نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای شکل و اثر آن بر جریان مذاب

بر اساس اصل تقریب، آزمایش مدل آب در حین پر شدن در یک پاتیل فولادی 60 تنی انجام شد. بر اساس کار تحقیقاتی قبلی، از یک نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای شکل با سطح مقطع بالایی بزرگتر برای کاهش سطح بحرانی گرداب برای کاهش گیر افتادن سرباره به تاندیش استفاده شد. اشکال و ارتفاعات مختلف قسمت بالایی نازل عمدتاً برای مهار گرداب در مرحله پایانی پر شدن پاتیل مورد بررسی قرار گرفت. هنگامی که شکل بالای نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای مربع است، ارتفاع بالایی 20 میلی متر و 17 میلی متر است، و خروج از مرکز نازل 3.4 است، ارتفاع بحرانی گرداب حدود 34 میلی متر و 31 میلی متر است. در این حالت گیر افتادن سرباره به طور موثر کنترل می شود و استفاده از فلز به طور کامل تری بهینه می شود.

معرفی

در ریخته‌گری مداوم، فولاد مذاب از طریق نازلی که در پایین پاتیل قرار دارد، از پاتیل به تاندیش ریخته می‌شود. با این حال، این فرآیند باید قبل از تخلیه کامل پاتیل متوقف شود تا از انتقال سرباره به تاندیش جلوگیری شود. آشکارسازهای سرباره اولین ظهور سرباره را ثبت می کنند اما قادر به تشخیص توسعه گرداب و تعیین کمیت کثیفی فولاد نیستند. علاوه بر این، به دلایل اقتصادی، مقدار فولادی که در پاتیل رام نشده باقی می‌ماند معمولاً قابل توجه است، بنابراین کارخانه‌های فولاد علاقه زیادی به مطالعه روش‌های مختلف برای بهینه‌سازی فرآیند دارند. اخیراً مطالعات تجربی با استفاده از مدل های آب برای تجزیه و تحلیل شرایط مورد نیاز برای تشکیل گرداب مورد استفاده قرار گرفته است. در این آزمایش‌ها، زهکشی آب از مخازن با مقطع استوانه‌ای یا مربعی با کف‌های افقی مسطح برای برون‌مرکزی‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است، که نشان می‌دهد ارتفاع بحرانی حمام مایعی که در آن تشکیل گرداب شروع می‌شود، با تغییر نازل تخلیه کاهش می‌یابد. یک موقعیت متمرکز به یک موقعیت غیرعادیR. J. Hawkins و همکاران ادعا می کنند که خواص حمل و نقل سرباره و فولاد نیز نقش مهمی در تشکیل یک گرداب ایفا می کند زیرا افزایش نسبت ویسکوزیته μفولاد/μسرباره و نسبت چگالی سرباره/ρفولاد منجر به افزایش ارتفاع حمام بحرانی می شود. تشکیل گرداب نسبت قطر نازل پاتیل فولادسازی خروجی و پاتیل d/D نیز به گفته برخی محققین مهم است.

اثرات سطح مایع اولیه، قطر نازل، موقعیت نازل و لایه سرباره بر ارتفاع بحرانی گرداب در کار قبلی مورد بررسی قرار گرفت. در شرایط داده شده، ارتفاع بحرانی گرداب به شکل خروجی بستگی دارد. در این مقاله نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای شکل معرفی شد. بر اساس آزمایش مدل آب، تأثیر شکل و ارتفاع قسمت بالایی نازل پاتیل فولادسازی بر ارتفاع بحرانی گرداب در مرحله پایانی پر شدن پاتیل بررسی شد. هدف ارائه تئوری و مرجع در کاربرد واقعی صنعت است.

آزمایش فیزیکی

مدل تجربی

  یک مدل فیزیکی در مقیاس 1 به 3 از یک پاتیل صنعتی 60 تنی ایجاد شده است که برای تجزیه و تحلیل جریان آب در طول فرآیند تخلیه نشان داده شده در شکل 1 استفاده می شود. دستگاه اصلی عمدتاً به جای مواد نسوز از شیشه آلی ساخته شده است. به جای مذاب فولادی از آب استفاده می شود. در طول کل آزمایش، از سیستم دوربین برای ثبت ویژگی‌های دینامیکی گرداب و سنسور سطح مایع برای اندازه‌گیری سطح مایع با زمان استفاده می‌شود.

پارامترهای آزمایشی و روش

در طول فرآیند آزمایشی جهت شبیه سازی عملکرد اثر نازل پاتیل فولادسازی، ظرف مدل‌سازی شده تا حدی با آب تا ارتفاع ثابت 700 میلی‌متر پر می‌شود. مایع از طریق یک مخزن ثابت تزریق می شود که تضمین می کند آب در تمام آزمایشات به راحتی حالت اولیه یکسانی دارد. پس از تزریق آب، آن را به مدت 15 دقیقه بگذارید و سپس دریچه خروجی را باز کنید تا آب تخلیه شود. آزمایش ها را سه بار در شرایط یکسان انجام دهید و سپس میانگین ارتفاع بحرانی را بگیرید. پارامترهای اساسی نمونه اولیه و پاتیل مدل سازی شده در جدول 1 نشان داده شده است. چهار مقدار موقعیت در پایین پاتیل وجود دارد که در شکل 2 نشان داده شده است.

نازل با قطر ثابت معمولا در پاتیل استفاده می شود. در حالی که از نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای با سطح مقطع فوقانی در کار فعلی استفاده می شود. شکل بالایی به ترتیب دایره، مربع و شش ضلعی است، همانطور که در شکل 3 (الف)، (ب) و (ج) نشان داده شده است. ارتفاع متفاوت قسمت فوقانی نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای برای تأثیرگذاری بر گرداب مورد مطالعه قرار گرفته است. قطر بخش پایینی نازل ذوزنقه ای که طول آن در مجموع 100 میلی متر است به ترتیب 17 میلی متر و 20 میلی متر است. در قسمت بالایی، طول ضلع مربع A 21 میلی متر، طول ضلع شش ضلعی B 15 میلی متر و قطر دایره 30 میلی متر است که این نوید را می دهد که فاصله خط مورب مربع و شش ضلعی 30 میلی متر است که برابر با قطر بالای دایره است. ارتفاع بالای نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای مختلف به ترتیب 10 میلی متر، 20 میلی متر، 30 میلی متر، 40 میلی متر و 50 میلی متر است.

نتایج و بحث

تأثیر نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای بر روی تولید گرداب در مرحله پایانی پر شدن پاتیل در شکل 4 الی 6 نشان داده شده است که شکل بالایی به ترتیب شش ضلعی، مربع و نقادی است. در هر شکل، (a) رابطه سطح مایع بحرانی را با ارتفاع بالای نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای در قطر قطعه پایین تر r=20mm بیان می کند، در حالی که (b) بیان می کند که در قطر قطعه پایین تر r=17mm. نازل ذوزنقه ای یک قانون اثر معین بر روی تولید گرداب از شکل 4 تا شکل 6 به طور کلی دارد.

نمودارهای بالا نشان می دهند که وقتی قطر نازل پاتیل فولادسازی ثابت است که به ترتیب 20 میلی متر و 17 میلی متر است، اگر ارتفاع قسمت بالایی نازل پاتیل فولادسازی متفاوت باشد، ارتفاع بحرانی گرداب متفاوت خواهد بود. هنگامی که ارتفاع قسمت بالایی نازل پاتیل فولادسازی در محدوده خاصی تغییر می کند، در این آزمایش 10 تا 30 میلی متر، فضای بالایی می تواند گرداب را به طور موثر مهار کند و ارتفاع بحرانی گرداب کمتر از نازل معمولی است. هنگامی که ارتفاع قسمت بالایی نازل 20 میلی متر باشد، اثر بازدارندگی بر روی گرداب بهترین است. این به این دلیل است که نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای با ارتفاع نازل مستقیم با همان قطر برابر است و نسبتاً پایین می آید. از یک طرف، می تواند از ارتفاع بحرانی گرداب پایین بیاید. از طرفی فضای بالایی نازل ریختن که قسمت بالایی آن بزرگتر از قسمت پایینی است به عنوان یک ظرف کوچک عمل می کند. می توان آن را با مایع پر کرد، در عین حال سرعت سقوط شدید مایع را کاهش داد. با این حال، هنگامی که ارتفاع بالای نازل پاتیل فولادسازی خیلی کوچک است (کمتر از 10 میلی متر)، داده های تجربی نشان می دهد که فضای بالایی نازل هیچ تاثیری بر گرداب ندارد و اثر بازدارندگی نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای آشکار نیست. هنگامی که ارتفاع بالای نازل خیلی بزرگ است (بیش از 30 میلی متر)، فضای بالایی نازل به عنوان یک نازل مستقل عمل می کند که نیم قطر آن بزرگتر از قسمت پایینی نازل است. این معادل یک نازل ریختن با قطر زیاد است، بنابراین ارتفاع بحرانی گرداب بالاتر از نازل ریختن معمولی با قطر کم خواهد بود.همانطور که از شکل 4 تا شکل 6 نیز مشخص است، مهم نیست که از کدام نوع نازل ذوزنقه ای استفاده می شود، زمانی که قطر قطعه پایینی نازل ذوزنقه ای مشخص باشد، 20 میلی متر یا 17 میلی متر، و ارتفاع بالایی 20 میلی متر باشد، سطح بحرانی گرداب کمترین است. و جلوه مربع در شکل دایره، مربع و شش ضلعی برجسته ترین است. این به این دلیل است که هرچه دیواره قسمت فوقانی نامنظم تر باشد، اثر جلوگیری از ایجاد گرداب قابل توجه تر است. در مجموع، زمانی که شکل بالای نازل ذوزنقه‌ای مربع است، ارتفاع بالایی 20 میلی‌متر و 17 میلی‌متر است، و خروج از مرکز نازل 3/4 است، ارتفاع بحرانی گرداب حدود 34 میلی‌متر و 31 میلی‌متر است. در این حالت گیر افتادن سرباره به طور موثر کنترل می شود و استفاده از کنجاله به طور کامل بهینه می شود.

نتیجه گیری

نتایج زیر بدست آمد.

(1) نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای با ارتفاع بالای 10 ~ 30 میلی متر می تواند بر تولید گرداب تأثیر بگذارد. هنگامی که ارتفاع بالایی 20 میلی متر است، ارتفاع بحرانی گرداب کمترین است.

 (2) در میان شکل بالای دایره ها، مربع ها و شش ضلعی ها در نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای، تأثیر شکل مربعی که از تشکیل گرداب جلوگیری می کند، آشکارتر است. (3) هنگامی که شکل بالای نازل پاتیل فولادسازی ذوزنقه ای مربع است، ارتفاع بالایی 20 میلی متر و 17 میلی متر است، و خروج از مرکز نازل 3/4 است، ارتفاع بحرانی گرداب حدود 34 میلی متر و 31 میلی متر است. در این حالت گیر افتادن سرباره به طور موثر کنترل می شود و استفاده از کنجاله به طور کامل بهینه می شود.

جهت کسب اطلاعات تکمیلی با ما در تماس باشید.