содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

9.4. Изучение влияния изменения давления в околоструйном пространстве на процесс взаимодействия жидкой и газовой фаз при моделировании перелива металла из основного ковша в промежуточный

Принятие оптимальных технических решений при разработке оборудования, используемого для реализации технологии непрерывной разливки стали в разреженной атмосфере, требует также уяснения механизма взаимодействия истекающей струи с жидкой ванной промежуточного ковша в случае изменения давления в околоструйном пространстве.

При моделировании перелива расплава из разливочного ковша в промежуточный рассматривали два варианта реализации способа непрерывной разливки с изменением давления в околоструйном пространстве, ограниченном проточной камерой или погружным стаканом.

С целью получения качественной картины изучаемого процесса взаимодействия струи металла с окружающей атмосферой и свободной поверхностью жидкой ванны в полости защитной камеры проводили наблюдения и фотографирование на объемной прозрачной модели потоков жидкости и траектории движения захватываемых ею вглубь образовавшихся пузырьков воздуха. При этом имитировались два способа разливки: с поддувом газа в полость защитной проточной камеры и с обеспечением в ней разрежения.

Полученные результаты наблюдений свидетельствовали о существенном различии условий образования и характера движения пузырьков воздуха при динамическом взаимодействии свободно истекающей струи с поверхностью жидкости, моделирующей расплав, когда давление в проточной камере превышало атмосферное или, наоборот, было ниже его. В первом случае в месте внедрения струи в толщу жидкости появлялось большое количество воздушных пузырьков различного диаметра (от 1 до 3 мм), увлекаемых нисходящими потоками жидкости на глубину 100-400 мм. Часть из них вследствие понижения уровня жидкости в полости проточной камеры вместе с жидкостными потоками уносилась за ее пределы.

При снижении давления в защитной камере с помощью эжекторного устройства образования пузырьков воздуха не происходило, а уровень жидкости внутри камеры во избежание ее попадания в газоотводящий трубопровод удерживался на безопасной отметке за счет ограничения степени разрежения путем регулирования расхода рабочего воздуха, подаваемого к соплу эжектора (рис. 126).
 

Для моделирования процесса перелива жидкой стали из основного ковша в промежуточный при использовании скользящего затвора и погружного стакана провели лабораторный эксперимент, позволивший выяснить особенности взаимодействия струи жидкости, моделирующей расплав, с ванной промышленного ковша при различных вариантах разливки и установить значимость влияния соотношения технологических параметров изучаемого процесса и конструктивных размеров разрабатываемого для его реализации защитного устройства на степень разрежения и на распределение газовой фазы в полости погружного стакана.

Масштаб моделей разливочного устройств шиберного типа и промежуточного ковша составлял 1:2, С целью сопоставления картин распределения газожидкостных потоков в ванне модели промежуточного ковша осуществляли видеосъемку процесса истечения струи жидкости при имитации различных вариантов непрерывной разливки.

Как видно из рис. 127, распределения газожидкостных потоков в ванне модели промежуточного ковша при входе в нее истекающей из канала затвора жидкости во время разливки открытой струей и с применением погружного стакана идентичны. В обоих случаях пузырьки воздуха, захватываемого струей, проникают на значительную глубину в ванну промежуточного ковша, а затем всплывают, образуя газожидкостное облако. При этом наблюдается увеличение не только поверхности, но и длительности контакта газовой и жидкой фаз, что на практике является одной из причин снижения защитного эффекта используемых погружных стаканов.

Совершенно иная картина зафиксирована в случае моделирования непрерывной разливки с обеспечением разрежения в полости погружного стакана, В качестве примера на рис. 128 приведены фотографии, отображающие гидродинамические условия разливки при различной скорости истечения жидкости из канала модели затвора в полость погружного стакана, когда давление в околоструйном пространстве ниже атмосферного. Нетрудно заметить, что существует прямая зависимость глубины проникновения газовой фазы в жидкую ванну модели промежуточного ковша, а также объема газожидкостной смеси в полости защитного стакана от скорости разливки. Данный факт объясняется тем, что возрастание скорости струи жидкости вызывает увеличение пути ее торможения при проникновении в ванну промежуточного ковша на глубину, где сила, вызываемая действием на пузырьки воздуха скоростного напора жидкостного потока, движущегося вниз, уравновешивается силой Архимеда. С другой стороны, занимаемый газожидкостной смесью объем в полости стакана увеличивается за счет прироста количества воздуха, эжектируемого струей жидкости в канал затвора между его плитами.