Analysis of the Rheological Behaviour of Selected Semi-Solid Slag Systems in Blast Furnace Flow Conditions

• Autorzy: Migas P.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0014

Warianty tytułu

PL

Analiza charakteru reologicznego wybranych stało-ciekłych układów żużlowych w warunkach przepływu w wielkim piecu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The rheological properties of liquid and semi-solid systems of slag and hot metal in a blast furnace are extremely important from the perspective of their dripping in the unit. The rheological nature and the values of the dynamic viscosity coefficient of liquid and semi-solid phases - slag and hot metal - determine the permeability of the zones in which those systems exist. The modelling of dripping processes and e.g. static and dynamic holding/retention of liquid in the bed, requires an accurate description of the rheological behaviour of slag and iron systems. Determining the liquid flow through the lump bed of the blast furnace is based on the assumption that liquids in the unit in the whole range of their occurrence are similar to a Newtonian ideal liquid. This study presents an analysis of the findings of high-temperature rheometric measurements of CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO systems, liquid, semi-solid slags of the blast furnace type doped with TiO₂ and solids in the form of TiN. The tests were performed within a temperature range of 1310-1490°C. Also measurement results for glycerol solutions with concentrations of 86% and 100% at the ambient temperature, simulating blast furnace slags with various contents of solids - PC, anthracite - are presented.

PL

Właściwości reologiczne ciekłych i stałych-ciekłych systemów żużla i surówki w wielkim piecu mają diametralne znaczenie z punktu widzenia ich ściekania w agregacie. Charakter reologiczny, oraz wartości współczynnika lepkości dynamicznej ciekłych i stało-ciekłych faz: żużla i surówki determinują przewiewność stref, w których systemy te występują. Modelowanie procesów ściekania oraz np. zatrzymanie/retencji cieczy w złożu, statyczne i dynamiczne, wymaga dokładnego opisania zachowań reologicznych systemów żużla i surówki. Określenie przepływu cieczy przez złoże kawałkowe wielkiego pieca oparte jest na założeniu, że ciecze w agregacie w całym zakresie występowania, wykazują podobieństwo do cieczy doskonałej Newtona. W pracy zaprezentowano analizę wyników wysokotemperaturowych pomiarów reometrycznych układów CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO, ciekłych, stało-ciekłych żużli typu wielkopiecowego domieszkowanych TiO₂ oraz stałymi elementami w postacie TiN. Badania były wykonywane w zakresie temp. 1310-1490°C. Zaprezentowano także wyniki pomiarów dla roztworów gliceryny o stężeniu 86% i 100%, w temperaturze otoczenia, symulującej żużle wielkopiecowe z udziałem różnych zawartości stałych elementów: PCI, antracytu.

Słowa kluczowe

EN

liquid slag viscosity; rheology; dripping zone; non-Newtonian flow

PL

stało-ciekła faza żużla; reologia; strefa ściekania; przepływ cieczy

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 85--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Migas P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Department of Ferrous Metallurgy, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] S. Wright, L. Zhang, S. Sun, S. Jahanshahi, Metallurgical and Mat. Trans. B 31B, 2, 97-104 (2000).
• [2] A. Kondratiev, B. Zhao, S. Raghunath, P. C. Hayes, E. Jak, Proceedings of EMC, Academic, (2007).
• [3] A. Kondratiev, P. C. Hayes, E. Jak, ISIJ International 3, 359-367 (2006).
• [4] A. Kondratiev, P. C. Hayes, E. Jak, ISIJ International 46, 3, 368-374 (2006).
• [5] A. Kondratiev, P. C. Hayes, E. Jak, ISIJ International 46, 3, 375-384 (2006).
• [6] A. Kondratiev, P. C. Hayes, E. Jak, ISIJ International 48, 1, 7-16 (2008).
• [7] A. Kondratiev, E. Jak, Metallurgical and Mat. Trans. B 32B, 12, 1015 (2001).
• [8] K. C. Mills, S. Sridhar, Ironmaking & Steelmaking 26, 262 (1999).
• [9] J. Ferguson, Z. Kembłowski, Reologia stosowana płynów, Wyd. MARCUS, Łódź, (1995).
• [10] S. Seok, S. Jung, Y. Lee, D. Min, ISIJ Int. 47, 8, 1090-1096 (2007).
• [11] A. Shankar, M. Görnerup, A. K. Lahiri, S. Seetharaman, Metallurgical and Mat. Trans. B 38B, 12, 911 (2007).
• [12] A. Kondratiev, E. Jak, Metallurgical and Mat. Trans. B 32B, 12, 1027 (2001).
• [13] P. Migas, M. Korolczuk-Hejnak, Archives of Metallurgy and Materials 59, 1, 173 (2014).
• [14] G. S. Gupta, S. Bhattacharayya, ISIJ International 43, 12, 1927-1935 (2003).
• [15] H. Jin, S. Choi, J. I. Yagi, J. Chung, ISIJ International 50, 7, 1023-1031 (2010).
• [16] T. Fukutake, V. Rajakumar, Transactions ISIJ 22, 355-364, (1982).
• [17] Z. Y. Zhou, H. P. Zhu, B. Wright, A. B. Yu, P. Zulli, Powder Technology 208, 72-85 (2011).
• [18] Y. S. Shen, A. Yu, P. Austin, P. Zulli, Minerals Engineering 33, 54-65 (2012).
• [19] W. M. Husslage, M. A. Reuter, R. H. Heerema, T. Bakker, A. G. S. Steeghs, Metallurgical and Mat. Trans. B 36B, 12, 765 (2005).
• [20] T. G. Mezger, The rheology handbook. For users of rotation-al and oscillatory rheometers. 2nd revised edition, Vincentz Network GmbH & Co. KG, Hannover, (2006).
• [21] P. Migas, M. Korolczuk-Hejnak, Key Engineering Materials 611-612, 1645-1656 (2014).
• [22] Ch. D. Hodgman, Handbook of Chemistry and Physics, 40th edition, Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio, (1959).
• [23] M. Niesler, J. Stecko, L. Blacha, B. Oleksiek, Application of fine-grained coke breeze fractions in the process of iron ore sintering, Metalurgija 53, 1, 37-39 (2014).
• [24] J. Raichel, L. Rose, M. A. Damazio, R. G. Carvalho, H. B. Loss, E. M. Pinto, J. R. Dutra, M. Karbowniczek, EAF foamy slag in stainless steel production, Stahl und Eisen 129, 1, 23 (2009).