Введение к работе
В мировой практике нашли широкое применение технологии, основанные на вдувании порошкообразных материалов в доменные печи, стальковши и т.п. Подача в доменные печи пылеугольного топлива приводит к сокращению расхода кокса на 10-20 %. Применение порошкообразных материалов в кислородно-конвертерном и электросталеплавпль-ном процессах обеспечивает сокращение на 30-40 % расхода легирующих и шлакообразующих порошков и одновременно рост на 3-5 % производительности агрегатов. Использование порошкообразных реагентов в процессах внепечной обработки даёт возможность получать стали особо высокого качества типа 09Г2ФБ, 09Г2БТ, 10Г2ФБУ. 13Г1СУ.
В странах СНГ широко известны достижения ДонНИИчермега и ГЙПРОМеза (г.Москва) по разработке технологии и оборудования для вдувания пылеугольного топлива в горн доменной печи; ИЧМ НАН Украины (г.Днепрпетровск), ЦНИИЧМ (г.Москва), ВНИИТМ (г.Екатеринбург) по отработке технологии и оборудования для продувки жидкой стали в ковше нейтральными газами и порошками; УГТИ (г.Екатеринбург), МВМИ (г.Москва). ПГТУ (г.Мариуполь) - по внедрению процессов газапорошковой продувки металла в сталеплавильных агрегатах.
Актуальность темы определяется возрастающей потребностью разработки и внедрения в черную металлургию малозатратных технологических процессов производства металла с использованием порошковых материалов. Это объясняется ограниченными запасами природного газа, коксу-ющихся углей и увеличением их стоимости. К числу* приоритетных направлений производства качественнных статей относятся технологии внепечой его обработки. Использование порошкообразных реагентов в этих процессах даёт возможность получать стали особо высокого качества. Однако, для широкого внедрения специальных режимов продувки в практику производства чугуна и стали необходимо отрабатывать также технологии транспорта порошка с большими пылевыми загрузками. При внедрении новых технологий и устройств фурмы и режимы продувки должны обеспечивать получение -максимально возможной мощности истекающих струй.
Новым направлением металлургии производства порошка является диспергирование расплавов-малоизученная, но быстро развивающаяся область науки и техники. Процесс распыления сплавов является неотъемлемым элементом новых технологий в производстве металло порошков. Численные расчёты, выполненные с учётом труднодоступных физических воздействий, позволяют прогнозіфовать развитие металлогазоваго факела, более глубоко изучить механизм пневматического дробления металла и выдать рекомендации по рациональному конструированию машин распыления сплавов.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Рабо-та выполнена на основе программы НИР и ОКР ПГТУ на 1994-96г.
Цель її задачи исследонания - совершенствование инженерных методов расчёта систем пневмотранспорта, создающих с^зимпульсационный транспорт порошков во взвешенном состоянии, а так же выработка рекомендаций по рациональному конструированию устройств для заглубленной подачи порошков в расплавы и агрегаты при минимальных затратах энергии.
Научная новизна полученных результатов. Научная новизна работы заключается в использовании комплекса математических моделей, которые позволяют на качественно новом уровне разработать рациональные режимы газодисперсных потоков, возникающих при организации процессов разгона и транспортирования порошкообразных материалов, подаваемых в расплавы и агрегаты в широкоді диапазоне изменения пылевой загрузки.
Практическое значение полученных результатов. По результатам проведенных исследований получены:
а)рекомендащш по транспортированию газовзвеси с высокой пылевой загрузкой при минимальном расходе энергоносителей;
б) методы рационального использования энергии сжатых газов для
обеспечения максимальной мощности газопорошковой струи, втекающей в
металлургические расплавы;
в) способ увеличении энергии втекающей в металл газопорошко
вой струи за счёт использования наиболее сильного из физических
воздействий - нагрева дисперсного потока в фурме путём передачи
теплоты расплава через многослойную стенку фурмы; рекомендации по
конструированию фурм;
г) аналитическое исследование сложного течения двухскоростного,
двухтемпературного полидисперсного потока с учетом взаимодействия
частиц между собой.
Использование результатов исследований на ОАО " Азовмаш " для расчёта параметров струй при продувке жидкого металла позволяет получить годовой экономический эффект в размере 45 тыс. грн за счёт снижения удельных энергозатрат при подаче порошков.
Личный вклад соискателя. Проведена систематизация методов расчёта двухфазных потоков с учетом влияния следующих факторов: геометрии транспортного трубопровода (диаметра, длины и формы) и сопел фурмы, а также пылевой загрузки, размеров твёрдых частиц и их формы, начальных параметров несущей среды (температура, давление, расход). Разработаны рекомендации по транспортированию газовзвеси с высокой пылевой загрузкой при минимальном расходе энергоносителей. Численный эксперимент дал возможность учесть температуру внешней среды (температура расплава), нестационарность теплообмена, распределение температуры стенки огнеупорного блока и трубы по времени, скоростную I! температзрную неравновесность, заглубление фурмы в расплав, расположе-
ниє фурмы или участка трубы (течение вертикально вверх, вниз, горизонтальное, под углом), массовую долю различных газов - носителей в смеси, объбм, занимаемый дисперсной фазой, материал, из которого изготовлен огнеупорный блок, насаженный на фурму, местные сопротивления (до 50 и более) транспортного трубопровода и др.
Апробация результатов исследования, публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 научных работах и тезисах докладов на конференциях.
Структура диссертации Диссертация изложена на 134 стр. текста, включает в себя 34 рис. и 1 таблицу, состоит из введения, пяти глав, выводов, перечня использованных источников из 71 наименования и документа, подтверждающего практическое использование результатов работы.