к.т.н., генеральный директор ОАО «Уральский научно-исследовательский и проектный институт горного дела, обогащения, металлургии, химии, стандартизации»
620063, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Konstantin V. – Cand. Sci. (Eng.), General Director
87 Khokhryakova str., Ekaterinburg, 620063
д.т.н., профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории окускования и физико-механических испытаний
620063, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Dr. Sci. (Eng.), Prof., Leading Researcher of the Laboratory of Sintering and Physical and Mechanical Tests s (LSPMT)
87 Khokhryakova str., Ekaterinburg, 620063
к.т.н., заведующий лабораторией
620063, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Cand. Sci. (Eng.), Chief of Laboratory LSPMT
87 Khokhryakova str., Ekaterinburg, 620063
инженер лаборатории
620063, г. Екатеринбург, ул. Хохрякова, 87
Nikolaу A. – Engineer of Laboratory LSPMT
87 Khokhryakova str., Ekaterinburg, 620063
к.т.н., инженер кафедры металлургии цветных металлов
620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 17
Vikentii A. – Cand. Sci. (Eng.), Engineer of the Department of Non-Ferrous Metallurgy
17 Mira str., Ekaterinburg, 620002
Методом холодного моделирования в интервалах величин критерия Архимеда для бокового (Arб = 12÷120) и донного (Arд = 5÷60) дутья применительно к условиям работы барботажного плавильного агрегата «Победа» (ПАП) исследованы гидрогазодинамические закономерности комбинированной продувки жидкости газом. Продувку осуществляли одновременно донной фурмой, установленной вертикально по центру реактора, и боковой, расположенной под углом 5° к горизонтальной оси. Проведена количественная оценка мгновенной и средней (Vср) скоростей циркуляции элементов потока жидкости на разных участках ванны в зависимости от местонахождения зоны продувки и критериев Архимеда. Определена траектория движения жидкости. Вблизи поверхности жидкости и корпуса реактора обнаружена вихревая зона, где мгновенная скорость движения элемента потока жидкости изменяется от 69,9 до 183,1 мм/с и Vср = 123,8 мм/с. В объеме жидкости циркуляционные потоки затухают, и Vср уменьшается от 123,8 до 47,0 и 54,1 мм/с. Показано, что в общем случае скорость циркуляции зависит от интенсивности продувки на фурмах и становится выше для области наложения боковой и донной струй. Определены динамические условия продувки, обеспечивающие непосредственный контакт бокового и донного факелов, приводящий к слиянию потоков и повышенному брызгообразованию. Приведена характеристика 3 видов колебаний поверхности раздела фаз «чистая жидкость – газожидкостный слой» и дана оценка влияния бокового и донного дутья на разновидность возникающих колебаний. Отмечено, что ввод донного дутья (Arд = 5) приводит, наряду с поперечными колебаниями 1-го типа, к появлению волнообразного движения жидкости (2-й тип), а при более высоких значениях Arд = 25 – к угловым колебаниям (3-й тип). Показано, что при комбинированной продувке наличие бокового факела уменьшает углы раскачивания ванны к горизонту до 8–12°. Для оценки интенсивности колебаний введена величина Δhж = (hж)max – (hж)min, т.е. разность между максимальной (hж)max и минимальной (hж)min высотой жидкости за полный цикл колебаний (τ). Построены зависимости высоты жидкости (hж) от τ, Arб и Arд, на основании которых определены величины Δhж, варьируемые при моделировании в интервале 7,7–69,5 мм. Для различных областей ванны и динамических условий продувки установлена взаимосвязь между скоростью циркуляции жидкости и величиной колебаний (Δhж). Рассмотрено влияние всех видов колебаний на возможный эрозивный износ футеровки ПАП и полноту усвоения шихтовых материалов вблизи поверхности ванны.
Hydro-gas regularities of liquid combined blowing by gas were studied using cold modeling method at Archimedes criterion for lateral Arl = 12÷120 and bottom blowing Arb = 5÷60 simulating Pobeda bubbling unit. The blowing was performed simultaneously by bottom lance vertically fixed in centre of reactor and by the lateral lance which was attached at an angle 5° to the horizontal axis. The quantitative estimation of instantaneous and average circulation velocities (Vav) of liquid flow elements in different bath areas, depending on the location of blowing zone and Archimedes criterion, was performed. The liquid motion trajectory was determined. A vortex zone was revealed near the liquid surface and the reactor shell, where instantaneous velocity of the liquid flow elements changes from 69.9 to 181.1 mm/s and Vav = 123.8 mm/s. The circulation flows fade in the bulk of liquid and Vav decreases from 123.8 to 47.0 and 54.1 mm/s. It was shown that, in general, circulation velocity depends on the blowing intensity and appears to be higher for the zone of overlapping of lateral and bottom streams. The dynamic blowing conditions, which ensure the direct contact of lateral and bottom jets leading to their interflow and increased spatter formation, were identified. The characteristics of 3 types of surface oscillations for interface phases “pure liquid- gas-liquid layer”, as well as the estimation of the lateral and bottom blowing impact on the type of oscillation were provided. It has been noted that the introduction of the bottom blowing (Arb = 5) causes the wave-like motion of liquid (the 2nd type) along with the transverse oscillations of the 1st type, and at higher values of Arb = 25 the angular oscillations of the 3rd type develop. It has been shown that the presence of a lateral jet at the combined blowing decreases angles of bath swinging to 8–12° to horizontal axis. For the estimation of oscillation intensity, Δhl = (hl )max – (hl )min value, which means the difference between maximum (hl )max and minimum (hl )min height of liquid for the full-wave oscillations (τ), was introduced. The height of liquid (hl ) was plotted as a function of τ, Arl , Arb, Δhl was determined on the basis of obtained graph values, which varied upon modeling over the range of 7.7–69.5 mm. The relation between the liquid circulation velocity and the oscillation value (Δhl ) was established for different bath zones and dynamic conditions of the blowing. The impact of all oscillations types on potential erosive lining wear of Pobeda bubbling unit and the completeness of adoption of charging material nearby the bath surface was investigated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.