Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі
Analysis of recent research and publications. The heat loss by radiation in the electric arc furnace (EAF) is largely due to the traditional ideas of technologists about the appropriateness of a shallow flat bath with a ratio of diameter to depth of 5.0– 5.5, in contrast to the "deep&qu...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/177 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471970740994048 |
|---|---|
| author | Тімошенко, С.М. Губинський, М.В. |
| author_facet | Тімошенко, С.М. Губинський, М.В. |
| author_sort | Тімошенко, С.М. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-06-30T09:49:40Z |
| description | Analysis of recent research and publications. The heat loss by radiation in the electric arc furnace (EAF) is largely due to the traditional ideas of technologists about the appropriateness of a shallow flat bath with a ratio of diameter to depth of 5.0– 5.5, in contrast to the "deep" bath in a converter with a ratio of diameter to depth close to 1. Numerical studies have shown the possibility of reducing radiation energy loss by 8.5–49 %, depending on the energy technology regime, by implementing a “deep” bath in the EAF. At the same time, the influence of the geometry of the steelmaking bath on the processes of heat and mass transfer in the workspace, which determine the duration of melting and, therefore, the energy efficiency of the EAF, remains poorly researched.
Purpose and methodology. The work is devoted to study of influence of the EAF melting bath geometric parameters on heat and mass transfer in the volume of the steel and at the phase boundaries. Methodology consists in numerical modeling of heat and mass transfer processes based on the mathematical model of liquid metal circulation during pneumatic mixing.
Findings and research implications. The concept of improving the energy efficiency of the EAF by intensifying heat and mass transfer processes through improving the geometry of the steelmaking bath has been developed.
Practical implications. On the basis of developed circulation model of pneumatic mixing the bath, it was found that when the diameter to depth ratio of the steelmaking bath is reduced from the traditional 5–5.5 to optimal, for given energy-technological mode, values of 2.5-1.8 with a constant mass of heat, become possible: intensification of scrap melting in liquid bath by 13–25 %, dephosphorization of steel by 3–25 %, homogenization of the bath by 1.15–3 times, and a decrease in iron loss during evaporation in the arc zone by 10–12 %. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:00Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-177 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:00Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1772023-06-30T09:49:40Z Deep bath – the way to intensify heat and mass transfer processes and increase energy efficiency of the electric arc furnace Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі Тімошенко, С.М. Губинський, М.В. electric arc steel-smelting furnace deep bath circulation model heat and mass transfer energy efficiency електродугова сталеплавильна піч глибока ванна циркуляційна модель тепломасоперенос енергоефективність Analysis of recent research and publications. The heat loss by radiation in the electric arc furnace (EAF) is largely due to the traditional ideas of technologists about the appropriateness of a shallow flat bath with a ratio of diameter to depth of 5.0– 5.5, in contrast to the "deep" bath in a converter with a ratio of diameter to depth close to 1. Numerical studies have shown the possibility of reducing radiation energy loss by 8.5–49 %, depending on the energy technology regime, by implementing a “deep” bath in the EAF. At the same time, the influence of the geometry of the steelmaking bath on the processes of heat and mass transfer in the workspace, which determine the duration of melting and, therefore, the energy efficiency of the EAF, remains poorly researched. Purpose and methodology. The work is devoted to study of influence of the EAF melting bath geometric parameters on heat and mass transfer in the volume of the steel and at the phase boundaries. Methodology consists in numerical modeling of heat and mass transfer processes based on the mathematical model of liquid metal circulation during pneumatic mixing. Findings and research implications. The concept of improving the energy efficiency of the EAF by intensifying heat and mass transfer processes through improving the geometry of the steelmaking bath has been developed. Practical implications. On the basis of developed circulation model of pneumatic mixing the bath, it was found that when the diameter to depth ratio of the steelmaking bath is reduced from the traditional 5–5.5 to optimal, for given energy-technological mode, values of 2.5-1.8 with a constant mass of heat, become possible: intensification of scrap melting in liquid bath by 13–25 %, dephosphorization of steel by 3–25 %, homogenization of the bath by 1.15–3 times, and a decrease in iron loss during evaporation in the arc zone by 10–12 %. 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 %. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-30 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/177 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 27 No. 10-12 (2019): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 27 № 10-12 (2019): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/177/178 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | електродугова сталеплавильна піч глибока ванна циркуляційна модель тепломасоперенос енергоефективність Тімошенко, С.М. Губинський, М.В. Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі |
| title | Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі |
| title_alt | Deep bath – the way to intensify heat and mass transfer processes and increase energy efficiency of the electric arc furnace |
| title_full | Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі |
| title_fullStr | Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі |
| title_full_unstemmed | Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі |
| title_short | Глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі |
| title_sort | глибока ванна – шлях до інтенсифікації процесів тепломасообміну і підвищення енергоефективності дугової сталеплавильної печі |
| topic | електродугова сталеплавильна піч глибока ванна циркуляційна модель тепломасоперенос енергоефективність |
| topic_facet | electric arc steel-smelting furnace deep bath circulation model heat and mass transfer energy efficiency електродугова сталеплавильна піч глибока ванна циркуляційна модель тепломасоперенос енергоефективність |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/177 |
| work_keys_str_mv | AT tímošenkosm deepbaththewaytointensifyheatandmasstransferprocessesandincreaseenergyefficiencyoftheelectricarcfurnace AT gubinsʹkijmv deepbaththewaytointensifyheatandmasstransferprocessesandincreaseenergyefficiencyoftheelectricarcfurnace AT tímošenkosm glibokavannašlâhdoíntensifíkacííprocesívteplomasoobmínuípídviŝennâenergoefektivnostídugovoístaleplavilʹnoípečí AT gubinsʹkijmv glibokavannašlâhdoíntensifíkacííprocesívteplomasoobmínuípídviŝennâenergoefektivnostídugovoístaleplavilʹnoípečí |