Study of the Designs of Bottom Blowing Devices for Oxidative Blowing in Teeming Ladles
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
ENG: It is discussed in the article the concept proposed for the production of ultra-low carbon steel, which involves the production of crude steel in basic oxygen furnace followed by oxidative blowing with an oxygen-argon mixture in a teeming ladle to decrease a carbon content in steel to less than 0.03%. High efficiency of the proposed technology is possible only under the intensive process of metal decarburization, which consists of the three stages: supply of reagents to the gas bubble, chemical interaction of reagents on theinterfacial surface and removal of reaction products. At low carbon concentrations in the metal, the limiting link of the process is carbon mass transfer to the interfacial surface, which can be intensified by melt stirring. The objective of this article is to study the influence of design of the blowing devices, namely, the position and shape of the pores, on the efficiency of metal homogenization in the teeming ladle. Blowing devices with a circular hole, a slit and undirectional porosity were considered. To perform physical simulation by Buckingham's theorem, similarity numbers were chosen to describe the considered process. In particular, it is proposed to use dimensionless volume flow and a modified homochronicity number. Based on the physical simulation on the “water” model, it was found that the best results of homogenization of the chemical composition of the liquid metal in the teeming ladle show blowing devices with undirected porosity. They are ideal for oxidative purging in a crowded ladle with a mixture of argon and oxygen required for the production of ultra-low carbon steel with an oxygen content of less than 0.03%. The purpose of further research is to develop the design of the mixing chamber of the purge device, in which oxygen and argon are pre-mixed before injection into the liquid metal.
UKR: У статті обговорюється концепція, запропонована для виробництва ультронизьковуглецевої сталі, яка передбачає виробництво сирої сталі в кисневому конвертері з подальшою окислювальною продувкою сумішшю кисню та аргону в сталерозливному ковші для зменшення вмісту вуглецю в сталі до менш ніж 0,03%. Висока ефективність запропонованої технології можлива лише за умови інтенсивного протікання процесу зневуглецьовування металу, який складається з трьох ланок: підведення реагентів до газової бульбашки, хімічна взаємодія реагентів на міжфазній поверхні і відведення від неї продуктів реакції. За низької концентрації вуглецю в металі лімітуючою ланкою процесу стає масопереніс вуглецю до міжфазної поверхні, який може бути інтенсифікований перемішуванням розплаву. Завдання цієї статті полягає у вивченні впливу конструкції продувочних пристроїв, а саме розташування та форми пір, на ефективність гомогенізації металів у сталерозливному ковші. Для вирішення поставленої задачі було обрано метод фізичного моделювання на водній прозорій моделі. Розглянуто продувочні пристрої з круговим отвором, шпариною та ненаправленою пористістю. Для проведення фізичного моделювання за теоремою Букінгема було обрано числа подоби для описання досліджуваного процесу. Зокрема запропоновано використовувати безрозмірну об’ємну витрату і модифікований критерій гомохронності. Використовуючи метод фізичного моделювання на водяній моделі, було встановлено, що найкращі результати з усереднення хімічного складу рідкого металу в ковші демонструють продувочні пристрої з неорієнтованою пористістю. Вони ідеально підходять для окисного продування в переповненому ковші сумішшю аргону та кисню, необхідною для виробництва наднизьковуглецевої сталі з вмістом кисню менше 0,03%. Метою подальших досліджень є розробка конструкції змішувальної камери продувного пристрою, в якій кисень і аргон попередньо змішуються перед вдуванням у рідкий метал.
UKR: У статті обговорюється концепція, запропонована для виробництва ультронизьковуглецевої сталі, яка передбачає виробництво сирої сталі в кисневому конвертері з подальшою окислювальною продувкою сумішшю кисню та аргону в сталерозливному ковші для зменшення вмісту вуглецю в сталі до менш ніж 0,03%. Висока ефективність запропонованої технології можлива лише за умови інтенсивного протікання процесу зневуглецьовування металу, який складається з трьох ланок: підведення реагентів до газової бульбашки, хімічна взаємодія реагентів на міжфазній поверхні і відведення від неї продуктів реакції. За низької концентрації вуглецю в металі лімітуючою ланкою процесу стає масопереніс вуглецю до міжфазної поверхні, який може бути інтенсифікований перемішуванням розплаву. Завдання цієї статті полягає у вивченні впливу конструкції продувочних пристроїв, а саме розташування та форми пір, на ефективність гомогенізації металів у сталерозливному ковші. Для вирішення поставленої задачі було обрано метод фізичного моделювання на водній прозорій моделі. Розглянуто продувочні пристрої з круговим отвором, шпариною та ненаправленою пористістю. Для проведення фізичного моделювання за теоремою Букінгема було обрано числа подоби для описання досліджуваного процесу. Зокрема запропоновано використовувати безрозмірну об’ємну витрату і модифікований критерій гомохронності. Використовуючи метод фізичного моделювання на водяній моделі, було встановлено, що найкращі результати з усереднення хімічного складу рідкого металу в ковші демонструють продувочні пристрої з неорієнтованою пористістю. Вони ідеально підходять для окисного продування в переповненому ковші сумішшю аргону та кисню, необхідною для виробництва наднизьковуглецевої сталі з вмістом кисню менше 0,03%. Метою подальших досліджень є розробка конструкції змішувальної камери продувного пристрою, в якій кисень і аргон попередньо змішуються перед вдуванням у рідкий метал.
Description
Y. Synehin: ORCID 0000-0002-9983-3971
Keywords
steel, homogenization, ultra-low carbon steel, oxidative blowing, сталь, гомогенізація, наднизьковуглецева сталь, окисне продування, КМЧС
Citation
Molchanov L., Arendach N., Synehin Y. Study of the Designs of Bottom Blowing Devices for Oxidative Blowing in Teeming Ladles. Сучасні проблеми металургії. 2021. № 24. С. 81–89. DOI: 10.34185/1991-7848.2021.01.08.