Установка для моделирования продувки жидкой ванны

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 09) (11) 04 5 С 2 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О Н АВТО 1 Я УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР МЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Череповецкий ордена Ленинаи ордена Трудового Красного Знамениметаллургический комбинат им. 50-ле-тия СССР(54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОДУВКИ ЖИДКОЙ ВАННЫ сталеппавильных агрегатов кислородом, содержащая прозрачную модель печи : с продувочными фурмами, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения достоверности имитации потоков, имеющих место на действующих агрегатах, модель снабжена чашеобразными отражателями, имитирующими реакционные зоны, смонтированными ниже уровняповерхности жидкой ванны под головками вертикально установленных продувочных фурм, а поверхность жидкой ванйыр выполнена в виде горизонтальной пер"19 форированной перегородки с удельной площадью отверстий перфорации в зоне действия продувочных фурм з 4-7 раз большей удельной площа-.д) отверстий перфорации остальной части.035 1 1145Изобретение относится к металлургии, а именно к моделированию металлургических процессов, .происходящих при цродувке жидкой ванны сталеплавильных агрегатов кислородом.Известна установка для моделирования металлургических процессов,содержащая прозрачный корпус и устройства для создания потоков. Установка изготовлена из оргстекла для 1 Оудобства наблюдения за потоками.Отдельные элементы установки изготовлены из пластилина, парафина,воска, плавленого гипосульфита 1.Наиболее близкой по технической 15сущности к предлагаемой являетсяустановка для моделирования металлургических процессов, происходящихв сталеплавильном агрегате, содержащая модель ванны и устройства для 20создания потоков; дно модели на уровне зеркала жидкой ванны выполненоплоским 2,При продувке. жидкой ванны кисло 25родом резко изменяется ее гидродинамическая обстановка, и аэродинамическая обстановка над ванной сталеплавильного агрегата определяетсявзаимодействием нескольких потоков -иэ готовки печи и из ванны, При вы.полнении дна модели плоским невозможно исследовать влияние потоков,выделяющихся из ванны, на аэродинамику рабочего пространства печИ,:так как аэродинамика струи, разбивающейся о плоскую поверхность,икая, чем та, которая наблюдаетсяпри выделении потоков из продуваемой ванны, Она имеет некоторые концентрические относительно места 40соударения струи с имитируемым плоским зеркалом ванны, зоны растеканияи отражения струи, искаженные-посравнению с действительной картиной, .так как даже при поверхностной продувке имеет место некотороеэаглубление струи. При этом соотношение между .воронкой в жидкой ваннеи зоной. интенсивного выделения восходящих.из ванны. потоков на натуре 50отличается от соотношения эон растекания и отражения струи на модели. Поэтому и аэродинамическаяобстановка над продуваемой ваннойв модели .искажается по сравнению 55с образцом. Размеры реакционнойзоны, где происходит наиболее интенсивное выделение.СО, зависят от интенсивности продувки и величинызаглубления фурм. За пределами реакционной зоны выделение СО предполагается равномерным по ванне,причем характер выделения. потоковиэ ванны сложен и неравномеренпоповерхности жидкой ванны. Известные установки для моделированияэтого не учитывают,Целью изобретения является повышение достоверности имитации потоков, имеющих место на действующихагрегатах,Поставленная цель достигаетсятем, что в установке для моделирования продувки жидкой ванны, содержащей прозрачную модель печи с продувочными фурмами, модель снабженачашеобразнымн отражателями, имитирующими реакционные зоны, смонтированные ниже уровня поверхностижидкой ванны под головками вертикально установленных продувочныхфурм, а поверхность жидкой ваннывыполнена в виде горизонтальной перфорированной перегородки с удельнойплощадью отверстий перфорации в зоне действия продувочных фурм в 4-7раз большей удельной площади отверстий перфорации остальной части,На фиг, 1 изображена схема пред"ложенной установки, на фиг. 2 - схема .движения потока газов, нафиг, 3 - эдюры определения характеристик потока. Установка для моделирования продувки жидкой ванны сталеплавильного агрегата кислородом включает прозрачную модель 1 двухванной печи и устройства для создания пото- ков. Прозрачная модель 1 выполнена из оргстекла. Устройства для создания потоков в модели содержат пережимную горелку 2, торцовую горелку 3 и продувочные фурмы 4, головки которых размещены ниже зеркала жидкой ванны. Для замера расходов установлены ротаметры 5, например, марки РСи диафрагмы 6 в комплекте с Б-образными манометрами. Для имитации выделения газов из.жидкой ванны 7 на разделе жидкой и газовой фаз установлена перфорированная перегородка 8, на которой в зоне действия продувочных Аурм 4 удельная площадь отверстий перфорации больше удель35 4Шихта 10 в камере прогрева 11 имитируется кусками оргстекла различных размеров и формы, приклеенными к листу 12.П р и м е р . Модель 1 изготовлена из оргстекла в масштабе 1;25 к размерам действующего агрегата, на ней кроме пережимной 2 и торцовой 3 горелок установлены три продувочные фурмы 4 с интенсивностью продувки 64,4 м/ч (в пересчете на действующий агрегат 7500 м/ч).В качестве моделирующей среды использовался сжатый воздух давлением 0,6 ИПа. Для имитации выделения газов иэ жидкой ванны 7 на разделе жидкой и газовой фаз установ" лена перегородка 8, в которой выполнено 3020 отверстий. Причем в районах трех реакционных зон выполнено 764 отверстия диаметрами 4, 3 и 2 мм. На остальных участках поверх ности отверстия выполнены диамет-. ром 2 мм. Суммарная ппощадь всех отверстий равнялась 12880 мм, В пересчете на действующий агрегат зто составляло 8 м , т.е. проходное сечение для потоков СО составляло 8 м.Суммарная площадь отверстий трех реакционных зон равнялась 5799,58 мм. В пересчете на действующий агрегат это составляло 3,6 и".В зоне действия продувочных фуриудельная площадь отверстий перфорации составила 0,503 удельная площадь отверстий перфорации ос-, тальных участков кэверхности жидкой ванны - 0,089.Отношение удельной площади отверстий перфорации реакционных эон к удельной площади отверстий перфорации остальных участков поверх/ности жидкой ванны равно 5,6.Для снятия качественньв картин движения потоков использовались, зонды, изготовленные.из шелковых нитей, прикрепленных на концах тонких металлических стержней. Дця замера количественных характеристик (динамического и статического давлений) использовалась пневиометрическая трубка. 3 11450ной площади отверстий перфорацииостальных участков поверхности жидкой ванны в 4-7 раз.При соотношении удельной площади отверстий перфорации реакционной зоны к удельной площади отверстий перфорации остальных участковповерхности жидкой ванны 7 менеечетырех картина восходящих потоковв реакционной зоне получается .близкой к картине потоков в остальнойчасти рабочего пространства камеры продувки и не отражает реальнуюкартину движения газов в печи.При,соотношении удельной площади отверстий перфорации реакционной зоны к удельной площади отверстий перфорации остальных участков поверхности жидкой ванны 7 более семи режимы продувки выходятза пределы, применяемые в сталеплавильных печах.Для организации восходящих изванны 7 потоков. СО под фурмами 4 модели 1 установлены чашеобразные отражатели 9, диаметры которых равныдиаметрам реакционных эон.Размер реакционной зоны (зоныдействия продувочной фурмы) определяют по формуле30сгде д - диаметр кратера (диаметрреакционной эоны), м,й - площадь основания кратерар 8ЪЧ) 35зЬгде Ь - глубина проникновения струив жидкость м- ЧЧ 3Г 740где- удельныи вес газа, кг/м .- удельный вес жидкости,кг/мю и Й - скорость, м/с,.и диаметрструи, м,Ч - объем кратера, м3= -агде Ю - импульс струи, кгИ + й (0,53 Р - Р),М.где ф - секундный расход газа,кг/с;Р - давление газа в сопле,кг/и;Р, - давление среды, кг/и; 55Г, - площадь сопла, м,У - критическая скорость кислорода, м/с. Установка работает следуюЩийобразом. Через ротаметры 5 на пережииную2 и торцовую 3 горелки подают возПрименение установки для моделированйя 1 тродувки жидкой ванны кис- лородом позволяет избежать больших затрат, связанных. спроведением исследований в натурйых условиях, и гарантирует йовышение точнос- ти результатов1 д 5 1145 дух, имитирующий тойливо и окислитель.Через измерительные диафрагмы б воздух подают на продувочные фурмы 4, по которым, имитируя кислород, он.поступает под перфорированную перегородку 8, ударяется об отражателу,.9,и устремляется обратнов рабочеепространство жидкой ванны 7 через отверстия перфорации, йми О тируя вьдвление СО из ванны при продувке.иетадла кислородом, увлекая эа собой, нити .зонда, покоторым снимаются качественные картийы движения потоков газа 13 (фиг, 2). фиксация картин, движенияпроизводит- сяштрйховыми зарисовками,Замеряя динамическийнапор: пнев-мометрической трубкой в определенных точках рабочего пространства модели .1, рассчитывают горизонталь-ные и вертикальные составляю 1 цие скоростей движения йотоков и "стро-ят эпюры. (фиг.3) которые позволяют определить качественные и ко личественные характеркстики движения потоков и их влияние на передаЭ: "чу тепла зеркалуметалла и на стойкость футеровки свода и стен.;:Например , на фиг ,2 пойазана +кар- .ЗО тина двйже ния газов , а"нафиг .3 даны эпюры вер тикальных "сос тавляющих 1 4 скоростей двйженйя потоков в одном и том же поперечном с ечении . По ним ,видно , что на характер-" гЛ" "1:д": , ,35 движения газов"в камере продувки оказывавт"воздействие восходящие " потоки "газов "выделяющиеся:из ванны в реакциойййх зонах. В средней части камеры поток газовиз реакционньй зоя"паднййается к сводуи разделяется "йа . две "чаатй. :Боль- шая часть .газов йдетйояйправле-035 6нию к задней стенке с "отклонениемв сторону тупиковой головки в при-мыкающей к ней половийе камеры и. с отклонением к пееЫм 1 в:полови-: не камеры, к нему прйЮгающей, По задней стенке газы ойскаются вниз и подтягиваются к реакционным зо= нам. В заднейполовине"камеры образуетсяциркуляцйонйый кбнТур с го- ризонтальйой оСью вращения. Иеньшая часть газовпосводу направляется к передней стенке"и пережиму. Картины двйженйя газов хорошо сог- ласуются с эпюрами верТикальных составляющихскоростей, снятых в тех же сечениях,Полученйые: данные дают ясное: представпенйе о том, что патоки горячих газов оказывают большое влия-: ние на темперагурные режимы сводаи на стойкость его футеровки. Даннаяустановка:по сравнению с известной позволяет:получить более точную картину прииюследовании аэродинамики рабочего простран-. ства печи, которая.позволяет определить оптимальную схему .отопления действующего агрегата,.как с точки зрения нагрева ванны (металла), так и стойкости футеровки рабочего пространства, а также параметры установки горелок.:на.действующем агрегате, а тем самым -сократить расход топлива."Патент", г.,ужгород; ул. Проектная,лиал аказ 1121/21 Т ВНИИПИ Государстве по делам иэобре 113035, Москва, Жраж 553 Подного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/