Методические указания. Если при истечении жидкости из отверстия, ее уровень Н в ре­зервуаре станет непрерывно понижаться, а скорость истечения и расход жидкости уменьшаться

Составитель

доцент, к.т.н. В.Г Конопля

 

Ответственный за выпуск

зав. каф., профессор, д.т.н. П.С. Харлашин

 

 

Содержание

1. Теоретические основы продувки конвертерной ванны 5

2. Лабораторная работа № 1 12

2.1. Описание установки 12

2.2. Порядок проведения работы 13

2.3. Обработка результатов эксперимента 17

2.4. Содержание отчета 19

2.5. Контрольные вопросы к допуску на проведение работы 19

3. Лабораторная работа № 2 20

3.1. Порядок проведения работы 21

3.2. Обработка результатов эксперимента 23

3.3. Содержание отчета 25

3.4. Контрольные вопросы к сдаче работы 25

Список литературы 26

 

Введение

В настоящее время основным промышленным способом производства стали является конвертерный процесс. В современных кислородно-конвертерных процессах выплавки стали наибольшее распространение получили процессы с продувкой жидкого металла кислородом сверху, хотя за последние годы началось внедрение и других методов продувки (донная продувка, струйное рафинирование, глубинная наклонная продувка и др.). В конвертерном производстве приходится встречаться со сложными процессами, недоступными прямому визуальному наблюдению и аналитическому расчету. В таких случаях прибегают к физическому моделированию, основанному на теории подобия. Оно позволяет из наблюдений над процессами, протекающими в физической модели, сделать выводы о процессах, имеющих место в реальных, интересующих нас условиях и агрегатах.

В соответствии с теорией подобия необходимо и достаточно, чтобы процессы в модели и реальном агрегате описывались одинаковыми по форме безразмерными уравнениями и краевыми условиями и имели численно равные значения сходственных безразмерных параметров (критериев подобия). В случае подобия сходственные безразмерные функции модели образца будут равны. Метод подобия применим только в сочетании с глубоким анализом протекающих физических процессов. Роль анализа возрастает еще и потому, что, как правило, точное подобие в сложных явлениях невозможно. В этих условиях ставится задача не столько учесть все возмущающие воздействия, сколько пренебречь всем несущественным. В этом заключается задача приближенного моделирования. В случае если сложные явления невозможно перенести в другой масштаб и одновременно сохранить равенство всех критериев подобия, используют приближенное моделирование.

Приближенное моделирование явления движения вязкой жидкости возможно благодаря двум свойствам потока: стабильности, т.е. независимости характера движения вязкой жидкости от числа Рейнольдса, имеющем место при двух крайних режимах движения: ламинарном и турбулентном.

Эти свойства позволяют при турбулентном режиме течения приближенно выполнить условия подобия, работая на модели с числом Рейнольдса, отличном от образца. Зная масштаб моделирования и, задаваясь параметрами продувки, можно рассчитать режим продувки для модели.

В данном методическом руководстве представлена методика выполнения лабораторных работ по курсу "Конвертерные процессы", выполняемые на холодных моделях с использованием методов приближенного физического моделирования реальных процессов, протекающих в полости конвертера.

Основными факторами, определяющими интенсивность перемешивания кислородно-конвертерной ванны, являются энергия струй и всплывающих из ванны пузырей СО.

Вопрос о преимущественном влиянии этих энергий на интенсивность перемешивания ванны до настоящего времени не решен, т.к. отсутствуют надежные способы определения глубины внедрения кислородной струи в металл и геометрии реакционной зоны, области преимущественного развития реакций обезуглероживания и скорости всплывания газовых пузырей и т.д.

Поэтому по одним данным интенсивность перемешивания ванны энергией кислородной струи составляет 20-25 %от общей интенсивности перемешивания, а по другим данным – значительно меньше.

Хотя роль кислородной струи и реакции обезуглероживания в перемешивании ванны требует дополнительных уточнений, общеизвестным и весьма достоверным остается тот факт, что скорость обезуглероживания, а, следовательно, и интенсивность перемешивания ванны, зависит от режима продувки, который легко поддается регулированию и является основным и решающим фактором по сравнению с другими.

Одной из важнейших характеристик кислородно-конвертерного процесса являются параметры взаимодействия кислородных струй с расплавленной ванной. Именно они оказывают определяющее влияние в первом периоде продувки на соотношение скоростей окислительных процессов компонентов ванны и режим шлакообразования.

Основной характеристикой, отражающей картину взаимодействия струй кислорода с ванной в первом периоде продувки, является величина их заглубления в расплав.

Непосредственные измерения на кислородном конвертере указанных параметров настолько сложны, что если они и осуществляются, то только в чрезвычайно редких случаях. Подобные задачи изучаются чаще всего в лабораторных условиях, в частности с помощью физического моделирования на веществах, находящихся при нормальных условиях в газообразном и жидком состояниях,

При внедрении струи газа в жидкость определяющими являются силы инерции, действующие со стороны газового потока, и выталкивающие силы, действующие со стороны жидкости (силы Архимеда).

Результаты наблюдений над моделью в данном случае позволяют получить качественную картину явлений, имеющих место в реальном промышленном агрегате.