Математичне моделювання руху конвективних потоків розплаву в однострумковому проміжному ковші сучасного мікро-заводу при забезпеченні рафінуючого ефекту

Processy litʹâ, 2021, Tom 143, №1, p.19-27

Анотація

УДК 621.74.047

Засобами математичного моделювання вирішувалося завдання моделювання руху конвективних потоків розплаву в однострумкових проміжних ковшах, що використовуються на сучасних металургійних мікро-заводах. Для порівняльної оцінки конструкцій металоприймачів з точки зору рафінуючого ефекту в розроблену модель руху конвективних потоків в проміжному ковші додано елемент, що імітує рух неметалевих включень. При цьому в якості вихідних даних задавалися, кількість, розміри і щільність неметалевих включень. Введення неметалевих включень в рідку ванну проміжного ковша здійснювалося через захисну трубу безпосередньо в порції металу, що надходили. Кількість неметалевих включень становила 120 одиниць. Основні розміри неметалевих включень: 25 мкм - 30 одиниць, 50 мкм - 30 одиниць, 100 мкм - 30 одиниць, 150 мкм - 30 одиниць. Встановлено, що максимальний рафінуючий ефект досягається при застосуванні металоприймача зі скошеними бічними стінками в бік найближчої вузької стінки проміжного ковша і який не має борту. Такі конструктивні особливості і спосіб установки забезпечують раціональну для спливання неметалевих включень траєкторію руху циркуляційних потоків. Незважаючи на це, оптимальною на погляд авторів є конструкція металоприймача зі скошеними бічними стінками в бік найближчої вузької стінки проміжного ковша, яка має борт. Вона має другий показник ефективності видалення включень на рівні 87,5 % ,однак характер руху потоків в проміжному ковші при його використанні є більш оптимальним. Це пояснюється тим, що потоки, які виходять з металоприймача частково гасяться його конструктивним виступом - бортом, що забезпечує менший вплив на футеровку найближчої вузької стінки проміжного ковша. Також при зменшенні висоти борту  металоприймача до діапазону 20-30 мм вдається підвищити ефективність видалення неметалевих включень більше, ніж 90 %. При одночасному застосуванні металлоприймача і порога створюються сприятливі умови для переважного руху потоків металу в верхній частині рідкої ванни. За рахунок цього забезпечуються сприятливі умови для спливання і асиміляції неметалевих включень покривним шлаком. Встановлено, що кращим розташуванням порога є відстань, що становить приблизно 1/3 від відстані між віссю стакана-дозатора і віссю падаючого із сталерозливного ковша струменя з боку стаканадозатора. При такому взаємному розташуванні порога і металоприймача ефективність видалення включень з проміжного ковша становить 97,5 %. Такий показник є максимальним для всіх досліджуваних варіантів.