Study of the designs of bottom blowing devices for oxidative blowing in teeming ladles

Abstract

It is discussed in the article the concept proposed for the production of ultra-low carbon steel, which involves the production of crude steel in basic oxygen furnace followed by oxidative blowing with an oxygen-argon mixture in a teeming ladle to decrease a carbon content in steel to less than 0.03%. The objective of this article is to study the influence of design of the blowing devices, namely, the position and shape of the pores, on the efficiency of metal homogenization in the teeming ladle. Based on the water modeling, the most efficient design of the blowing devices has been selected.

У статті обговорюється концепція, запропонована для виробництва ультронизьковуглецевої сталі, яка передбачає виробництво сирої сталі в кисневому конвертері з подальшою окислювальною продувкою сумішшю кисню та аргону в сталерозливному ковші для зменшення вмісту вуглецю в сталі до менш ніж 0,03%. Висока ефективність запропонованої технології можлива лише за умови інтенсивного протікання процесу зневуглецьовування металу, який складається з трьох ланок: підведення реагентів до газової бульбашки, хімічна взаємодія реагентів на міжфазній поверхні і відведення від неї продуктів реакції. За низької концентрації вуглецю в металі лімітуючою ланкою процесу стає масопереніс вуглецю до міжфазної поверхні, який може бути інтенсифікований перемішуванням розплаву. Завдання цієї статті полягає у вивченні впливу конструкції продувочних пристроїв, а саме розташування та форми пір, на ефективність гомогенізації металів у сталерозливному ковші. Для вирішення поставленої задачі було обрано метод фізичного моделювання на водній прозорій моделі. Розглянуто продувочні пристрої з круговим отвором, шпариною та ненаправленою пористістю. Для проведення фізичного моделювання за теоремою Букінгема було обрано числа подоби для описання досліджуваного процесу. Зокрема запропоновано використовувати безрозмірну об’ємну витрату і модифікований критерій гомохронності. Використовуючи метод фізичного моделювання на водяній моделі, було встановлено, що найкращі результати з усереднення хімічного складу рідкого металу в ковші демонструють продувочні пристрої з неорієнтованою пористістю. Вони ідеально підходять для окисного продування в переповненому ковші сумішшю аргону та кисню, необхідною для виробництва наднизьковуглецевої сталі з вмістом кисню менше 0,03%. Метою подальших досліджень є розробка конструкції змішувальної камери продувного пристрою, в якій кисень і аргон попередньо змішуються перед вдуванням у рідкий метал.