Comparison of calculatings methods of the main parameters for single-tier tuyeres

Abstract

Питанню розрахунку конструктивних параметрів одноярусних фурм присвячена велика кількість робіт, в яких запропоновано різноманітні методики та рівняння для цього. Однак відсутня інформація щодо того, які з цих методик дозволяють отримати основні конструктивні параметри одноярусних фурм, що будуть відповідати діючим штатним конструкціям, адаптованим до сучасних умов роботи Національних металургійних підприємств України. Наявність свідчень стосовно таких методик необхідна, так як буде сприяти розробленню досконаліших конструкцій верхніх фурм. Потреба впровадження в них постала у зв’язку зі складними умовами роботи, що спостерігаються на сьогодні у киснево-конвертерних цехах Національних металургійних підприємств України. Проведено аналітичні дослідження за рядом робіт з цього питання. Сформовано п’ять методик для визначення основних конструктивних параметрів одноярусних фурм. Кожна з методик має певні характерні відмінні риси в алгоритмі розрахунків та відповідає вимогам поставленої мети й завдань у роботі. Треба також відзначити, що сформовані методики охоплюють усі три групи підходів до розрахунку основних конструктивних параметрів одноярусних фурм. За цими п’ятьма методиками проведено відповідні аналітично-розрахункові дослідження. У результаті отримано п’ять варіацій основних конструктивних параметрів одноярусних фурм для умов роботи 160-ти конвертерів ПАТ «АМКР» та 250-т ПАТ «ДМК». Співставлення їх з параметрами штатних конструкцій діючих одноярусних фурм дозволило встановити, що найбільш відповідні результати до сучасних умов роботи Національних металургійних підприємств України можливо отримати за методикою один та чотири. Методика один передбачає алгоритм розрахунку за 37 рівняннями. Вона дозволяє отримати усі основні конструктивні параметри для одноярусної фурми з можливістю розрахунку укорочених сопел Лаваля. Методика чотири на відміну від попередньої надає можливість провести розрахунок за 18 рівняннями. Це суттєво скорочує витрату часу, але для методики чотири необхідне проведення ряду додаткових графічних побудов. За методикою чотири неможливо встановити кут у плані між осями сопел фурми. Необхідність проведення додаткових графічних побудов за четвертою методикою може ускладнити розроблення розрахункової програми.

A large number of articles have been devoted to the problem of calculation of main parameters for single-tier tuyeres. Various methods and equations on the matter have been proposed in the papers. However, they do not provide the necessary information which of these methods allows the obtaining of the main design parameters of single-tier tuyere, which will correspond to the existing standard structures, i.e. will be adapted to modern working conditions of national iron-and-steel enterprises of Ukraine. The creation of above-mentioned methods of calculation is an important question, as it will contribute to the development of more advanced single- tier tuyeres. Five methods have been developed for calculation of the main design parameters of single-tier tuyeres. Appropriate analytical and computational research was conducted using these five methods. It was found that the approximate comparison results of the modern main design parameters of single- tier tuyere on the converters of National iron-and-steel enterprises of Ukraine can be obtained by methods one and four. However, the method four requires some additional graphs which can complicate the development of the calculation program for this method.