Для построения математической модели газоструйной системы, использовали систему дифференциальных уравнений включающих уравнения неразрывности, сохранения составляющей компоненты струи, горизонтального и вертикального моментов, энтальпии и закона ее сохранения и учитывающих механизм подсоса компонентов окружающей среды.
Эффективность дожигания СО оценивали такими параметрами как:
- коэффициент дожигания СО над ванной
, где {CO2}∞ и {CO}∞ - концентрация СО2 и СО в атмосфере печи при действии газоструйной системы над зоной продувки; - коэффициент использования тепла от дожигания СО в печи
, где ΔQ Me и ΔQ (CO+CO2 ) -прирост тепла, переданного к ванне жидкого металла от дожигания СО (кДж/кг) и тепло полученное от дожигания в системе взаимодействия встречных газовых потоков над зоной продувки в конвертере;
В результате математического моделирования было установлено, что применение газоструйных систем из струй О2 позволяет осуществлять дополнительное на 20-30% дожигание СО в атмосфере конвертера и, тем самым интенсифицировать процессы нагрева и обезуглероживания расплава, заметно ускорить шлакообразование, уменьшить продолжительность кислородной продувки и увеличить производительность конвертера на 5%. Установлено, что конструктивные параметры двухъярусной кислородной фурмы с отдувом оказывают существенное влияние на основные теплотехнические параметры плавки стали ( ηсо,η со кит ). Это позволило найти с помощью модели и предложить оптимальные условия применения газоструйных систем над зоной продувки в кислородном конвертере с обеспечением максимального использования тепла от дожигания СО в сталеплавильном агрегате.
Адекватность полученной математической модели подтверждается хорошей сходимостью результатов математического моделирования с результатами исследования на установках горячего и холодного моделирования, так как разброс сравниваемых значений не превышает 7%.
Это обстоятельство свидетельствует, о возможности применения математической модели для целей управления технологическими процессами плавки стали на действующих современных конвертерных агрегатах.