Enhancement in bath mixing and plume area in a new degassing process - a computational fluid dynamic study

Reaction between the various species in slag and metal phase is usually mass transfer controlled. There have been continuous efforts to increase the reaction efficiency in slag-metal system, especially during decarburization of steel to produce the ultra low carbon steel (ULCS) in secondary steelmaking. It has been found that the surface reaction is a dominant factor in the final stage of decarburization. In the initial stage, the inner site reaction is major factor in the refining process. The mixing of bath affects the later reaction. However, the former reaction (surface reaction) is affected by the plume size area at the top of the metal surface. Therefore, a computational study has been made to understand the fluid dynamics of a new secondary steelmaking process called Revolutionary Degasser Activator (REDA) to study the bath mixing and plume area. REDA process has been considered as it is claimed that this process can reduce the carbon content in steel below 10ppm in a less time than the other existing processes such as RH and Tank degasser. This study shows that both bath mixing and plume area are increased in REDA process facilitating it to give the desired carbon content in less time. Qualitative comments are made on slag-metal reaction system based on this finding.

Reakcja pomiędzy różnymi składnikami w fazie żużlowej i metalowej jest zwykle kontrolowana przez transport masy. Ciągle dążono do zwiększenia wydajności reakcji w układzie metal-żużel, zwłaszcza podczas procesu odwęglania, przy produkcji stali o ultra niskiej zawartości węgla (ULCS) podczas obróbki pozapieciowej. Stwierdzono, że reakcja na powierzchni jest czynnikiem dominującym w końcowej fazie odwęglenia. W początkowym etapie, reakcja wewnątrz jest głównym czynnikiem w procesie rafinacji. Mieszanie kąpieli wpływa na późniejszą reakcję. Jednakże na poprzednią reakcję (reakcja na powierzchni) ma wpływ wielkość obszaru mieszania na powierzchni metalu. W związku z tym dokonano obliczeń, w celu zrozumienia dynamiki płynów nowego procesu metalurgii pozapiecowej, nazwanego Rewolucyjny Aktywator Odgazowania (REDA), do badania mieszania kąpieli i obszaru mieszania. Twierdzi się że proces REDA może zmniejszyć zawartość węgla w stali poniżej 10 ppm w krótszym czasie, niż inne istniejące procesy takie jak RH i odgazowanie w kadzi. Z niniejszych badań wynika, że zarówno mieszanie kąpieli i obszar mieszania zwiększa się w procesie REDA, ułatwiając uzyskanie żądanej zawartość węgla w krótszym czasie. Poczynione są jakościowe uwagi na temat reakcji w układzie żużel-metal, oparte na tych wynikach.