DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-208-217

Семикін Сергій Іванович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-7365-2259. E-mail: isisemykin@gmail.com

Голуб Тетяна Сергіївна, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-9269-2953. E-mail: dove@email.ua

Молчанов Лавр Сергійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-6139-5956

АНАЛІТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУМЕНІВ, ЩО ВИТІКАЮТЬ ІЗ СОПЕЛ СКЛАДЕНОГО ТИПУ

Aнoтaція. Актуальною для кисневого конвертування задачею є поліпшення екологічних показників за рахунок зниження викидів оксидів вуглецю у атмосферу, що можливо за рахунок зниження витрат чавуну із підвищенням можливості переробки металобрухту. Для цього необхідно підвищення тепловмісту ванни, що можливо за рахунок використання фурмених пристроїв, оснащених спеціальними соплами. У статті наведено результати дослідження та аналізу використання з цією метою складених сопел когерентного типу. Такі сопла являють собою сопло для подачі кисню, що складається із центрального сопла та оточуючого його кільцевого периферійного сопла. Проведені фізичні та аналітичні дослідження особливостей витікання струменів газу із складених сопел когерентного типу різної конструкції (при розмірі периферійної частини від 0,07 до 0,47 калібрів центрального сопла) в умовах продувки 2М дозволили встановити, що складена конструкція за деяких умов може додавати додаткових перешкод та обмежень розвитку центрального струменя (при ширині периферійної частини 0,07 – 0,17 калібрів), чи надавати додаткового імпульсу при більшій ширині периферійної частини. Це пов’язано із особливостями формування струменя на початковій ділянці розвитку. Тому необхідно брати до уваги геометричне розташування центральної та периферійної частин відносно одне одної для отримання необхідного результату формування комплексного струменя із заданими властивостями.
За результатами аналітичного дослідження залежності ваги струменя, що витікає із складених сопел когерентного типу, встановлений математичний вираз для розрахунку коефіцієнта витрати енергії струменя при проходженні крізь сопло та вираз для розрахунку ваги струменя, як необхідного показника імпульсу, що відповідає за його силові та проникні властивості, із використанням яких можливо прогнозувати характеристики дослідженого складеного сопла когерентного типу за його геометричною конструкцією та дуттьовими показниками.

Ключові слова: кисневий конвертер, верхня продувка, складені сопла, вага струменя, втрати енергії струменя.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-208-217

Посилання для цитування: Семикін С. І., Голуб Т. С., Молчанов Л. С. Аналітичне дослідження характеристик струменів, що витікають із сопел складеного типу. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 208-217. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-208-217

Перелік посилань

1. Cappel J., Ahrenhold F., Egger M. W., Hiebler H., Schenk J. 70 Years of LD-Steelmaking – Quo Vadis? Metals. 2022. 12, Р. 912-936.
2. 2021 Steel Statistical Yearbook published. https://worldsteel.org/media-centre/press-releases/2021/2021-steel-statistical-yearbook-published/.
3. Internal Evaluation. Thyssenkrupp SE Based on Emission Database for Global Atmospheric Research (EDGAR), EDGARv5.0 FT2018. 2020. Available from: https://edgar.jrc.ec.europa.eu/.
4. Green LD (BOF) Steelmaking – Reduced CO₂ Emissions via Increased Scrap Rate / B. Voraberger, G. Wimmer, D. U. Salgado, E. Wimmer, K. Pastucha, A. Fleischanderl // Metals. 2022. 12. Р. 466-483.
5. Wimmer G., Pastucha K., Voraberger B. Increase of Scrap Rate in Converter Steelmaking. Steel Tech. 2021. 15. Р. 28–35.
6. Ryman, Larsson M. Reduction of CO₂ Emissions from Integrated Steelmaking by Optimized Scrap Strategies: Application of Process Integration Models on the BF–BOF System. ISIJ International. 2006. Vol. 46 (12). Р. 1752-1758.
7. Role of Scrap Recycling for _CO2 Emission Reduction in Steel Plant: A Model Based Approach / M. Sahoo, S. Sarkar, A. R. Das G.G. Roy // Steel Research International. 2019. Vol. 90 (8), 1900034.
8. Fundamental Aspects of Coherent Gas Jets / B. Sarma, P. Mathur, R. J. Selines and J. E. Anderson // Electric Furnace Conf. Proc., Iron and Steel Society, Louisiana, 1998. Vol. 56. P. 657–72.
9. Zhao F., Zhu R. and Wang W. Characteristics of the Supersonic Combustion Coherent Jet for Electric Arc Furnace Steelmaking. Materials. Vol. 12, P. 3504-3518.
10. Zhao F., Zhu R., Wang W. Characteristics of a coherent jet enshrouded in a supersonic fuel gas. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. Vol. 27. Iss. 2. P.173-180.
11. Malfa E., Giavani C., Memoli F. Numerical simulation of a supersonic oxygen lance for industrial application in EAFs. MPT Int. Vol. 28. P. 44–50.
12. Zhao F., Sun D., Zhu R. Effect of shrouding gas parameters on characteristics of supersonic coherent jet. Mater. Trans. B. 2017. Vol. 48. P.1807–1816.
13. Measurement methodologies for BOF cold modeling / Felipe Gonçalves, Mariana Ribeiro, Raquel Correa, Rubia Silva et al. // Journal oa materials research and technology. 2021. V 13. P.834-856.
14. Modelling of steelmaking process / F. Concalves, M. Ribeiro, R. Correa, R. Silva, B. Braga et al. In book of Mazumdar, J. W.Evans. CRC Press, 2010. 484 p.
15. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика. Том 1. 5-е изд., порераб. и доп. М. : Наука. Гл. ред. физ-мат. лит, 1991. 600 с.
16. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. Издание 4. М. : Книга по Требованию, 2013. 416 с.