7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»
Кафедра металлургии стали и ферросплавов
ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ
Лабораторная работа № 14		Контроль конвертерного процесса по резонансной частоты акустических колебаний.
Группа	Студент	Работу выполнил	Работу принял
		Дата	Дата
Москва	200 год

Цель работы

Оценка зависимости резонансной частоты акустических колебаний в свободной от шлакометаллической эмульсии полости конвертера и уровнем подъема конвертерной ванны, имитация контроля уровня подъёма конвертерной ванны по ходу продувки.

1. Описание математической модели.

Конвертер можно, в первом приближении, рассматривать, как простой гармонический осциллятор Гельмгольца, для которого:

F = с (t, состав)·(S / L · U)^1/2,

где F — резонансная частота, Гц;

с(t, состав) — скорость звука (функция температуры и состава среды), м/с;

L = 1 + α·R — эффективная длина горловины конвертера, м;

α — коэффициент, для круглого отверстия численно равный π / 2;

R — радиус горловины конвертера;

π — число Пифагора, равное 3.14;

S — площадь горловины конвертера, м²;

V — свободный резонирующий объем конвертера (свободный от шлакометаллической эмульсии объем конвертера), м^З ;

ДОПУЩЕНИЕ! Считается, что в спокойном состоянии расплавленные шлак и металл находятся в нижней конической и сферической частях конвертера. В дальнейших расчетах отсчет уровня подъема ванны начинается от этой отметки (H_min = 0)

Свободный резонирующий объем конвертера рассчитывается по формуле

V = π · (H₁ – dH₁) · (D₁² + D_l · D2 + D2²) /12 + π · D2² · (Н₂ - dH₂),

где H₁ — высота верхней конической части конвертера, м;

Н₂ — высота цилиндрической части конвертера, м;

dH_l — высота металлической ванны (текущая) в верхней конической части конвертера, м;

dH₂ — высота металлической ванны (текущая) в цилиндрической части конвертера, м;

D₁ — диаметр горловины конвертера, м;

D₂ — диаметр цилиндрической части конвертера, м.

Основными параметрами, влияющими на скорость звука, являются температура и состав среды в которой распространяется звук. Запыленностью газовой среды пренебрегаем.

Для расчета скорости звука в газах, заполняющих полость конвертера, можно принять формулу

С (t, состав) = (k · Р_см / q_cм)^1/2,

где С (t, состав) — скорость звука (функция температуры и состава среды), м/с;

k — показатель адиабаты (к = 1.4);

Р_см — давление смеси газов, Па;

q_cм — плотность смеси газов, кг/м^З.

q_cм вычисляется по формуле:

q_cм = (q_cм.н · t_н ·Р_см) / (t_cм · Р_н),

где t_н — температура газа в нормальных условиях (273.15 К), К;

t_cм — температура смеси, К;

Р_н — давление газа в нормальных условиях (101315.315 Па), Па,

q_cм.н — плотность смеси газов в нормальных условиях, кг/м^З.

q_cм.н вычисляется по формуле:

где q_COн, q_C02н, q_N2н, q_Arн, q_02н — плотности газов в нормальных условиях, кг/м^З;

m_CO, m_C02, m_N2, m_Ar, m₀₂ — массы газов в единице объема, кг.

2. Порядок работы с программой.

После загрузки программы в память перед пользователем высветятся пункты главного меню.

Введение Конвертер Режим 1 Режим 2 Выход

Описание модели и программы Ввод параметров конвертера Режим расчета №1 Режим расчета №2 Окончание работы с программой

Описание пунктов меню.

1. Введение

При выборе данного пункта выдается справочная информация о программе.

2. Конвертер

При выборе данного пункта меню пользователю предлагается ввести параметры конвертера:

H₁ — высота верхней конической части конвертера, м;

Н₂ — высота цилиндрической части конвертера, м;

Н_З — высота нижней конической части конвертера, м;

Н₄ — высота нижней сферической части конвертера, м;

D₁ — диаметр горловины конвертера, м;

D₂ — диаметр цилиндрической части конвертера, м.

3. Режим 1

При выборе данного пункта меню перед пользователем появляется подменю, состоящее из следующих пунктов:

Данные Расчет График Возврат

Ввод данных для расчета Выполнение расчета Построение графика Возврат в главное меню

3.1. Данные

При выборе данного пункта меню пользователю предлагается ввести следующие данные:

t — температура газовой смеси, °С;

H_min — минимальная высота ванны, м;

Н_mах — максимальная высота подъема ванны (не может превышать высоты цилиндрической и верхней конической частей конвертера), м;

р — шаг дискретизации высоты ванны, м;

СО — концентрация окисида углерода, проценты;

С0₂ — концентрация диоксида углерода, проценты;

N₂ — концентрация азота, проценты;

Ar — концентрация аргона, проценты;

O₂ — концентрация кислорода, проценты;