THE ANALYSIS OF SIMILARITY CONDITIONS AND THE METHODOLOGY OF HIGH-TEMPERATURE MODELING OF CONVERTER PROCESSES. MESSAGE 1

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The working space of the converter is considered as a set of separate reaction zones, which contributes to the study of the mechanism of physico-chemical phenomena in each zone and in the oxygen jets – metal – slag – exhaust gas system as a whole. The fulfillment of similarity conditions allows high-temperature modeling to be qualitatively implemented in a certain range, and a partial violation of one or another of the considered similarity conditions will lead to the implementation of only approximate modeling. The analysis and substantiation of the main provisions of the methodology of high-temperature modeling of the converter process with combined purging of the converter bath has been performed. The basic conditions of aerohydrodynamic and dynamic similarity are formed when using multi-pulse gas flows for purging a melt, which, together with the conditions of geometric and physical similarity, make it possible to transfer the results obtained from the model to the sample with greater reliability. A technological map is developed preliminarily for each experiment, providing the specified parameters of blast and slag melting modes using fractional lime and fluorspar additives. The considered conditions and the basic dimensionless similarity criteria make it possible to transfer the results obtained to industrial designs. A set of laboratory facilities and techniques has been developed and improved that make it possible to visualize the interaction of gas jets with a slag-metal emulsion in a converter using photo and video recordings, to obtain information about the parameters of the reaction zones formed and the gases escaping to the surface of a metal bath.

About the authors

Evgenii V. Protopopov

Siberian State Industrial University

Author for correspondence.
Email: protopopov@sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7554-2168
SPIN-code: 9775-0226
Russian Federation

Aleksandr A. Umanskii

Siberian State Industrial University

Email: umanskiy_aa@sibsiu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4403-9006
SPIN-code: 2374-4553

Evgeny A. Belenetskii

Siberian State Industrial University

Email: info@vpk-oil.ru

Sergey S. Fat'yanov

Siberian State Industrial University

Email: vestnicsibgiu@sibsiu.ru

Sergey A. Polezhaev

Siberian State Industrial University

Email: vestnicsibgiu@sibsiu.ru

Ekaterina M. Zapolskaya

Siberian State Industrial University

Email: beloglazova-ekat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8098-5895
SPIN-code: 7302-2751

References

  1. Коотц Т., Беренс К., Маас Г., Баумгартен П. Некоторые вопросы теории кислородно-конвертерного процесса. Дискуссия. Черные металлы. 1965;15:4252.
  2. Зарвин Е.Я., Чернятевич А.Г., Волович М.И., Никитин Ю.П., Дорошенко В.А. Изучение процесса продувки конвертерной ванны с использованием фотокиносъемки. Известия вузов. Черная металлургия. 1974;12:3337.
  3. Borowsld К., Maatsch I. Technische Mittei-lungen Krupp: Forschungsberichte. 1964;22:63‒64.
  4. Чернятевич А.Г., Зарвин Е.Я. К вопросу горячего моделирования кислородно-конвертерного процесса. Известия вузов. Черная металлургия. 1978;4:4046.
  5. Лякишев Н.П., Шалимов А.Г. Сравнительная характеристика состояния кислородноконвертерного производства стали в России и за рубежом. Москва: Элиз; 2000:64.
  6. Буданов И.А., Устинов В.С. Перспективы развития металлургического производства в России. Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической ин-формации. 2014;(5(1373)):3–12.
  7. Баптизманский В.И., Охотский В.Б. Физико-химические основы кислородно-конвертер-ного процесса. Киев-Донецк: Вища школа. 1981:83.
  8. Явойский В.И., Дорофеев Г.А, Повх И.Л. Теория продувки сталеплавильной ванны. Москва: Металлургия. 1974:495.
  9. Чернятевич А.Г., Протопопов Е.В. Разра-ботка наконечников двух контурных фурм для кислородных конвертеров. Известия вузов. Черная металлургия. 1995;12:13–17.
  10. Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г., Юдин С.В. Исследование химических и температурных градиентов в конвертерной ванне с использованием высокотемпературного моделирования. Известия вузов. Черная металлургия. 1997;10:20–24.
  11. Brun L.C. Overcapacity in Steel: China’s Role in Global Problem. Center of Globalization, Governance & Competitiveness, Duke University; 2016:54
  12. Yusupkhodjayev A.A. Theory Waste Free Technology on the Ferrous Metallurgy. Tashkent: TSTU; 2017:4
  13. Chong Y.T., Teo K.M., Tang L.C. A lifecycle-based sustainability indicator framework for waste-to-energy systems and a proposed metric of sustainability. Renewable and Sustai nable Energy Reviews. 2016;56:797–809.
  14. Su F., Lampinen H.-O., Robinson R. Recycling of sludge and dust to the BOF converter by cold bonded pelletizing. ISIJ International. 2004;44(4):770–776. https://doi.org/10.2355/isijinternational.44.770
  15. Matsubae-Yokoyama K., Kubo H., Nagasaka T. Recycling effects of residual slag after magnetic separation for phosphorus recovery from hot metal dephosphorization slag. ISIJ International. 2009;95(3):306–312.
  16. Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г. Исследование взаимодействия кислородных струй с отходящими конвертерными газами. Известия вузов. Черная металлургия. 1996;10:5–9.
  17. Марков Б.Л. Физическое моделирование в металлургии. Москва: Металлургия. 1984:120.
  18. Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г. Условия подобия при высокотемпературном моделировании конвертерных процессов. Аэро-гидродинамическое подобие. Известия вузов. Черная металлургия. 1997;8:26–31.
  19. Ляхтер В.М., Прудовский А.М. Гидравлическое моделирование. Москва: Энергоатомиздат. 1984:292.
  20. Чернятевич А.Г. Высокотемпературное моделирование кислородно-конвертерного процесса. Известия вузов. Черная металлургия. 1991;12:1618.
  21. Баптизманский В.И., Меджибожский М.Я., Охотский В.Б. Конвертерные процессы производства стали. Киев-Донецк: Вища школа. 1984:344.
  22. Охотский В.Б., Чернятевич А.Г. Модель процесса рафинирование металла при продувке его кислородом сверху. Известия вузов. Черная металлургия. 1972;10:6164.
  23. Сизов А.М. Газодинамика и теплообмен газовых струй в металлургических процессах. Москва: Металлургия. 1987:256.
  24. Охотский В.Б., Баптизманский В.И., Про-свирин К.С., Щедрин Г.А. Строение реак-ционной зоны при продувке металла кислородом. Известия вузов. Черная металлургия. 1973;8:5053.
  25. Зарвин Е.Я., Чернятевич А.Г., Волович М.И., Никитин Ю.П., Дорошенко В.А. Изучение процесса продувки конвертерной ванны с использованием фотокиносъёмки. Известия вузов. Черная металлургия. 1974;12:3337.
  26. Зарвин Е. Я., Чернятевич А.Г., Волович М.И. Наблюдение через прозрачную стенку за поведением конвертерной ванны при продувке. Известия вузов. Черная металлургия. 1975;2:3742.
  27. Чернятевич А.Г., Зарвин Е.Я., Борисов Ю.Н. Макрокартина физических явлений в реакционной зоне кислородного конвертера при продувке многосопловыми фурмами. Известия вузов. Черная металлургия. 1977;12:6165.
  28. Чернятевич А.Г., Зарвин Е.Я., Борисов Ю.Н., Волович М.И. О механизме образования выбросов из кислородного конвертера с верхней продувкой. Известия вузов. Черная металлургия. 1976;10:5459.
  29. Чернятевич А.Г., Протопопов Е.В. Экспе-риментальное изучение параметров реакционной зоны конвертерной ванны в условиях комбинированной продувки. Известия вузов. Черная металлургия. 1991;6:1724.
  30. Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г. О повышении эффективности продувки конвертерной ванны с дожиганием отходящих газов в полости конвертера. Известия вузов. Черная металлургия. 1996;2:15.
  31. Чернятевич А.Г., Протопопов Е.В., Ганзер Л.А. О некоторых особенностях окисления примесей в конвертерной ванне при комбинированной продувке. Известия вузов. Черная металлургия. 1987;4:2530.
  32. Чернятевич А.Г., Протопопов Е.В. Экспе-риментальное изучение параметров реакционной зоны конвертерной ванны в условиях комбинированной продувки. Известия вузов. Черная металлургия. 1991;6:1724.
  33. Разработка и создание испытательного полигона по изучению конвертерных процессов. Отчет по НИР. Сибирский металлургический институт (СМИ). Руководитель Протопопов Е.В. Инв. № 02920005710. Новокузнецк. 1991:64.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Журнал «Вестник Сибирского государственного индустриального университета»

Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-77872 от 03.03.2020 г.

Журнал имеет международный стандартный номер сериального издания ISSN 2304-4497 (Print) и подписной индекс в каталоге «Урал-Пресс» – 41270

Учредитель:

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Адрес редакции:

654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, г. Новокузнецк, Центральный район, ул. Кирова, зд. 42, Сибирский государственный индустриальный университет, каб. 483гт, тел. 8-950-270-44-88

Ответственный за выпуски: Запольская Е.М. 

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк, Россия

Исключительные авторские права на статьи принадлежат авторам ©

Обработка персональных данных

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).