2 Расчёт параметров продувки металла в ковше аргоном через пористые пробки Исходные данные:

Ёмкость ковша
Радиус поверхности металла в ковше
Толщина слоя металла в ковше
Толщина слоя шлака в ковше
Количество пробок в днище ковша
Радиус пористой пробки
Радиус пор пробки
Пористость пробки
Плотность металла
Плотность шлака
Плотность аргона при 273 К и атм. давл.
Поверхностное натяжение металла
Атмосферное давление
Избыточное давление
Ускорение свободного падения
Расход аргона на продувку
Теплоёмкость аргона
Теплопроводность аргона
Температура аргона
Температура металла
Количество удаляемого азота

Расчёт:

Поскольку выделение газов из металла, при продувке его аргоном происходит на границе пузырь – металл, то скорость и полнота дегазации при одинаковом расходе аргона тем больше, чем меньше размер пузыря и больше время его пребывания в металле. Эти условия выполняются при продувке металла через пористые пробки установленные в днище ковша.

Минимальное значение давления аргона в устье поры:

Плотность аргона в пузыре при этом давлении:

Радиус образующего пузыря:

Объём образовавшегося пузыря:

Масса аргона в пузыре:

Масса расходуемого аргона:

Количество образующихся пузырей:

Количество тепла для нагрева аргона в пузыре:

Дж

Поверхность пузыря:

2

Средняя температура пузыря:

Количество тепла переносимое пузырём:

Время нагрева пузыря до 1873К:

сек

При скорости всплывания пузыря 0,3 м/с, пузырь проходит расстояние нагреваясь до температуры металла:

Увеличение объёма пузыря при нагреве:

3

Определение радиуса пузыря:

Давление внутри пузыря:

Во время всплывания пузыря ферростатическое давление уменьшается и уменьшается давление внутри пузыря и объём пузыря увеличивается. Увеличение объёма пузыря происходит также за счёт перехода в пузырь азота и водорода.

При удельном расходе аргона на продувку 0,3 м3/т, для ковша вместимостью 250 т расход аргона составит:

Объём аргона, выходящего из пористой пробки:

Принимаем в первом приближении, что объём пузыря в результате уменьшения ферростатического давления на границе металл – шлак увеличивается вдвое, тогда:

Радиус пузыря:

Давление в пузыре:

Объём аргона на границе металл – шлак:

За время продувки удаляется ≈ 0,002 % [N] или 10,2 моль/м3 металла. При , количество удалённого атомарного N составит молей.

Количество удалённого молекулярного N2 при 1873 К составит 0,154 м3/моль; тогда объём удаленного N2 составит:

Общее количество газа на границе металл – шлак:

Содержание N2 в пузырях:

Объём пузыря с азотом:

печь ковш сталь аргон

Радиус пузыря:

Поверхность контакта пузыря с металлом:

Площадь контакта пузырей с металлом:

2

3. Расчёт дораскисления стали марки 3СП на УКП