Investigating Cavity Formation in an Electric Arc Zone During Out-of-Furnace Processing of Steel
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
PC TECHNOLOGY CENTER, Ukraine
Abstract
ENG: The object of this study is the interaction zone between a graphitized hollow electrode (GHE) and a metal bath on the «ladle-furnace» installation. The regularities of the formation of the geometric parameters of the hole were established for the purpose of further evaluation of the heat exchange under the electrode in the arc combustion zone under different operating conditions of the «ladle-furnace» installation. An experimental methodology was devised, and a laboratory setup was built for physical simulation on a cold model. The values of the geometric parameters of the cavity formed by the electric arc discharge in the sub-electrode zone were calculated. In particular, the area of the curved surface of the cavity is about 0.2 m2 at a depth of 40 mm. The regularities of formation of the geometry of the cavity during gas injection through the GHE channel have been established, in particular with regard to the area and depth of the cavity. Thus, with a gas consumption of 3–20 m3/h and a slag cover height of 100 mm, the area reaches 0.28–0.5 m2, while the depth of the cavity ranged from 5 cm to 19 cm, respectively. Rational flow rates of gas supplied through the channel of the graphitized hollow electrode were established, which for a slag cover of 100 mm are 3–6 m3/h and for a slag cover of 200 mm – 6–10 m3/h. The peculiarities of the formation of a metal cavity in the sub-electrode zone under the conditions of gas supply through the channel of a graphitized hollow electrode during out-of-furnace processing of steel at the «ladle-furnace» installation were investigated. The patterns of the formation of the geometry of the cavity in the arc combustion zone, which were obtained using cold modeling, could subsequently make it possible to perform calculations of heat transfer from the electric arc discharge to the metal bath. That will also make it possible to determine the share of heat absorbed by slag and metal under the conditions of using a conventional electrode, and a hollow one with gas supply through its channel during out-of-furnace processing of steel at the «ladle-furnace» installation.
UKR: Об’єкт дослідження – зона взаємодії графітованого порожнистого електрода (ГПЕ) з металевою ванною на установці «ківш-піч». Встановлення закономірностей формування геометричних параметрів лунки за різних умов роботи установки «ківш-піч» з метою подальшої оцінки теплообміну під електродом в зоні горіння дуги. Розроблено методику експерименту та створено лабораторну установку для проведення фізичного моделювання на холодній моделі. Розраховані значення геометричних параметрів лунки утвореної від електродугового розряду в піделектродній зоні. Зокрема, площа криволінійної поверхні лунки дорівнює близько 0,2 м2 при глибині 40 мм. Встановлено закономірності формування геометрії лунки при вдуванні газу каналом ГПЕ, зокрема щодо площі і глибини лунки. Так, при витрат газу 3–20 м3/год і висоті шлакового покрову 100 мм площа сягає 0,28–0,5 м2, при цьому глибина лунки склала від 5 см до 19 см відповідно. Встановлені раціональні витрати газу, що подається каналом графітованого порожнистого електрода, які для шлакового покрову 100 мм складають 3–6 м3/год і для шлакового покрову 200 мм – 6–10 м3/год. Досліджено особливості формування лунки металу в піделектродній зоні за умов подачі газу каналом графітованого порожнистого електрода при позапічній обробці сталі на установці «ківш-піч». Закономірності формування геометрії лунки в зоні горіння дуги, які отримано за допомогою холодного моделювання, в подальшому дадуть змогу виконати розрахунки передачі теплоти від електродугового розряду до металевої ванни. Визначити частку теплоти поглинутої шлаком і металом за умов використання звичайного електрода, та порожнистого з подачею газу його каналом при позапічній обробці сталі на установці «ківш-піч».
UKR: Об’єкт дослідження – зона взаємодії графітованого порожнистого електрода (ГПЕ) з металевою ванною на установці «ківш-піч». Встановлення закономірностей формування геометричних параметрів лунки за різних умов роботи установки «ківш-піч» з метою подальшої оцінки теплообміну під електродом в зоні горіння дуги. Розроблено методику експерименту та створено лабораторну установку для проведення фізичного моделювання на холодній моделі. Розраховані значення геометричних параметрів лунки утвореної від електродугового розряду в піделектродній зоні. Зокрема, площа криволінійної поверхні лунки дорівнює близько 0,2 м2 при глибині 40 мм. Встановлено закономірності формування геометрії лунки при вдуванні газу каналом ГПЕ, зокрема щодо площі і глибини лунки. Так, при витрат газу 3–20 м3/год і висоті шлакового покрову 100 мм площа сягає 0,28–0,5 м2, при цьому глибина лунки склала від 5 см до 19 см відповідно. Встановлені раціональні витрати газу, що подається каналом графітованого порожнистого електрода, які для шлакового покрову 100 мм складають 3–6 м3/год і для шлакового покрову 200 мм – 6–10 м3/год. Досліджено особливості формування лунки металу в піделектродній зоні за умов подачі газу каналом графітованого порожнистого електрода при позапічній обробці сталі на установці «ківш-піч». Закономірності формування геометрії лунки в зоні горіння дуги, які отримано за допомогою холодного моделювання, в подальшому дадуть змогу виконати розрахунки передачі теплоти від електродугового розряду до металевої ванни. Визначити частку теплоти поглинутої шлаком і металом за умов використання звичайного електрода, та порожнистого з подачею газу його каналом при позапічній обробці сталі на установці «ківш-піч».
Description
V. Ruban: ORCID 0000-0002-6617-296X; O. Stoianov: ORCID 0000-0002-7136-7403; K. Niziaiev: ORCID 0000-0002-9260-0964; Ye. Synehin: ORCID 0000-0002-9983-3971; S. Zhuravlova: ORCID 0000-0002-8519-5155; K. Malii: ORCID 0000-0002-9046-4268
Keywords
physical modeling, «ladle-furnace» installation, graphitized hollow electrode, geometric parameters of the cavity, фізичне моделювання, установка «ківш-піч», графітований порожнистий електрод, геометричні параметри лунки, КМЧС
Citation
Ruban V., Stoianov O., Niziaiev K., Synehin Ye., Zhuravlova S., Malii K. Investigating Cavity Formation in an Electric Arc Zone During Out-of-Furnace Processing of Steel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. Vol. 4, No. 1(124). P. 134–142. DOI: 10.15587/1729-4061.2023.284884.