Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні
Analysis of recent research and publications. In the conditions of mini-mills, the removal of sulfur in a number of cases is the limiting link in the production of steel. The kinetics of desulfurization is determined by the specific stirring power of the steel melting bath. The influence of the geom...
Saved in:
| Date: | 2024 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/242 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471991171448832 |
|---|---|
| author | Тімошенко, С.М. Смірнов, О.М. Нємцев, Е.М. |
| author_facet | Тімошенко, С.М. Смірнов, О.М. Нємцев, Е.М. |
| author_sort | Тімошенко, С.М. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-24T18:44:44Z |
| description | Analysis of recent research and publications. In the conditions of mini-mills, the removal of sulfur in a number of cases is the limiting link in the production of steel. The kinetics of desulfurization is determined by the specific stirring power of the steel melting bath. The influence of the geometry of the bath on the efficiency of pneumatic mixing and desulfurization of steel at a fixed mass has not been sufficiently studied.
Purpose and method. The purpose of the work is increasing the energy efficiency of steel production in the conditions of a mini-mill due to the minimization of steel desulfurization time. The method consists of numerical modeling of the desulfurization kinetics taking into account the geometric parameters of the steel melting bath and regime parameters of pneumatic mixing.
Novelty and scientific significance of research. In the context of the kinetics of steel desulphurization, an understanding of the energy component of the process was developed through the specific power of pneumatic mixing of the liquid bath Nmix. The finiteness of the isothermal expansion model of the rising gas bubble for determining Nmix in industrial conditions through argon flow rate is shown. A mathematical model for estimating Nmix when purging the bath with argon in jet-bubble mode through the averaged speed of liquid steel movement and Archimedes’ force as a function of the gas content ratio in the two-phase region is proposed. The model allows optimizing argon flow rate according to the criterion of the maximum specific power of pneumatic mixing. This mode ensures the minimum duration of steel desulfurization for the given slag parameters and geometry of the steel melting bath-bottom porous plug system.
Practical value. Determining the optimal flow rate of argon to ensure the maximum specific power of pneumatic mixing of a steel melting bath of a certain geometry and mass in the context of minimizing the duration of desulfurization contributes to increasing the energy efficiency of the steel production technology in the conditions of mini-mill operation. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:20Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-242 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:20Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2422024-03-24T18:44:44Z Numerical studies of the kinetics of steel desulfurization with pneumatic stirring Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні Тімошенко, С.М. Смірнов, О.М. Нємцев, Е.М. Steel melting bath power of pneumatic mixing desulfurization сталеплавильна ванна потужність пневматичного перемішування десульфурація Analysis of recent research and publications. In the conditions of mini-mills, the removal of sulfur in a number of cases is the limiting link in the production of steel. The kinetics of desulfurization is determined by the specific stirring power of the steel melting bath. The influence of the geometry of the bath on the efficiency of pneumatic mixing and desulfurization of steel at a fixed mass has not been sufficiently studied. Purpose and method. The purpose of the work is increasing the energy efficiency of steel production in the conditions of a mini-mill due to the minimization of steel desulfurization time. The method consists of numerical modeling of the desulfurization kinetics taking into account the geometric parameters of the steel melting bath and regime parameters of pneumatic mixing. Novelty and scientific significance of research. In the context of the kinetics of steel desulphurization, an understanding of the energy component of the process was developed through the specific power of pneumatic mixing of the liquid bath Nmix. The finiteness of the isothermal expansion model of the rising gas bubble for determining Nmix in industrial conditions through argon flow rate is shown. A mathematical model for estimating Nmix when purging the bath with argon in jet-bubble mode through the averaged speed of liquid steel movement and Archimedes’ force as a function of the gas content ratio in the two-phase region is proposed. The model allows optimizing argon flow rate according to the criterion of the maximum specific power of pneumatic mixing. This mode ensures the minimum duration of steel desulfurization for the given slag parameters and geometry of the steel melting bath-bottom porous plug system. Practical value. Determining the optimal flow rate of argon to ensure the maximum specific power of pneumatic mixing of a steel melting bath of a certain geometry and mass in the context of minimizing the duration of desulfurization contributes to increasing the energy efficiency of the steel production technology in the conditions of mini-mill operation. Аналіз останніх досліджень і публікацій. В умовах малих металургійних заводів (ММЗ) видалення сірки у ряді випадків лімітує процес доведення сталі. Кінетика десульфурації визначається питомою потужністю перемішування сталеплавильної ванни. Вплив геометрії ванни на енергоефективність перемішування розплаву і десульфурації сталі при фіксованій масі плавки досліджено недостатньо. Мета і метод. Мета роботи — підвищення енергоефективності виробництва сталі в умовах ММЗ за рахунок мінімізації часу десульфурації. Метод полягає в чисельному моделюванні кінетики видалення сірки з урахуванням геометричних параметрів сталеплавильної ванни та режимних параметрів пневматичного перемішування. Новизна і наукове значення досліджень. У контексті кінетики десульфурації сталі отримали розвиток уявлення щодо енергетичної складової процесу через питому потужність пневматичного перемішування рідкої ванни Nmix. Показано обмеженість моделі ізотермічного розширення газової бульбашки, що спливає, стосовно оцінки Nmix в промислових умовах. Запропоновано математичну модель для оцінки Nmix через усереднену швидкість циркуляції сталі і силу Архімеда, як функцію відносного вмісту газу в двофазній області при струменево-бульбашковому режимі продувки ванни аргоном. Модель спрямована на оптимізацію витрати аргону за критерієм максимальної питомої потужності пневматичного перемішування. Такий режим забезпечує мінімальну тривалість десульфурації при заданих параметрах шлаку і геометрії системи сталеплавильна ванна-донна пориста пробка. Практична цінність. Визначення оптимальної витрати аргону через пористу пробку для забезпечення максимальної питомої потужності пневматичного перемішування сталеплавильної ванни даної геометрії і маси у контексті мінімізації тривалості десульфурації сприяє підвищенню енергоефективності технології виробництва сталі в умовах ММЗ. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2024-03-08 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/242 10.15407/steelcast2023.04.02 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 31 No. 4 (2023): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 31 № 4 (2023): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/242/241 Авторське право (c) 2024 Метал та лиття України |
| spellingShingle | сталеплавильна ванна потужність пневматичного перемішування десульфурація Тімошенко, С.М. Смірнов, О.М. Нємцев, Е.М. Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні |
| title | Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні |
| title_alt | Numerical studies of the kinetics of steel desulfurization with pneumatic stirring |
| title_full | Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні |
| title_fullStr | Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні |
| title_full_unstemmed | Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні |
| title_short | Чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні |
| title_sort | чисельні дослідження кінетики десульфурації сталі при пневматичному перемішуванні |
| topic | сталеплавильна ванна потужність пневматичного перемішування десульфурація |
| topic_facet | Steel melting bath power of pneumatic mixing desulfurization сталеплавильна ванна потужність пневматичного перемішування десульфурація |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/242 |
| work_keys_str_mv | AT tímošenkosm numericalstudiesofthekineticsofsteeldesulfurizationwithpneumaticstirring AT smírnovom numericalstudiesofthekineticsofsteeldesulfurizationwithpneumaticstirring AT nêmcevem numericalstudiesofthekineticsofsteeldesulfurizationwithpneumaticstirring AT tímošenkosm čiselʹnídoslídžennâkínetikidesulʹfuracíístalípripnevmatičnomuperemíšuvanní AT smírnovom čiselʹnídoslídžennâkínetikidesulʹfuracíístalípripnevmatičnomuperemíšuvanní AT nêmcevem čiselʹnídoslídžennâkínetikidesulʹfuracíístalípripnevmatičnomuperemíšuvanní |