vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2024-4(50)-100-109vsgiu-33Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКЕ КОНВЕРТЕРНОЙ ВАННЫHIGH-TEMPERATURE MODELING OF HEAT AND MASS TRANSFER PROCESSES IN COMBINED PURGINGhttps://orcid.org/0000-0002-7554-2168ПротопоповЕвгений ВалентиновичProtopopovEvgenii V.

д.т.н., профессор, профессор кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

Dr. Sci. (Eng.), Prof., Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy

protopopov@sibsiu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4403-9006УманскийАлександр АлександровичUmanskiiAleksandr A.

д.т.н., доцент, профессор кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

Dr. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy and Chemical Technology

umanskii@bk.ruБеленецкийЕвгений АнатольевичBelenetskyEugene A.

магистрант кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

undergraduate student of the Chair of Ferrous Metallurgy

info@vpk-oil.ruФатьяновСергей СергеевичFatianovSergei S.

магистрант кафедры металлургии черных металлов и химической технологии

undergraduate student of the Chair of Ferrous Metallurgy

ssfatianov@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial University Russian Federation20240202202604100109Copyright © Протопопов Е.В., Уманский А.А., Беленецкий Е.А., Фатьянов С.С., 20262026Протопопов Е.В., Уманский А.А., Беленецкий Е.А., Фатьянов С.С.Protopopov E., Umanskii A., Belenetsky E., Fatianov S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/33

С использованием методики «горячего» моделирования для условий комбинированной продувки конвертерной ванны с подачей через днище перемешивающего нейтрального газа изучены особенности химической и температурной неоднородности расплава, особенности параметров образующихся реакционных зон и механизмы макрофизических процессов, возникающих при продувке металла. При обработке полученных экспериментальных данных получены численные значения эффективных коэффициентов диффузии и коэффициентов температуропроводности как характеристик, определяющих возможности повышения эффективности продувки и перемешивания конвертерной ванны. Установленные особенности поведения конвертерной ванны, особенности процессов в реакционной зоне и других участках ванны при комбинированной продувке подтверждают возможность повышения эффективности продувки и перемешивания расплава, а, следовательно, снижения химических и температурных градиентов.

Using hot modeling technique for conditions of combined blowing of the converter bath with feeding of stirring neutral gas through the bottom, the features of chemical and temperature heterogeneity of the melt, features of parameters of the reaction zones formed and mechanisms of macro-physical processes occurring during metal blowing were studied. When processing the obtained experimental data, numerical values of effective diffusion coefficients and thermal diffusivity coefficients were obtained as characteristics determining the possibilities of increasing the efficiency of blowing and mixing of the converter bath. The established features of the converter bath behavior, features of processes in the reaction zone and other areas of the bath during combined blowing confirm the possibility of increasing the efficiency of blowing and mixing of the melt, and, consequently, reducing chemical and temperature gradients.

конвертеркомбинированная продувкагорячее моделированиетепломассообментемпературная и химическая неоднородностиconvertercombined purginghot modelingheat and mass transfertemperature and chemical heterogeneityReferencesRote F.E., Flinn R.A. Experimental observa-tion of chemical and thermal gradients in an experimental BOF. Met. Trans. 1972;3(6):1973–1984.Rote F.E., Flinn R.A. Experimental observa-tion of chemical and thermal gradients in an experimental BOF. Met. Trans. 1972;3(6): 1973–1984.Чернятевич А.Г., Зарвин Е.Я. К вопросу горячего моделирования кислородно-конвертерного процесса. Известия вузов. Черная металлургия. 1978;(4):40–46.Chernyatevich A.G., Zarvin E.Ya. On the issue of hot modeling of the oxygen converter process. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1978;(4):40-46. (In Russ.).Чернятевич А.Г. Высокотемпературное моделирование кислородно-конвертерного процесса. Известия вузов. Черная металлургия. 1991;(12):16–18.Chernyatevich A.G. High-temperature modeling of the oxygen converter process. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1991;(12):16–18. (In Russ.).Galloway S.M., Green M.J., Balafce S.R. Improvment in furnace performance at inland. Iron and Steelmaker. 1992;(1):38–43.Galloway S.M., Green M.J., Balafce S.R. Improvment in furnace performance at inland. Iron and Steelmaker. 1992;(1):38–43.Баптизманский В.И., Охотский В.Б. Физи-ко-химические основы кислородно-конвертерного процесса. Киев-Донецк: Вища школа, 1981:183.Baptizmansky V.I., Okhotsky V.B. Physico-chemical bases of the oxygen converter pro-cess. Kiev-Donetsk: Vishcha shkola, 1981:183. (In Russ.).Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г., Лаврик Д.А., Мастеровенко Е.Л. Исследование структуры и параметров реакционных зон при верхней продувке применительно к проектированию многоцелевых конвертерных фурм. Известия вузов. Черная металлургия. 2002;(12):16–21.Protopopov E.V., Chernyatevich A.G., Lavrik D.A., Masterovenko E.L. Investigation of the structure and parameters of reaction zones during upper purging applied to the design of multi-purpose converter tuyeres. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2002;(12):16–21. (In Russ.).Явойский В.И., Дорофеев Г.А., Повх И.Л. Теория продувки сталеплавильной ванны. Москва: Металлургия, 1974:495.Yavoysky V.I., Dorofeev G.A., Povkh I.L. The theory of purging a steelmaking bath. Moscow: Metallurgiya, 1974:495. (In Russ.).Зарвин Е.Я., Чернятевич А.Г., Волович М.И. О месте преимущественного окисления шлакообразующих примесей при продувке металла кислородом. Известия вузов. Черная металлургия. 1975;(2):22–27.Zarvin E.Ya., Chernyatevich A.G., Volovich M.I. On the place of predominant oxidation of slag-forming impurities during metal purging with oxygen. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1975;(2):22–27. (In Russ.).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.Zarvin E.Ya., Chernyatevich A.G., Volovich M.I., Nikitin Yu.P., Doroshenko V.A. Studying the process of purging a converter bath using photographic photography. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1974;(12):33–37. (In Russ.).Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г. Условия подобия при высокотемпературном моделировании конвертерных процессов. Аэро-гидродинамическое подобие. Известия вузов. Черная металлургия. 1997;(8):26–31.Similarity conditions in high-temperature modeling of converter processes. Aerohydrodynamic similarity. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1997;(8):26–31. (In Russ.).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):25–29.Chernyatevich A.G., Protopopov E.V., Ganzer L.A. On some features of the oxidation of im-purities in a converter bath during combined purging. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1987;(4):25–29. (In Russ.).Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г. Исследование взаимодействия кислородных струй с отходящими конвертерными газами. Известия вузов. Черная металлургия. 1996;(10):5–9.Protopopov E.V., Chernyatevich A.G. Investigation of the interaction of oxygen jets with waste converter gases. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1996;(10):5–9. (In Russ.).Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г., Юдин С.В. Исследование химических и температурных градиентов в кон-вертерной ванне с использованием высокотемпературного моделирования. Известия вузов. Черная металлургия. 1997;(10):20–24.Protopopov E.V., Chernyatevich A.G., Yudin S.V. Investigation of chemical and temperature gradients in a converter bath using high-temperature modeling. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1997;(10):20–24. (In Russ.).Зарвин Е.Я., Соломон Г.М., Волович М.И. Особенности массопереноса элементов в условиях верхней кислородной продувки. Известия вузов. Черная металлургия. 1982;(6):29–34.Zarvin E.Ya., Solomon G.M., Volovich M.I. Features of mass transfer of elements in conditions of upper oxygen purging. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1982;(6):29–34. (In Russ.).Чернятевич А.Г., Протопопов Е.В. Экспе-риментальное изуче¬ние параметров реакционной зоны конвертерной ванны в усло¬виях комбинированной продувки. Известия вузов. Черная металлургия. 1991;(6):17–22.Chernyatevich A.G., Protopopov E.V. Experimental study of the parameters of the reaction zone of a converter bath under conditions of combined purging. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1991;(6):17–22. (In Russ.).Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г., Юдин С.В. Гидродинамические особенности по-ведения конвертерной ванны при различ-ных способах продувки. Известия вузов. Черная металлургия. 1998;(8):23–29.Protopopov E.V., Chernyatevich A.G., Yudin S.V. Hydrodynamic features of the behavior of a converter bath with various purging methods. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1998;(8):23–29. (In Russ.).Мокринский А.В., Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г. Гидродинамические режимы взаимодействия кислородных струй с конвертерной ванной. Известия вузов. Черная металлургия. 2005;(4):14–17.Mokrinsky A.V., Protopopov E.V., Chernyatevich A.G. Hydrodynamic modes of interaction of oxygen jets with a converter bath. Izvestiya. Ferrous Metal-lurgy. 2005;(4):14–17. (In Russ.).Скребцов А.М. Радиоактивные изотопы в сталеплавильных процессах. Москва: Металлургия, 1972:304.Skrebtsov A.M. Radioactive isotopes in steelmaking processes. Moscow: Metallurgy, 1972:304. (In Russ.).Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. Москва: Наука, 1966;548.Tikhonov A.N., Samarsky A.A. Equations of mathematical physics. Moscow: Nauka, 1966;548. (In Russ.).Охотский В.Б., Пейзанский А.Д. Теплопе-ренос в конвертерной ванне. В кн.: Стале-плавильное производство: Темат. отрас. сб. МЧМ СССР. Москва: Металлургия, 1974;(3):85–87.Okhotsky V.B., Pezansky A.D. Heat transfer in a converter bath. In the book: Steelmaking: Temat. branch of the USSR Ministry of Emergency Situations. Moscow: Metallurgy, 1974;(3):85–87. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.