Analysis of the flow of gas/powder mixture in the oxygen converter lance nozzles

• Autorzy: Kuzemko R. , Sinelnikov V. , Mastykash V. , Kalisz D.

Warianty tytułu

PL

Badania przepływu mieszaniny gaz/proszek w dyszach lancy konwertora tlenowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A numerical solution of mathematical equations for the carrier gas and powder flow and numerical variables were used for establishing the effect of carrier gas pressure at the nozzles on the change of the thermodynamic flow of gas parameters of gas/powder mixture and pure gas in the nozzles at different operation modes. The calculations were based on the author’s computer program worked out from a mathematical model consisting of equations and parameters of thermodynamic flow of gas conditions. The results of simulations revealed that the change of entry pressure significantly affects the static pressure, gas velocity in the nozzles, the temperature of the carrier gas, and the velocity of i–th solid particle of the expelled powder. Apart from it, the effect of entry pressure before the nozzle on the density and velocity of j-th particle was also analysed. Similar results were obtained in works [1, 4]. Accordingly, the optimum conditions of pure gas jetting in the analysed converter are reached when the jetting out pressure is 1.7 MPa (during each “slag splashing”). The temperature before the nozzles should increase every second as this stabilizes the drop of power due to the pressure drop in the manometer. In this case, the lance has to be cooled with water [3].

PL

Numeryczne rozwiązanie równań matematycznych dla przepływów gazu nośnego i proszku oraz wielu zmiennych pozwoliło ustalić, jak ciśnienie gazu nośnego wpływającego do dysz wpływa na zmianę termo-gazodynamicznych parametrów przepływu mieszaniny gaz/proszek oraz czystego gazu w dyszach przy różnorodnych trybach pracy. W obliczeniach zastosowano własny program komputerowy opracowany na podstawie modelu matematycznego zawierającego równania i parametry związane z termo-gazodynamicznymi warunkami przepływu. Wyniki symulacji pokazały, że zmiana ciśnienia wstępnego istotnie wpływa na ciśnienie statyczne i prędkość gazu w dyszach oraz na temperaturę gazu nośnego i prędkość i-tej cząstki fazy stałej - wdmuchiwanego proszku. Oprócz tego pokazano wpływ ciśnienia wstępnego przed dyszą na gęstość oraz prędkość j-tej cząstki. Podobne wyniki otrzymano w pracach [1, 4]. Na tej podstawie ustalono, że dla badanego konwertora tlenowego optymalne warunki wdmuchiwania czystego gazu osiąga się przy parametrach procesu, kiedy moc wypływającego strumienia jest na poziomie 1,7 MPa (w każdym czasie „slag splashing”), natomiast temperatura przed dyszami musi zwiększać się w każdej sekundzie, ponieważ to niweluje spadek mocy w rezultacie spadku ciśnienia na manometrze, ale przy tym lanca musi być chłodzona wodą [3].

Słowa kluczowe

EN

nozzle; numerical calculations; gas/powder mixture flow; slag splashing method

PL

dysza; obliczenia numeryczne; przepływ mieszanki gaz/proszek; metoda rozpryskiwania żużla

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 1
• Strony: 111--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Kuzemko R.

• Pryazovskyi State Technical University, Mariupol, Ukraine

autor

Sinelnikov V.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Mastykash V.

• PJSC «Azovstal Iron & Steel Works», Mariupol, Ukraine

autor

Kalisz D.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Kharlashin P.S., Kuzemko R.D., Sinelnikov V.O.: Influence of different factors and physical impacts on the power of flowing supersonic jet during slag spraying in the converter. New developments in mining engineering. 2015, pp. 597-602.
• 2. Sinelnikov V.O., Kalisz D., Kuzemko R.D.: Influence of hydrodynamic and temperature conditions on the efficiency of the slag splashing method. Journal of Machine Construction and Maintenance. Problemy Eksploatacji. 2016, 2 (105), pp. 93-98.
• 3. Sinelnikov V.O., Kalisz D.: Influence the FeO content on slag viscosity at his spraying. Increase the life of the refractory lining. Glass and Ceramics. 2016, 3-4 (73) pp. 144-148.
• 4. Kharlashin P.S., Kovura A.B., Kuzemko R.D.: Influence of Preliminary Heating of Nitrogen on Gas Ejection into the Converter. Steel in Translation. 2011, 9 (41), pp. 745-748.
• 5. Rychkov A.D.: Numerical study of two-phase flows in axisymmetric Laval nozzles taking into account the coagulation and fragmentation processes of condensate particles. Izvestia Akadimii Nauk SSSR, MZG, 1980, 1, pp. 82-90.
• 6. Sternin L.E.: Fundamentals of gas dynamics of two-phase flows in nozzles. M., « Mechanical engineering», 1974.
• 7. Kuznetsov Ju.M.: Gas dynamics of powder injection into liquid metal / Ju.M. Kuznetsov. - Chelyabinsk: Metallurgy, 1991. 160 p.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).