Файл: Квитко, М. П. Кислородно-конвертерный процесс.pdf

сопла до металла — для удобства в калибрах), тогда уравнение (10) примет вид

(55)

где dx — диаметр реакционной зоны; d0— диаметр сопла;

k — положение фурмы над поверхностью металла, калибры.

Увеличение площади сечения сопел фурм, пропорциональное интенсивности, приводит к роступоверхности газовыделения, определяемой величиной dx. При этом высота вспенивания не изменяется. При постоянной интенсивности и применении много­ сопловых фурм поверхность газовыделения изменяется пропор-. ционально д'/>, где п — число сопел. Учитывая возможность уве­ личения угла наклона сопел к вертикали при увеличении их числа, уравнение (54) можно записать в виде

где b — находится в пределах 1/4—1/2.

Необходимо учитывать, что площадь газовыделения ограни­ чена диаметром конвертера. Поэтому число реакционных зон можно увеличить до вполне определенной величины ппред

Тогда выражение (56) можно записать в виде

при|приближении’д к ппред, т. е. при увеличении числа сопел коэф­ фициент в уравнении (58) приближается к 1.

Поскольку величина АН для каждого конвертера постоянная, получаем

(59)

откуда следует, что при увеличении числа сопел предельная величина интенсивности растет.

На основании приведенных выше выражений можно опреде­ лить предельное число сопел для конвертеров любой емкости, исходя из их проектных характеристик. Записывая выражение (57) в виде

89

Рассмотрение выражений (59) и (60) дает возможность заклю­ чить, что с точки зрения повышения уровня ванны интенсивность продувки при предельном числе сопел фурм можно повысить для 100—250-т конвертеров, по крайней мере, до 15—20 м3/(т мин). Таким образом, повышение уровня ванны не ограничивает интен­ сивность подачи дутья. Это увеличение можно существенно умень­ шить, рассредоточивая дутье. Из уравнения (59) видно, что число

сопел практически должно соответствовать увеличению интенсив­ ности.

заключение подтверждается данными о продолжительности про­ дувки и общем расходе кислорода (табл. 22).

90

Из приведенных данных следует, что с увеличением интен­ сивности продувки через односопловую фурму резко растет рас­ ход кислорода на плавку, а длительность продувки возрастает

•значительно медленнее, чем это можно предположить теоретически.

Рис. 27. Зависимость ско­ рости окисления углерода от интенсивности подачи кислорода и конструкции фурм (обозначения те же,

что и на рис. 26)

Для оценки возможности изменения степени использования кислорода авторами выполнен анализ этого явления с примене­ нием методики, предложенной несколько ранее при исследовании

91

кинетики окисления углерода углекислым газом [39]. Эта мето­ дика пригодна и для окисления ванны кислородом, если не при­ нимать во внимание дожигание СО до С 02Для наших расчетов это вполне приемлемое допущение.

При расчетах по этой методике принято, что перенос кисло­ рода от струи в ванне контролируется, с одной стороны, диф­ фузией в газовой фазе, а с другой — реакцией взаимодействия кислорода с углеродом в металле. Скорость взаимодействия кис­

Ро2— парциальное давление кислорода у поверхности раз­ дела фаз, %.

Подвод кислорода от оси струи к поверхности контакта выра­ жается уравнением (62)

Рсь — парциальное давление кислорода в объеме струи на уровне металла, %.

Парциальное давление кислорода в объеме струи можно выра­ зить через начальное парциальное давление на срезе сопла и ин­ тенсивность подачи кислорода:

где /о, — интенсивность подачи кислорода, кг/с.

Определяя значение р£® из (63) и приравнивая выражения (61) и (62), получаем выражение, связывающее парциальные давления кислорода на срезе сопла и у поверхности контакта металл—газ:

/