Исследование процесса плавления шредерованного стального лома в восходящем потоке шлакового расплава в поле сил тяжести

Аннотация

В работе исследуется возможность переработки шредерованного стального лома в шлаковом расплаве в условиях утилизации вторичного сырья. Основное внимание уделено влиянию размера фракций на энергобаланс плавки, а также разработке физико-математической модели процесса. Представлена математическая модель, описывающая погружение и плавление сферического тела в восходящем потоке вязкой жидкости в поле сил тяжести. Модель включает уравнения движения с учётом силы тяжести, силы Архимеда и гидродинамического сопротивления, зависящего от числа Рейнольдса, а также уравнения теплового баланса. Численное решение системы дифференциальных уравнений выполнено методом Рунге – Кутты на языке Python. Приведены результаты моделирования для стального шара начальным диаметром 0,05 м на глубине 10 м. Установлено, что при подобранной скорости противотока шлака (0,19 м/с) достигается уменьшение диаметра стального шара до 0,005 м за 14,2 секунды при температуре шлакового расплава в интервале 1400 – 1700 °С. Получены расчётные данные по скорости витания частицы, секундным расходам шлака и металла, а также частоте подачи шаров. Результаты демонстрируют возможность полной рекуперации тепла и масштабирования процесса для разработки промышленных агрегатов.

DOI: 10.71527/EP.EN.2026.08.010

EDN: ZLLSMN