору екологічності процесів.
Проблематика. Основним керуючим фактором киснево-конвертерного процесу є кисневий струмінь, що подається крізь сопла верхньої фурми. Завданням процесу є активне перемішування для рафінування й забезпечення умов допалювання вихідних газів СО до СО₂ з метою додаткового підвищення тепловмісту ванни для можливості підвищення переробки брухту та збільшення екологічності процесу. В електрометалургії для вирішення завдання глибокого перемішування було запропоновано використання сопел когерентного типу (циліндр в циліндрі, крізь які подаються окислювальний та захисний гази).
Мета. Встановлення особливостей при використанні сопел когерентного типу для умов верхньої кисневої продувки у конвертері.
Матеріали й методи. Досліджено зразки лабораторних сопел когерентного типу, які відрізняються співвідношенням центральної та периферійної частини (75, 50, 25 %) щодо сили дії струменя за допомогою модифікованого рідинного манометра шляхом двофазного холодного моделювання та шляхом оцінки ступеня допалювання газів, що містять СО порівняно з параметрами роботи еквівалентного циліндричного сопла.
Результати. Встановлено, що сила, з якою витікаючий із сопла струмінь діє на рідину, значно менша при використанні сопел когерентного типу та слабшає зі збільшенням долі периферійної частки сопла. За результатами двофазного холодного моделювання відмічено, що застосування сопел когерентного типу сприяє активному формуванню спіненої емульсії та підвищенню активності перемішування двофазних рідин під час продувки зверху. Використання сопел
когерентного типу з периферійною частиною 75 % дає збільшення допалювання СО вмісних газів на 42,36 %.
Висновки. Відповідно до отриманих результатів рекомендовано використання сопел когерентного типу для заміни циліндричних сопел кисневих фурм, що виконують функцію додаткових джерел впливу на ванну та доокиснення СО у відхідних газах.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

Л. Молчанов, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України

к.т.н, завідуючий відділом Фізико-технічних проблем металургії сталі

С. Семикін, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України

к.т.н., с.н.с., старший науковий співробітник відділу Фізико-технічних проблем металургії сталі

В. Вакульчук, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України

к.т.н., науковий співробітник відділу Фізико-технічних проблем металургії сталі

Посилання

Cappel, J., Ahrenhold, F., Egger, M. W., Hiebler, H.,Schenk, J. (2022). 70 Yearsof LD-Steelmaking — QuoVadis? Metals, 12, 912—936. https://doi.org/10.3390/met12060912.

Chernyatevich, A. G., Sushchenko, A. V., Vakulchuk, V. V., Yushkevich, P. O. (2015).The Directionsin the Improvementin the Designs of the Oxygen Lancesat the Basic Oxygen Furnace Shops in Ukraine. Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientifi c, Technical and Economic Information, 3, 52—65 [in Russian].

Cherniatevich, A. G., Sigarev, Ye. N., Cherniatevich, I. V., Chubin, K. I., Velichko, Ye. A., Mantiazhenko, D. Yu. (2012). Development of two level lance designand blowing mode for 160-toxygen converter of PJSC “Arcelor Mittal Krivyy Rih”. Theory and practice of metallurgy, 5—6, 76—85 [inRussian].

Chernyatevich, A. G., Molchanov, L. S., Sigarev, E. N., Chubin, K. I., Pokhvalityi, A. A. (2021). Specifi c Features of Blowing a Converter Bath with the Application of Modernized Two-Story Oxygen Lances. Steel in Translation, 51, 538—547. https://doi.org/10.3103/S0967091221080027.

Peng-Yuan Dong, Shu-Guo Zheng, Miao-Yong Zhu. (2023). Simulation and application of post-combustion oxygen lance in a top-blown converter Ironmaking & Steelmaking. Processes, Products and Applications, 50, 1, 55—66. https:// doi.org/10.1080/03019233.2022.2083928.

Hongbin, J., Peng, H., Kun, L., Yanxin, L., Kaĳ ie, B., Lianghua, F. (2021). Jet characteristics of a double-structure oxy gen lance and its interaction with the molten pool in BOF steelmaking. AIP Advances, 11, 085330. https://doi. org/10.1063/5.0059583.

Alam, M., Naser, J., Brooks, G., Fontana, A. (2010). Computational fluid dynamics modeling of supersonic coherent jets for electric arc furnace steelmaking process. Metall. Mater. Trans. B, 41, 1354—1367. https://doi.org/10.1007/s11663- 010-9436-7.

US Patent 5814125. Methodforintro-ducinggasinto a liquid. Anderson J. E., Mathur P. C., Selines R. J.

Odenthal, H. J., Buess, S., Starke, P., Nörthemann, R., Lohmeier, M. (2015). The new generation of SIS injector for improved EAF processes. Conference “METEC & 2nd ESTAD — European Steel Technology and Application Days” (15—19 June, Düsseldorf). Germany, 69—80.

Gonçalves, F., Ribeiro, M., Alves, Correa, R., Silva, R., Braga, B., Maia, B., Tavares, R., Carvalho, D., Schenk, J. (2021). Measurements methodologies for basic oxygen furnace cold modeling. Journal of Materials Research and Technology, 13(6), 834—856. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.04.050.

Кirillin, V. A., Sychev, V. V., Sheidlin, A. Ye. (2008). Technical thermodynamics. Moscow [in Russian].

Mordasov, M. M., Savenkov, A. P. (2012). Investigation of the force eff ect of a gas jeton a liquid surface. Journal of Technical Physics, 82(3), 37—45 [in Russian].

Kolpakov, S. V., Starov, R. V., Smoktiy, V. V. (1991). Theory of steel production in modern converters. Moscow [in Russian].

Chernyatevich, A. G., Sigarev, E. N., Chernyatevich, I. V., Chubin, K. I., Chubina, E. A. (2017). New system for Applying a slag Coating to the converter lining. Steel in Translation, 47, 6, 394—398. https://doi.org/10.3103/S096709121706002X.

Golub, T., Molchanov, L., Semykin, S., Koveria, A. (2023). Modelling the process of oxidising impurities in a metal bath using coherent nozzles. Acta Metallurgica Slovaca, 29(2), 63—66. https://doi.org/10.36547/ams.29.2.1733.