МАТЕМАТИЧНИЙ ОПИС ІНТЕНСИВНОСТІ ШЛАКОВОГО ПІНОУТВОРЕННЯ В КОНВЕРТОРІ ПІД ЧАС ПРОДУВАННЯ ГАЗОМ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1562-9945-5-124-2019-11Ключові слова:
математична модель, метод центральних різниць, кисневий конвертор, газошлакова пінаАнотація
Роботу присвячено математичному опису процесу піноутворення шлаку в металургійному конверторі і визначенню оптимального об’єму газу для продування і для уникнення переповнення конвертора газошлаковою піною. Кисневі конвертори широко використовуються у виробництві сталі, тому актуальною є побудова математичної моделі для підвищення ефективності означеного процесу. Всередині конвертора розташовується товстий шар шлаку на поверхні розплавленого металу. Шар має високу в’язкість і під час продування він швидко накопичує спливаючі бульбашки, формуючи піну, яка складається з шлаку і переважно газу. Піна збільшує свою товщину і може переповнити конвертор, що є небажаною подією з загрозливими наслідками. Запропоновано математичну модель, яка включає рівняння збереження імпульсу розплаву шлаку та об’ємної частки газу в ньому з граничними умовами для розв’язання рівнянь, що дозволяє оцінити швидкість піноутворення в залежності від інтенсивності продування. Для проведення чисельних дослідів дискретизацію диференціальних рівнянь пропонується зробити методом центральних різниць і реалізувати математичну модель у комп’ютерній програмі на розповсюдженій мові програмування C#. Застосування інтерфейсу користувача у вигляді екранних форм дозволить користувачеві вводити початкові умови чисельного досліду та одержувати інформацію про поточний стан системи, а також виводити на екран статистичні дані про поля швидкості та газу із можливістю їх збереження.
Посилання
Misra P., Deo B., Chhabra R. P. Dynamic model of slag foaming in oxygen steelmaking converters. The iron and steel international journal, 1998, № 38 (11), pp. 1225–1232.
Cicutti C., Valdez M., Perez T., Donayo R., Petroni J. Analysis of slag foaming during the operation of an industrial converter. Latin American Applied Research, 2002, № 32 (3), pp. 237–240.
Dicker J. Monitoring of slag foaming and other performance indicators in an electric arc furnace. Thesis submitted for the Degree of Master of Engineering]. New South Wales, 2014. 155 p.
Repossi E., Rosso R., Verani M. A phase-field model for liquid-gas mixtures: mathematical modelling and discontinuous Galerkin discretization. Modeling and scientific computing, 2016, № 27, pp. 1–36.
Cai X., Wörner M., Marschall H., Deutschmann O. CFD simulation of liquid back suction and gas bubble formation in a circular tube with sudden or gradual expansion. Emission control science and technology, 2017, № 3, pp. 289–301. doi: 10.1007/s40825-017-0073-3.
Ogurtsov A.P., Samokhvalov S.E., Nadrygailo T.G. Splitting methods in problems of hydrodynamics and thermomasstransfer. – Dnipro: System technologies, 2003, – 260p.
