TY - THES

T1 - Entwicklung und Evaluierung eines Pre-Prozessor Modells für LD-Konverter

AU - Zarl, Michael Andreas

N1 - gesperrt bis 17-02-2022

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Diese Arbeit beschäftigt sich grundlegend mit der Simulation der Vorgänge des LD-Konverters im Zeitraum von der Chargierung des Roheisens bis zum Anblasen durch die Sauerstofflanze. Das erstellte Prozessormodul wurde auf Basis des bereits bestehenden Rechenmodells von Lytvynyuk [1] und Bundschuh [2] in MatLabTM®2014b aufgebaut. Es werden mehrere verschiedene Einflussfaktoren berücksichtigt und beschrieben, wie zum Beispiel eine zeitabhängige Funktion des Massenflusses für die Zufuhr von Roheisen am Beginn des Prozesses, oder die Position des Konverters während dieser Phase. In Bezug auf Letzteres werden der kontinuierliche Kippvorgang der Roheisenpfanne während des Füllens, und die damit verbundene veränderliche Höhe des Badspiegels berücksichtigt. Diese Änderung hat Einfluss auf die Anzahl der im Eingriff befindlichen Bodenspüler. Des Weiteren wurde das Verhalten des Roheisens im Konverter für den betrachteten Zeitraum beschrieben. Im Konkreten ist hier die Rede von der Bildung einer festen Roheisenschale auf dem zu Beginn kälteren Schrott. Des Weiteren wurde das zuvor angewendete Modell von Lommel und Chalmers [3,4] für die Beschreibung des diffusiven Schrottschmelzverhaltens durch das Modell von Zhang und Oeters [5] ersetzt. Für die genauere Beschreibung des Liquiduskohlenstoffs, wurde mittels FactSageTMVersion 7.0 für unterschiedliche chemische Zusammensetzungen des Schrottes der Linienverlauf errechnet. Dies assistiert bei der genaueren Beschreibung des Vorganges, da die Triebkraft der Reaktion durch den berechneten Liquiduskohlenstoff des Materials maßgeblich beeinflusst wird, es lässt sich hiermit die Auflösungsrate näher am realen Verhalten darstellen. Für den benötigten Wärmeübergangskoeffizienten bei konvektivem Schmelzen wurden sowohl mehrere empirische Formeln gegenübergestellt und bewertet als auch ein eigenes Modell entwickelt. Dieses beruht auf der Berechnung der mittleren Badgeschwindigkeit aus der Dissipationsenergie und der durch die Anwendung von Nusselt-Beziehungen möglichen Beschreibung des Wärmeübergangskoeffizienten. Für die Beschreibung der Nachverbrennung wurde ein industriedatenbasierendes Vergleichsmodell von Polynomen angewendet. Dieses beschreibt das Verhältnis von CO und CO2. [1]Y. Lytvynyuk, Thermodynamic and kinetic modeling of metallurgical reactions, Dissertation, Leoben, 2013. [2]Philip Bundschuh, Modelling of the LD-process, Dissertation, Leoben, 2017(in Print).

AB - Diese Arbeit beschäftigt sich grundlegend mit der Simulation der Vorgänge des LD-Konverters im Zeitraum von der Chargierung des Roheisens bis zum Anblasen durch die Sauerstofflanze. Das erstellte Prozessormodul wurde auf Basis des bereits bestehenden Rechenmodells von Lytvynyuk [1] und Bundschuh [2] in MatLabTM®2014b aufgebaut. Es werden mehrere verschiedene Einflussfaktoren berücksichtigt und beschrieben, wie zum Beispiel eine zeitabhängige Funktion des Massenflusses für die Zufuhr von Roheisen am Beginn des Prozesses, oder die Position des Konverters während dieser Phase. In Bezug auf Letzteres werden der kontinuierliche Kippvorgang der Roheisenpfanne während des Füllens, und die damit verbundene veränderliche Höhe des Badspiegels berücksichtigt. Diese Änderung hat Einfluss auf die Anzahl der im Eingriff befindlichen Bodenspüler. Des Weiteren wurde das Verhalten des Roheisens im Konverter für den betrachteten Zeitraum beschrieben. Im Konkreten ist hier die Rede von der Bildung einer festen Roheisenschale auf dem zu Beginn kälteren Schrott. Des Weiteren wurde das zuvor angewendete Modell von Lommel und Chalmers [3,4] für die Beschreibung des diffusiven Schrottschmelzverhaltens durch das Modell von Zhang und Oeters [5] ersetzt. Für die genauere Beschreibung des Liquiduskohlenstoffs, wurde mittels FactSageTMVersion 7.0 für unterschiedliche chemische Zusammensetzungen des Schrottes der Linienverlauf errechnet. Dies assistiert bei der genaueren Beschreibung des Vorganges, da die Triebkraft der Reaktion durch den berechneten Liquiduskohlenstoff des Materials maßgeblich beeinflusst wird, es lässt sich hiermit die Auflösungsrate näher am realen Verhalten darstellen. Für den benötigten Wärmeübergangskoeffizienten bei konvektivem Schmelzen wurden sowohl mehrere empirische Formeln gegenübergestellt und bewertet als auch ein eigenes Modell entwickelt. Dieses beruht auf der Berechnung der mittleren Badgeschwindigkeit aus der Dissipationsenergie und der durch die Anwendung von Nusselt-Beziehungen möglichen Beschreibung des Wärmeübergangskoeffizienten. Für die Beschreibung der Nachverbrennung wurde ein industriedatenbasierendes Vergleichsmodell von Polynomen angewendet. Dieses beschreibt das Verhältnis von CO und CO2. [1]Y. Lytvynyuk, Thermodynamic and kinetic modeling of metallurgical reactions, Dissertation, Leoben, 2013. [2]Philip Bundschuh, Modelling of the LD-process, Dissertation, Leoben, 2017(in Print).

KW - LD

KW - Konverter

KW - Simulation

KW - BOF

KW - Converter

KW - Simulation

M3 - Masterarbeit

ER -