Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі

Анотація

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Теплові втрати випромінюванням в дуговій сталеплавильній печі (ДСП) значною мірою обумовлені традиційними уявленнями технологів про доцільність неглибокої плоскої ванни з відношенням діаметра до глибини 5,0–5,5, на відміну від «глибокої» ванни в конвертері з відношенням діаметра до глибини, близьким до 1. Чисельні дослідження показали можливість зниження втрат енергії випромінюванням на 8,5–49 % залежно від реалізованого енерготехнологічного режиму, за рахунок впровадження «глибокої» ванни в ДСП. Разом з тим, вплив геометрії сталеплавильної ванни на процеси тепломасопереносу в робочому просторі, які визначають тривалість електроплавки, а, отже, енергоефективність ДСП, досліджено недостатньо. Мета і методи досліджень. Роботу присвячено дослідженню впливу геометричних параметрів на тепломасоперенос в обсязі сталеплавильної ванни і на границях фаз. Методика полягає в чисельному моделюванні процесів тепломасообміну на основі математичної моделі циркуляції рідкого металу при пневматичному перемішуванні. Новизна і наукове значення досліджень. Отримала розвиток концепція підвищення енергоефективності ДСП шляхом інтенсифікації процесів тепломасообміну за рахунок вдосконалення геометрії сталеплавильної ванни. Практична цінність. На основі розробленої циркуляційної моделі пневматичного перемішування встановлено, що при зниженні відношення діаметра до глибини сталеплавильної ванни від традиційного значення 5–5,5 до оптимального, для даного енерготехнологічного режиму, значення 2,5–1,8 при незмінній масі плавки стає можливим: інтенсифікація плавлення скрапу в рідкій ванні на 13–25 %, дефосфорації сталі на 3–25 %, гомогенізації ванни в 1,15–3 рази і зниження втрат заліза при випаровуванні в зоні дуги на 10–12 %.