Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація
World steel production in oxygen converters has high indicators, which are maintained due to constant process of improvements. The simplest from the point of view of implementation is to improve the design of the top blowing device – the blowing lance, and develop technology for its use. This featur...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/303 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859472004388749312 |
|---|---|
| author | Молчанов, Л.С. Голуб, Т.С. Дудченко, С.О. Семикін, С.І. |
| author_facet | Молчанов, Л.С. Голуб, Т.С. Дудченко, С.О. Семикін, С.І. |
| author_sort | Молчанов, Л.С. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-08T11:37:51Z |
| description | World steel production in oxygen converters has high indicators, which are maintained due to constant process of improvements. The simplest from the point of view of implementation is to improve the design of the top blowing device – the blowing lance, and develop technology for its use. This feature is due to the key impact of the specified device on the process: the creation of high-speed oxygen jets that have a mixing effect on the liquid metal bath and ensure the flow of chemical processes. The physical study of the characteristics of new devices and verification of the efficiency of their operation during blowing under conditions of interaction with the liquid bath are important in this improvement process. Most often, the method of physical low-temperature modeling is chosen for verification due to the availability of materials, ease of implementation and high clarity. Water and oil are used as modeling liquid media to simulate metal and slag melts, and air as a gaseous medium. An important condition for modeling is compliance with the criteria of geometric similarity and similarity of physical processes through the Froude and Weber criteria. However, even their use does not guarantee the quantitative similarity of the obtained results to the real process. In this regard, it is important to accumulate information on the correlation of the results of physical low-temperature and high-temperature modeling methods under the conditions of using the same blowing devices and technological features of blowing. The article presents the results of a comparative analysis of low- and high-temperature modeling of the top blowing of a liquid bath through a four-nozzle lance in order to evaluate the indicator of direct metal losses (spatter of the metal phase under the action of a gas jet). It was established that in low-temperature modeling, the level of losses due to spatter is significantly higher than in the blowing of a real metal melt due to significantly lower indicators of the physical properties of the modeling fluid. It was also noted that the most appropriate period under two-phase modeling conditions for real blowing is the beginning or end of blowing, when foaming depends more on the action of the gas jet due to the difficulty of providing conditions on a low-temperature model similar to the additional effect on foaming of the carbon oxidation reaction in the melt. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:32Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-303 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:32Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-3032026-02-08T11:37:51Z Estimation of Direct Metal Losses during Converter Blowing using Low-Temperature Modeling and Its Verification Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація Молчанов, Л.С. Голуб, Т.С. Дудченко, С.О. Семикін, С.І. Oxygen-converter steelmaking top blowing low-temperature modeling high-temperature modeling metal losses with spattering киснево-конвертерне виробництво сталі продувка зверху низькотемпературне моделювання високотемпературне моделювання втрати металу із розбризкуванням World steel production in oxygen converters has high indicators, which are maintained due to constant process of improvements. The simplest from the point of view of implementation is to improve the design of the top blowing device – the blowing lance, and develop technology for its use. This feature is due to the key impact of the specified device on the process: the creation of high-speed oxygen jets that have a mixing effect on the liquid metal bath and ensure the flow of chemical processes. The physical study of the characteristics of new devices and verification of the efficiency of their operation during blowing under conditions of interaction with the liquid bath are important in this improvement process. Most often, the method of physical low-temperature modeling is chosen for verification due to the availability of materials, ease of implementation and high clarity. Water and oil are used as modeling liquid media to simulate metal and slag melts, and air as a gaseous medium. An important condition for modeling is compliance with the criteria of geometric similarity and similarity of physical processes through the Froude and Weber criteria. However, even their use does not guarantee the quantitative similarity of the obtained results to the real process. In this regard, it is important to accumulate information on the correlation of the results of physical low-temperature and high-temperature modeling methods under the conditions of using the same blowing devices and technological features of blowing. The article presents the results of a comparative analysis of low- and high-temperature modeling of the top blowing of a liquid bath through a four-nozzle lance in order to evaluate the indicator of direct metal losses (spatter of the metal phase under the action of a gas jet). It was established that in low-temperature modeling, the level of losses due to spatter is significantly higher than in the blowing of a real metal melt due to significantly lower indicators of the physical properties of the modeling fluid. It was also noted that the most appropriate period under two-phase modeling conditions for real blowing is the beginning or end of blowing, when foaming depends more on the action of the gas jet due to the difficulty of providing conditions on a low-temperature model similar to the additional effect on foaming of the carbon oxidation reaction in the melt. Світове виробництво сталі в кисневих конвертерах має високі показники, підтримка яких здійснюється завдяки постійним вдосконаленням процесу. Найбільш простим з позиції впровадження є вдосконалення конструкції пристрою верхньої продувки — продувної фурми, та розробка технологій їх використання. Така особливість зумовлена ключовим впливом зазначеного пристрою на процес: створення високошвидкісних кисневих струменів, що чинять перемішуючий вплив на рідку металеву ванну та забезпечують протікання хімічних процесів. Важливим у процесі є фізичне дослідження характеристик нових пристроїв та перевірка ефективності їх роботи під час продувки за умов взаємодії з рідкою ванною. Найчастіше для перевірки обирають спосіб фізичного низькотемпературного моделювання через доступність матеріалів, простоту реалізації та високу наочність. У якості моделюючих рідких середовищ використовують воду та олію для імітації металевого та шлакового розплавів, а у якості газового середовища — повітря. Важливою умовою моделювання є дотримання критеріїв геометричної подоби та подоби фізичних процесів через критерії Фруда та Вебера. Однак навіть їх застосування не дає гарантії кількісної подоби отриманих результатів реальному процесу. У зв’язку із цим важливим є накопичення інформації щодо співвідношення результатів фізичних низькотемпературного та високотемпературного способів моделювання за умов використання однакових продувних пристроїв та технологічних особливостей продувки. В статті наведено результати щодо порівнювального аналізу низько- та високотемпературного моделювання верхньої продувки рідкої ванни крізь чотирьохсоплову фурму з метою оцінювання показника прямих втрат металу (розбризкування металевої фази під дією газового струменя). Встановлено, що за низькотемпературним моделюванням рівень втрат через розбризкування значно вищий, ніж при продувці реального металевого розплаву через значно нижчі показники фізичних властивостей моделюючої рідини. Також відмічено, що найбільш відповідним періодом за умов двофазного моделювання щодо реальної продувки є початок або закінчення продувки, коли спінювання залежить більшою мірою від дії газового струменя через важкість забезпечення умов на низькотемпературній моделі, подібних до додаткового впливу на спінювання реакції окислення вуглецю у розплаві. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2025-12-30 Article Article application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/303 10.15407/steelcast2025.03-04.043 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 33 No. 3-4 (2025): Metal and Casting of Ukraine; 43-52 Метал та лиття України ; Том 33 № 3-4 (2025): Метал та лиття України; 43-52 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/303/297 Авторське право (c) 2025 Л.С. Молчанов, Т.С. Голуб, С.О. Дудченко, С.І. Семикін https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | киснево-конвертерне виробництво сталі продувка зверху низькотемпературне моделювання високотемпературне моделювання втрати металу із розбризкуванням Молчанов, Л.С. Голуб, Т.С. Дудченко, С.О. Семикін, С.І. Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація |
| title | Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація |
| title_alt | Estimation of Direct Metal Losses during Converter Blowing using Low-Temperature Modeling and Its Verification |
| title_full | Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація |
| title_fullStr | Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація |
| title_full_unstemmed | Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація |
| title_short | Оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація |
| title_sort | оцінка прямих втрат металу при продувці в конвертері засобами низькотемпературного моделювання та її верифікація |
| topic | киснево-конвертерне виробництво сталі продувка зверху низькотемпературне моделювання високотемпературне моделювання втрати металу із розбризкуванням |
| topic_facet | Oxygen-converter steelmaking top blowing low-temperature modeling high-temperature modeling metal losses with spattering киснево-конвертерне виробництво сталі продувка зверху низькотемпературне моделювання високотемпературне моделювання втрати металу із розбризкуванням |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/303 |
| work_keys_str_mv | AT molčanovls estimationofdirectmetallossesduringconverterblowingusinglowtemperaturemodelinganditsverification AT golubts estimationofdirectmetallossesduringconverterblowingusinglowtemperaturemodelinganditsverification AT dudčenkoso estimationofdirectmetallossesduringconverterblowingusinglowtemperaturemodelinganditsverification AT semikínsí estimationofdirectmetallossesduringconverterblowingusinglowtemperaturemodelinganditsverification AT molčanovls ocínkaprâmihvtratmetalupriproduvcívkonverterízasobaminizʹkotemperaturnogomodelûvannâtaííverifíkacíâ AT golubts ocínkaprâmihvtratmetalupriproduvcívkonverterízasobaminizʹkotemperaturnogomodelûvannâtaííverifíkacíâ AT dudčenkoso ocínkaprâmihvtratmetalupriproduvcívkonverterízasobaminizʹkotemperaturnogomodelûvannâtaííverifíkacíâ AT semikínsí ocínkaprâmihvtratmetalupriproduvcívkonverterízasobaminizʹkotemperaturnogomodelûvannâtaííverifíkacíâ |