Fyzikální modelování přenosových procesů mezi kovem a struskou v licí pánvi

Petr Klus

Master's thesis

Physical Modelling of Transfer Processes between Metal and Slag in Ladle

Abstract:

Tato diplomová práce se věnuje možnostem fyzikálního modelování a metodice simulace přenosových procesů mezi kovem a struskou za přítomnosti třetí plynné fáze (Ar), která slouží k homogenizaci lázně. V těchto modelových experimentech byl zkoumán vliv umístění dmyšné tvárnice a ponorné trysky na průběh přenosových procesů mezi kovem a struskou. Modelování bylo prováděno na fyzikálním modelu licí pánve sestrojeném v geometrickém měřítku 1:9. Průběh přenosových procesů byl studován na základě změn koncentrace jodu mezi vodným roztokem a parafínovým olejem a byl popsán matematickým vztahem, jehož primárním výstupem je závislost bezrozměrné koncentrace na bezrozměrném čase. Metoda stanovení úbytku jodu ve vodném roztoku spočívala v titraci thiosíranem sodným. Naměřené hodnoty jsou vyneseny do grafů. Byly diskutovány výsledky modelového výzkumu různých variant dmýchání interního plynu do licí pánve zaměřených na studium intenzity přenosových pochodů mezi kovem a struskou. Dosažené výsledky poukazují na výraznější přenos prvku během dmýchání plynu přes středovou tvárnici především při použitých průtocích 117 a 400 l.min-1. Dmýchání plynu středem dna licí pánve a ponornou tryskou umístěnou ve středu pánve a hloubce 11 cm od dna je u přenosových procesů výhodnější než u excentricky umístěné dmyšné tvárnice. Účinnost přenosových procesů je podporována centrálním umístěním dmyšného elementu, resp. trysky a vyššími průtoky, což vede k intenzivnější emulgací oleje (strusky) do vodného roztoku (oceli). Emulgací dochází ke zvětšení kontaktní plochy mezi struskou a kovem a urychlují se tak chemické reakce probíhající na jejich mezifázovém rozhraní.

Abstract:

This thesis devoted to the possibilities of physical modeling and simulation methodology of the transfer processes occurring between metal and slag and with the presence of a third phase – inert gas (Ar), which serves to the bath homogenization. In these modeled experiments, the effects of the location of the blowing blocks and/or immersion nozzle on the course of transmission processes between metal and slag were investigated. Modeling was performed on the physical model ladles constructed in the geometric scale of 1:9. Realization of transfer process was studied on the basis of changes in iodine concentration between the aqueous solution and paraffin oil and was described by a mathematical formula whose primary output is the dimensionless concentration dependence on dimensionless time. The method for determining loss of iodine in aqueous solution is based on sodium hyposulfite titration. The achieved results point to the significant transfer during gas blowing through the central block. Blowing gas through the center of the ladle bottom and through the immersion nozzle located in the ladle middle and the depth of 11 cm from the bottom is more advantageous than eccentrically located blowing blocks in the transition process. Efficiency of transfer processes is supported by a central location of blowing element, respectively nozzles and higher flow rates, leading to greater emulsification of paraffin oil (slag) in aqueous solution (steel). Emulsification is increasing the contact area between slag and metal, and thus is accelerating the chemical reactions taking place on this interface.

Keywords

ocel, sekundární metalurgie, fyzikální modelování, licí pánev, interakce kov – struska, přenos hmoty, steel, secondary metallurgy, physical modeling, ladle treatment, metal – slag interaction, mass transfer

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2010

Thesis defence

• Supervisor: Karel Gryc
• Reader: Markéta Tkadlečková

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Master programme / field:
Metalurgické inženýrství / Technologie výroby kovů