DOI: 10.52150/2522-9117-2018-32-238-249

Піптюк Віталій Петрович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова 1,Дніпро, Україна, 49107; ORSID 0000-0002-2915-1756
Прокопенко Павло Григорович, головний метролог. Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107
Греков Станіслав Вікторович, наук.співр., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail; GSV4321@i.ua, ORCID 0000-0003-2848-0999
Андрієвський Георгій Олександрович, м.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail: grifon1787@gmail.com

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ШЛАКУ НА ПЕРЕМІШУВАННЯ КОВШОВОЇ ВАННИ ПРИ ДОННІЙ ПРОДУВЦІ МЕТОДОМ ФІЗИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Анотація. Метою роботи є визначення впливу шлаку на процеси перемішування розплаву сталі у ковші при його донному продуванні. Дослідження методом фізичного моделювання проводили на прозорій моделі ковша при його донному продуванні без шару шлаку і при його наявності. В якості рідини металу використовували воду, а шлаку – соняшникову олію. Продувку ванни здійснювали повітрям з різними витратами. Контролювали товщину шару шлаку та площу оголення поверхні металу від нього. Визначали рівень електричної провідності водяної ванни в залежності від змінних факторів. Встановлено незначне зменшення електричної провідності імітатора розплаву (води) при наявності шлаку, а також збільшення товщини шару шлаку і площі оголення поверхні розплаву зі збільшенням витрат повітря. Виявлено чинники, що можуть бути застосовані для розрахунку гідродинамічних процесів при обробці сталі на установці «ківш-піч» з врахуванням шлакової складової. Показано, що при збільшенні витрат повітря у модельному ковші діаметр звільненої від шлаку (олії) поверхні води збільшується і при збереженні об’єму останнього збільшується товщина його шару. Показано доцільність продовження досліджень методом холодного фізичного моделювання гідродинаміки і тепло-, масообміну зі шлаком і без нього, що дозволить врахувати їх при гарячому моделюванні і в промислових умовах.
Ключові слова: ківш-піч, моделювання, шлак, розрахунку гідродинамічні процеси, електрична провідність

Бібліографічний список
1.Подготовка оборудования для физического моделирования процессов обработки расплава в сталеразливочном ковше / Пиптюк В.П., Прокопенко П.Г., Греков С.В. и др. // Сб. тр. ИЧМ НАНУ «Фундаментальные и прикладные проблемы чѐрной металлургии»: Днепропетровск. – 2014. – Вып.28. – С.161-169.
2.Опробование оборудования для моделирования тепловых процессов обработки расплава на установке ковш-печь/ Пиптюк В.П., Прокопенко П.Г., Греков С.В. и др. // Сб. тр. ИЧМ НАНУ «Фундаментальные и прикладные проблемы чѐрной металлургии»: Днепропетровск. – 2015. – Вып.30. -С.199-207.
3. Актуальные проблемы создания агрегатов ковшовой обработки жидкой стали.Ч.1. Обработка при атмосферном давлении / А.В.Протасов // Сталь. -2010. – №10. -С.22-28.
4. Компьютерное моделирование процессов перемешивания металла в ковше при продувке аргоном / Смирнов А.Н., Салмаш И.Н. // Электрометаллургия. – 2014. -№2. – С.21-26.
5. Опробование комбинированной продувки металла в ковше аргоном в условиях ОАО «Запорожсталь» / Онода К.К., Жаворонков Ю.И., Бойченко Б.М. и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. -2010. -№7. – С.216-218.
6. Исследование влияния вариантов компоновки донного продувочного узла на перемешивание расплава аргоном на двухпозиционной установке ковш-печь мощностью 45 МВ А / Пиптюк В.П., Павлов С.Н., Самохвалов С.Е. и др.// Металлургическая и горнорудная промышленность. -2010. -№7. – С.213-215.
7.Modeling and Validation of an Electric Arc Furnace: Part 1, Heat and Mass Transfer / V. Logar, D. Dovzan, I. Škrjanc // ISIJ International, Vol. 52, 2012, No. 3, PP. 402–412.
8.Mixing Time and in Liquid Circulation Rate Steelmaking Ladles with Vertical Gas Injection / H.Turkoglu, B. Farouk // ISIJ International, Vol. 31, 1991, No. 12, PP. 1371-1380.
9.Numerical Simulation of Three Dimensional Fluid Flow and Mixing Process in Gas-stirred Ladles / M.-Y. Zhu, I. Sawada, N. Yamasaki et. al. // ISIJ International. Vol. 36, 1996, No. 5.PP. 503-511.
10. Efficient Configuration for the Vent System of a 250-Ton Steel Pouning Ladle / Piptyuk V.P., Mos’pan V.V., Motsnyi V.V. et. al. // Scopus, Metallurgist, July 2016, Vol.60, Issue 3, PP. 380-383.
11. Evaluation of Critical Gas Flow Rate for the Entrapment of Slag Using a Water Model / M.Iguchi, Y.Sumida, R.Okada et.al. // ISIJ International, Vol.34, 1994, No. 2, PP. 164-170.
12 .Some Considerations Concerning Empirical Correlations for Plume (Spout) Eye Area in Slag Covered Metalic Melts / D.Mazumdar, W.Evans // ISIJ International, Vol. 43, 2003, No. 12, PP. 2076–2078.
13. Effect of Slag Properties on Mixing Phenomena in Gas-stirred Ladles by physical Modeling / A.M. Amaro-Villeda, M. A. Ramirez-Argaez, A. N.Conejo // ISIJ International, Vol. 54, 2014, No. 1, PP. 1–8.
14. Recent Advances in the Fluid Dynamics of Ladle Metallurgy / G.Irons, A.Senguttuvan, K. Krishnapisharody // ISIJ International, Vol. 55, 2015, No. 1, PP. 1–6.
15. Mixing Models for Slag Covered, Argon Stirred Ladles / S.P. Patil, D. Sftish, M. Peranandhanathan et.al. // ISIJ International, Vol. 50, 2010, No. 8, PP. 1117–1124.
16. Phizical Modelling of Slag Foaming for Various Operating Conditions and Slag Composations / D.Lotun, L.Pilot // ISIJ International, Vol.45, 2005, No.6, PP.835-840.
17. Modeling of Three-phase Flows and Behavior of Slag/Steel Interface in an Argon Gas Stirred Ladle / B. Li, H.Yin, C.Q. Zhou et.al.// ISIJ International, Vol. 48, 2008, No. 12,PP. 1704–1711.
18. Modeling of Slag Eye Area in Argon Stirred Ladles / M. Peranandhanthan, D. Mazumdar // ISIJ International, Vol. 50, 2010, No. 11, PP. 1622–1631.