ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІ РІШЕННЯ ЩОДО РАФІНУВАННЯ СТАЛІ В ЕЛЕКТРОДУГОВІЙ ПЕЧІ ЛИВАРНОГО КЛАСУ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2023.01.014Ключові слова:
дугова сталеплавильна піч, енергоефективність, «глибока» ванна, десульфурація, пневматичне перемішування.Анотація
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Технологічний період в дугових електропечах ливарного класу (ДСП) зазвичай тривалий, визначається десульфурацією сталі та супроводжується значними втратами енергії через емісійну поверхню мілкої сталеплавильної ванни. Відомі математичні моделі видалення сірки не враховують вплив гідродинамічних факторів за рахунок поглиблення сталеплавильної ванни такого ж об’єму. призначення. Поставлена задача показати доцільність енергозбереження ДСП ливарного класу за рахунок впровадження «глибокої» ванни з примусовим пневматичним перемішуванням. метод. Чисельне моделювання видалення сірки в сталеплавильній ванні в умовах примусового пневматичного перемішування. Результати досліджень. Математична модель враховує видалення сірки на міжфазній поверхні тонкої сталевої плівки, що покриває бульбашки газу, геометрію ванни та двофазної області, гідродинаміку, коалесценцію бульбашок. Моделювання показало, що в «глибокій» ванні, що має коефіцієнт форми (співвідношення діаметра до глибини) 2,5, швидкість десульфурації збільшується до 5-6,7 разів порівняно зі стандартною ванною без примусового перемішування з фактором форми 4,5 за рахунок збільшення маси. перенесення в двофазну область і плівкову десульфурацію, що досягає не менше 23-28 % у загальному процесі. Збільшення радіуса пористої пробки сприяє збільшенню швидкості видалення сірки за рахунок збільшення порогових витрат, що відповідають перехідному бульбашко-струминному режиму та режиму «розбою» ванни. Вплив поглиблення ванни на загальне покращення кінетики сіркоочистки становить у середньому 23%. Практичне значення Отримані результати дозволяють очікувати скорочення технологічного періоду за рахунок збільшення процесів видалення сірки в середньому в 1,5 рази, враховуючи частку технологічного періоду в загальній тривалості плавки в середньому 25-30%, скорочення часу плавлення становитиме 8-10%, а економія електроенергії при середньому питомому споживанні в дугових печах малої потужності 850 кВт·год/т очікується на рівні 60-70 кВт·год на тонну сирої сталі.
Посилання
Yu. Toulouevski, I. Zinurov, Innovation in Electric Arc Furnaces. Scientific Basis for Selection. Berlin: Springer-Verlag, 2010, 258 p.
C. Zhu, P. Chen, G. Li, X. Luo, W. Zheng, A Mathematical Model of Desulphurisation Kinetics for Ultra-low sulphur Steels Refining by Powder Injection during RH Processing. ISIJ International, Vol. 56, 2016, p. 1368–1377.
S. Timoshenko, A. Stovpchenko, Yu. Kostetski, M. Gubinski, Energy efficient solutions for EAF steelmaking. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 88, 2018, p. 18–24.
J. Meitz, S. Schneider, F. Oeters, Model experiments on mass transfer in ladle metallurgy. Steel research, vol. 62, 1991, p. 1-9.
D. Mazumdar, R. Guthrie, The Physical and Mathematical Modeling of Gas Stirred Ladle Systems. ISIJ International, vol. 35, 1995, p. 1-20.
Z. Han, L. Holappa, Mechanisms of Iron Entrainment into Slag due to Rising Gas Bubbles. ISIJ International, vol. 43, 2003, p. 292-297.
D. Mazumdar, J. Evans, Modeling of Steelmaking Processes. Boca Raton, London, New York: CRC Press, 2010, 463 p.
