Методичні вказівки до виконання лабораторних та практичних робіт з дисципліни «Дослідження за фахом»


Визначення в’язкості первинних, проміжних та кінцевих шлаків доменної плавки при різних технологічних умовах



Сторінка4/8
Дата конвертації09.09.2018
Розмір429 Kb.
ТипМетодичні вказівки
1   2   3   4   5   6   7   8

1.6. Визначення в’язкості первинних, проміжних та кінцевих шлаків доменної плавки при різних технологічних умовах
1.6.1. Загальні відомості

Однією з найважливіших властивостей доменних шлаків є їх в'язкість. В процесі доменної плавки в'язкість шлаку обумовлює такі явища, як характер руху шихтових матеріалів і газів, хімічний склад металу, що виплавляється, взаємодію шлаку з вогнетривами, втрати металу з шлаком на випуску та ін. Під в'язкістю розуміють внутрішнє тертя, що виникає між окремими шарами рідини нескінченно малої товщини, що переміщаються з різними швидкостями. Властивість в'язкості тісно пов'язана із структурою рідини і визначається силами міжчасткової взаємодії атомів, іонів або молекул, що створюють рідину.

Для характеристики в'язкості рідини прийнятий коефіцієнт в'язкості (), що називається коефіцієнтом абсолютної або динамічної в'язкості. Одиниця динамічної в'язкості в системі одиниць СІ – Н*с/м2.
1.6.2. Опис установки для визначення в'язкості
Установка для визначення в'язкості (рис.1.5) складається з
наступних основних частин:


1) головки віскозиметра з гвинтовими механізмами переміщення
системи у вертикальній і горизонтальній площині;


2) криптолової електричної печі, що служить для розплавлення шлаку,

з трансформатором напруги;

3) апаратури, що управляє і вимірює: звуковий генератор (ЗГ) для
живлення вібратора віскозиметра, двокоординатний потенціометр (ДП)
для запису показань в'язкості і температури, термопара (т).


4) системи для створення інертної атмосфери в робочому просторі печі
(балон з інертним газом, редуктор, поглиначі кисню і вологи,
трубопроводи).








Рис.1.5. Схема установки для визначення в'язкості


1.6.3. Порядок виконання роботи
Для проведення досліджень беруться шлаки за завданням керівника роботи. Потім послідовно визначають в'язкість кожного із заданих шлаків. Проби натуральних або синтетичних шлаків готуються керівником занять завчасно і вручаються студентові при видачі завдання.

Перед дослідом молібденовий тигель з готовим шлаком встановлюється в робочому просторі печі. Потім піч поступово розігрівається до 1450 – 1550°С. Щоб уникнути окислення тигля в робочий простір печі подається інертний газ (азот або аргон), витрата якого регулюється редуктором на газовому балоні.

На діаграмному папері приладу ПДС-021 по координаті, призначеній для вимірювання температури, проводиться розмітка шкали відповідно до характеристики термопари.

Вимірювання в'язкості слід починати при температурі 1450 – 1550°С, для гомогенізації розплаву шлак витримується при цих температурах не менше 0,5 години. Занурення шпинделя віскозиметра на потрібну глибину проводиться за допомогою підйомника мікрогвинта. В момент, коли шпиндель торкається шлаку, він фіксується по характерному сплеску каретки приладу або за допомогою вольтметра-індикатора. За допомогою гвинтового механізму переміщення шпиндель центрується щодо осі тигля.

Вимірювання в'язкості шлаку проводиться при його охолоджуванні зі швидкістю 3 – 5 0С на хвилину. Зробивши останній вимір, віскозиметр піднімають, знімають напругу з вібратора, відключають потенціометр. Результати записують в таблицю. За табличними даними відповідно до завдання керівника будуються графічні залежності. На відміну від запису на діаграмі приладу, на графіку координата в'язкості будується з однаковим кроком зміни значень. Аналізуються графічні залежності, робляться короткі висновки.

1.7. Дослідження впливу різноманітних умов на формування циркуляційних зон в горні доменної печі
1.7.1. Загальні відомості
Однією з найважливіших умов успішної роботи доменної печі є узгодження роботи сурми з умовами завантаження і розподілом матеріалів на колошнику. Узгодженням розподілу матеріалів на колошнику з роботою фурм можна добитися максимального використання енергії газів, що приведе до зниження питомої витрати палива і збільшення продуктивності доменної печі.

Від кількості фурм залежить взаєморозташування зон горіння, співвідношення між площею окислювальних і відновлювальних зон, що у свою чергу впливають на характер руху шихти, газодинамічні умови і, в кінцевому рахунку, на техніко-економічні показники роботи печі.

Оскільки на печі, що діє, кількість фурм постійна, то як регулююча дія на розподіл газового потоку є зміна параметрів повітряних фурм (діаметра, висуву, кута нахилу). Зменшення діаметра фурм при постійній кількості дуття збільшує швидкість дуття і, як наслідок, викликає збільшення розмірів зон циркуляції і віддалення всіх характерних точок зони від торця фурми. Збільшення діаметра фурм приводить до зменшення зон циркуляції. Ця обставина пов'язана з кінетичною енергією дуття тієї, що враховує як масу, так і швидкість газового потоку. Чим більше кінетична енергія дуття, тим довжина зони циркуляції більша.

Висув фурм, як правило, вибирається з умов стійкості футеровки сурми і практично для кожної доменної печі залишається постійним. Із збільшенням висуву фурм довжина зони циркуляції в більшості випадків скорочується при будь-яких діаметрах фурм. При великому висуві фурм зона циркуляції пересувається до центра сурми. Такий вплив висуву вказує на неефективність зміни даного параметра при регулюванні процесів в сурмі доменної печі.



Ефективнішим способом регулювання параметрів зон циркуляції є зміна кута нахилу фурм. Змінюючи кут нахилу фурм, при незмінних параметрах дуття і фурм, представляється можливим змінити форму зон циркуляції при незмінних її розмірах.
1.7.2. Опис установки
Схема установки для визначення впливу діаметра фурм, їх висуву і кута нахилу на розміри зон циркуляції представлена на рисунку 1.6. Ємкість, в яку завантажується шихта, виконана з прозорого матеріалу у вигляді сектора нижньої частини доменної печі, встановленого на стенд 1. Зовнішня частина сектора обмежена стінками горна 2, заплечиків 4, розпару 5, шахти 6, а також двома плоскими вертикальними стінками 7. Повітря в модель подається через дві суміжні фурми 3, встановлені в стінці горна. Кількість повітря контролюється ротаметрами 8, а регулюється вентилями 9, встановленими на повітропроводі 10, що йде від компресора 11. Для визначення розмірів зон циркуляції на вертикальних стінках моделі нанесена вимірювальна сітка 12.



Рис.1.6. Схема установки
1.7.3. Порядок виконання роботи

Визначення впливу діаметра фурм. Для проведення дослідів береться кокс величиною 5 – 7 мм і завантажується в модель (рис.1.6.) Перед завантаженням коксу встановлюються фурми мінімального діаметра (d = 10 мм). Потім в модель через фурми подається повітря в такій кількості, при якій утворюються зони циркуляції. Через 1–2 хвилини з моменту подачі повітря необхідно провести вимір зон циркуляції за допомогою координатної сітки або лінійки. Провівши вимір, необхідно відзначити, яка кількість повітря при цьому подавалася, після чого подачу повітря припинити і замість фурм діаметром 10 мм встановити фурми діаметром 15, 20 і 25 мм. Кожен подальший дослід проводити з тією ж витратою повітря, що і перший дослід.

Визначення впливу висуву фурм. Для проведення цього досліду, як і в першому випадку, в модель встановлюється фурма будь-якого діаметра (10 – 20 мм), але при мінімальному її висуву – 10 мм. Потім в модель подається повітря і проводиться вимір зони циркуляції, а також максимальне видалення зони циркуляції від стінки сурми. Одночасно реєструється витрата повітря. Подальші досліди проводяться на вибраному для першого досліду діаметрі фурм і витраті повітря, але при висуві фурми, що дорівнює 15, 20 і 25 мм.

Результат вимірювань заносяться в таблицю:



Діаметр фурми, мм

Висув фурми, мм

Ширина зони циркуляції, мм

Довжина зони циркуляції, мм

За наслідками дослідів будуються графіки залежності довжини і ширини зони циркуляції від досліджуваних параметрів і пояснюються отримані залежності.
1.8. Дослідження впливу довжини циркуляційних зон на розподіл ліній плину в шахті доменної печі
Дослідження проводилося на стенді в 1/20 натуральної величини доменної печі корисним об'ємом 2000 м3. Стенд зображений на рисунку 1.7, який складається з корпусу 1; вентилятора 2; шайби 3; замочного пристрою 4, призначеного для дозування повітря; трубок Піто 6, 7 і U-образних манометрів 5, 8.

Оскільки в доменній печі на рівні фурм в твердому стані знаходиться кокс, то при проведенні досліду модель заповнювалася коксом фракцією 5 – 7 мм. Для отримання повної картини розподілу газу по перетину печі необхідно врахувати, принаймні, два основні чинники: кількість дуття і діаметр фурм. Як параметр оптимізації, залежний від перерахованих вище чинників, був прийнятий показник розподілу швидкостей руху газу по перетину печі.


Рис.1.7. Секторна модель доменної печі корисним об'ємом 2000 м3


Після установки двох чинників в потрібних межах включали вентилятор і виконували необхідні вимірювання витрати дуття за допомогою графіка (рис.1.8).

Рис.1.8. Графік визначення витрати дуття QД від перепаду

тиску ΔР на шайбі.
Для вимірювання швидкості газового потоку в шарі шихти користувалися трубками Піто з внутрішнім діаметром 4 мм, за допомогою яких вимірювали статичний тиск (горизонтальна трубка) і повний тиск (вертикальна трубка) за допомогою водяних U- образних манометрів в шарі на трьох горизонтах нижньої частини доменної печі і в трьох точках по радіусу, з урахуванням регулювання кількості перепаду дуття і використання фурм різного діаметра.

Повний тиск (Рп), що вимірюється вертикальною трубкою, включає статичний тиск (Рст), динамічний (Рдин) і геометричний (Рг):



Рп = Рст + Рдин + Рг . (1.11)

Геометричним тиском, враховуючи його малість, нехтуємо, а динамічний тиск дорівнює щільності газового потоку (г), помноженого на квадрат його швидкості (Vг) і поділеного на два:



Рдин = г Vг2 / 2 . (1.12)

Використовуючи рівняння (1.11) і (1.12), розраховуємо швидкість газового потоку в кожній точці стенду



. (1.13)

Заміряємо тиск в дев'яти точках, розраховуємо швидкості для кожної кількості повітря і будуємо графіки ліній струму для мінімальної, середньої і максимальної кількості дуття. Розраховуємо також кінетичну енергію струменя дуття у вищеперерахованих трьох випадках, будуємо графік залежності довжини зони горіння від кінетичної енергії і описуємо квадратичним поліномом, отримуючи, таким чином, математичну модель.



Каталог: file
file -> Інформація для вступників 2015 року до аспірантури Інституту соціології Національної Академії наук України
file -> Положення про порядок підготовки фахівців ступенів доктора філософії та доктора наук в аспірантурі (ад’юнктурі) та докторантурі вищих навчальних закладів
file -> Відділ аспірантури та докторантури Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини
file -> Про вступний іспит та реферат при вступі до аспірантури Інституту соціології нан україни
file -> Київський національний університет імені Тараса Шевченка
file -> Програма вступного іспиту до аспірантури зі спеціальності 22. 00. 03 соціальні структури та соціальні відносини Затверджено
file -> Принципи реалізації наукової діяльності університету: активна участь у формуванні та


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8




База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2020
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка