На протекание физико – химических и теплообменных процессов в кислородном конверторе значительное влияние оказывает организация режима продувки, что является тем более важным при использовании двухъярусных фурм для дожигания СО над ванной или в объеме вспененного шлака струями газодинамической системы (ГСС) из кислорода.
При многоструйной продувке конверторной ванны двухъярусным потоком кислорода реакционная зона в металле имеет форму усеченного конуса, сопряженного со сферой. Ее поверхность сильно пульсирует и представляет поток мелких раздробленных пузырьков, которые образуют запыленный газовый поток из СО и СО2, поднимающийся в направлении шлака.
В условиях применения двухъярусной фурмы с отдувом кислород из сопел внедряется в металл, а струи ГСС из кислорода на дожигание СО перемешивают шлак и теряют свою скорость на поверхности металлической ванны. Величина необходимого импульса струй из кислорода определяется из уравнения из уравнения связи ее импульса и глубины внедрения Lш в шлак
(1)
где Lш = Нш /cosa, причем Нш - высота шлака, а a - угол наклона сопел верхнего яруса фурмы к ее оси; i - импульс струй ГСС, Н, rш - плотность шлака, кг/м3; Lc - дальнобойность струй О2 в ГСС до встречи с металлом.
С другой стороны, импульс струй кислорода в ГСС в единицу времени равен
(2)
В целях устранения фактора облучения футеровки конвертора факелами дожигания окиси углерода (СО) принимаем условия, что Hш ³ Lc, т.е. струи дожигания находятся по ходу продувки ванны преимущественно в объеме вспененного шлака. Зная при стационарном режиме продувки высоту шлака (Нш, м) и поток импульса силы струи (i) дожигания по выражению (1) находим фактическую длину струй (Lc, м) которая должна терять свою энергию на уровне поверхности металла вне зоны продувки.
На режим дожигания СО в системе кислородных струй, подаваемых сверху на поверхность металла в зоне продувки, влияет характер взаимодействия газовых струй между собой по ходу их движения.
Исследования проводили на холодной модели, где в качестве моделирующих фаз были выбраны вода и воздух, а в ряде случаев кислород или водяной пар.
В результате измерений характеристик газовых потоков и дутьевого режима была обнаружена пространственная симметрия графиков изменения скорости струй относительно оси потока системы газового потока (оси фурмы). При этом экспериментальные точки ложатся на кривые: для наружной и непересекающихся струй и для внутренней
(3)
где 
- скорость в потоке на расстоянии ri от оси струи и на оси струи ГСС на поверхности жидкости; rm - радиус струи на уровне поверхности зоны продувки, т.е. на поверхности шлак – металл; b = rm /Rx - параметр, характеризующий пересечение струй; Rx - радиус окружности зоны продувки, равный Dmax/2, на которой расположены оси струй на уровне ванны. Радиус Rx определяется высотой дутьевых сопел головки фурмы и углом их наклона к оси фурмы.
Из анализа вышеизложенного и соответствующих преобразований следует, что если струи на уровне ванны не пересекаются, то изменение поверхности пятна продувки пропорционально количеству сопел и тем параметрам, которые определяют радиус струи на уровне поверхности шлак – металл.
Библиографическая ссылка
Карпенко Г.А. СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЗОНЫ ПРОДУВКИ В КОНВЕРТОРНОМ АГРЕГАТЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2006. – № 5. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=518 (дата обращения: 19.04.2024).