МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 139

Мощность, кВт….

Расход газа, м3/с. .

Скорость газа, м/с Размер железорудного ока­тыша, мм

10

25

40

2,25

3,75

7,50

3,33

5,06

4,0

380

870

1450

20

20

20

Ниже приведены размеры выплавленной полости, мм, для шахтной печи небольшого объема за время от включения плазматрона, с (числитель — длина, знаменатель— ширина):

76,0/21,3 100,0/33,6 150/40,0 Свод раз­рушился

53,5/31,5 70,0/36,5 92,0/45,5 96,0/54,5

33,5/16,0 52,0/26,0 55,0/31,5 76,5/39,0

Время, с: 20 . , 40 . . 80 . . 160

С увеличением скорости истечения газа возрастает интенсивность теплопередачи от газа к материалу в направ­лении движения струи, что приводит к увеличению скорости плавления и длины выплавленной полости. По мере увеличе­ния длины полости уменьшается скорость ее распростране­ния. Ширина полости увеличивается только до определенной величины.

Движение железорудных материалов в шахтной печи можно представить как истечение сыпучей среды через отверстие, размеры которого соответствуют размерам выплавленной полости. Из механики сыпучих сред известно, что для сво­бодного истечения кусковых материалов требуется опреде­ленное отношение между размерами отверстия (^отв) и мак­симальными размерами кусков (dK). При нарушении этого отношения над выпускным отверстием образуется динамически устойчивый свод. Величина этого отношения зависит от свойств сыпучих материалов (коэффициента внутреннего тре­ния, крупности кусков, их формы и т. д.).

Для железорудных окатышей при круглом отверстии обра­зование устойчивого свода не происходит при величине n = dOTB/dK = 6,5. Для агломерата, куски которого имеют неправильную геометрическую форму и значительно более ше­роховатую поверхность, критическая величина этого отноше­ния равна 9,5. При эллиптической форме отверстия, как это имеет место в присопловой области плазменного генератора, вероятность образования устойчивого свода исключается при проплавке окатышей, если величина отношения a/dK > 6,0 и b/dK> 3,0 (а и Ъ— большая и малая оси эллипса).

Таким образом, через определенный промежуток времени, зависящий от газоэлектрических параметров плазменного ге­нератора, размер выплавленной полости достигает предель­ной величины. При этом, если максимальный размер куска материала не превышает критическое значение отношений (a/dK)K р и (b/dK)K р, то происходит обрушение свода, и очередная порция материалов заполняет выплавленную полость.

При заданном размере куска железорудного материала можно выбрать необходимые газоэлектрические параметры плазменного генератора, которые сохранили бы критические размеры выплавленной полости, обеспечивающие опускание материалов с заданной скоростью. При несоблюдении отноше­ния критической величины отношения размеров выплавленной полостью образуется устойчивый свод, и опускания материа­лов не происходит. Дальнейший нагрев материалов увеличи­вает скорость распространения тепла на высоте слоя, что приводит к его размягчению.