DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-172-181

Єлісєєв Володимир Іванович, к.ф.-м.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-4999-8142

Маначин Іван Олександрович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-9795-6751

Шевченко Анатолій Пилипович, д.т.н., проф., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-0867-6825. E-mail: ovoch-isi@outlook.com

Шевченко Сергій Анатолійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-1521-9665

ОЦІНКА ПАРАМЕТРІВ ЗАНУРЕННЯ ЧАСТИНОК РЕАГЕНТУ З ГАЗОМ У РОЗПЛАВ ПРИ ІНЖЕКЦІЙНІЙ ПОЗАПІЧНІЙ ДЕСУЛЬФУРАЦІЇ ЧАВУНУ

Анотація. Метою роботи є розробка математичної моделі для оцінки занурення частинок реагенту з газом у розплав чавуну під час десульфурації. Технології позапічної інжекційної ковшової десульфурації чавуну засновані на введенні частинок реагенту в рідкий чавун за допомогою швидкісних газових струменів. Закономірності поведінки та взаємодій двофазних струменів (транспортуючий газ+реагент) з розплавом чавуну складні, оскільки втрачаються індивідуальні динамічні характеристики окремої частинки. Також важливим є питання про співвідношення кількості частинок, що пішли вглиб металу, і частинок, що опинилися у спливаючому пузирі. В роботі для оцінки факторів та параметрів занурення частинки реагенту при ковшовій десульфурації чавуну виконано ряд експериментальних досліджень. Експериментами показано, що глибина занурення частки реагенту радіусом 0.5 мм за наявності каверни залежить від швидкості частки. Для початкової швидкості 20 м/с довжина каверни близько 6 калібрів, а для швидкості 140 м/с – близько 10 калібрів. Проте, як випливає з розрахунків, швидкості часток реагенту швидко падають, що має призводити здо міни структури течії та винекнення каверн. У цьому випадку для проникнення реагента в розплав значну роль гратимуть капілярні сили. У розробленій моделі вони враховані як додатковий чинник. Показано, що ці ефекти мають досить слабкий характер порівняно з виштовхуючою силою Архімеда

Ключові слова: десульфурація, інжекція, чавун, ківш, реагент, частинка, занурення.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-172-181

Посилання для цитування: Єлісєєв В. І., Маначин І. О., Шевченко А. П., Шевченко С. А. Оцінка параметрів занурення частинок реагенту з газом у розплав при інжекційній позапічній десульфурації чавуну. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 172-181. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-172-181

Перелік посилань

1. Шевченко А. Ф., Большаков В. И., Башмаков А. М. Технология и оборудование десульфурации чугуна магнием в большегрузных ковшах : монография. Киев : Наукова думка. 2011. 208 с.
2. Внепечная десульфурация чугуна в ковшах. Технология, исследования, анализ, совершенствование : монографія/ А. Ф. Шевченко та ін. Дніпро : Днiпро- 2017. 252 с.
3. Константинов С. Г. Численное моделирование свободного падения твердого шара в воду. Труды МАИ. 2018. Вып. № 101. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=96562
4. Тятюшкина Е. С. Исследование параметров каверны на поверхности воды при падении тела. Информатика и управление в технических и социальных системах. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2019. № 2 (125). C. 79-88
5. Сагомонян А. Я. Проникание. Москва : Изд-во московского университета. 1974. 300с.
6. Логвинович Г. В. Гидродинамика течений со свободными границами. Киев : Наукова думка. 1969. 209 с.
7. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М. : ДРОФА. 2003. 840 с.
8. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М. : Наука. 1969. 742 с.
9. Федоров С. В., Велданов В. А. К определению кавитационной полости в воде за движущимся с высокой скоростью цилиндрическим телом. Журнал технической физики. 2013. Т. 83, Вып. 2. С. 15-20.
10. Шевченко С. А., Шевченко А. Ф., Елисеев В. И. Закономерности внедрения частиц магния в расплав чугуна при вдувании через фурму без испарительной камеры на выходе. Сб. научн. Тр. ИЧМ Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2008. Вып. 17. С. 111 – 115.
11. Воронова Н. А. Десульфурация чугуна магнием. М. : Металлургия. 1980. 239 с.