The aim of this thesis was to model mixing in a 150 ton AOD converter with physical water model experiments. The mixing of a tracer at different tuyere blowing rates and injection depths was investigated.
Water model experiments were carried out in the laboratory of the Process Metallurgy Group at the University of Oulu. The geometric ratio of the model to the real converter was 1:9. All dimensions of the model corresponded to the ratio except the diameter of the tuyeres. There were 7 tuyeres located in the sidewall, near the bottom of the model. Pressurized air was blown from the tuyeres into the system at volumetric air flow rates of 0.140, 0.350 and 0.560 Nm³/min. Sulfuric acid (98%) was used as a tracer in these water model experiments and the changes of the pH were measured with a pH-meter.
Mixing time experiments were executed in three series. Volumetric air flow rates followed the previously mentioned volumes. In addition to this, the injection depths of the tracer were set to be 0.1 m and 0.2 m. The influence of the injected tracer on the pH value of the water bath, was measured with a pH-meter which was connected to a laptop computer. It was therefore possible to calculate the mixing time of the tracer from the collected data.
The experiment indicated that increased volumetric air flow rates from the tuyeres significantly expedited mixing. The average mixing times with volumetric air flow rates of 0.140, 0.350 and 0.560 Nm³/min and an injection depth of 0.1 m were 25.2, 12.1 ja 6.72 seconds. With the same volumetric air flow rates, an injection depth of 0.2 m gave different mixing times. The average mixing times with the previously mentioned values were 25.59, 17.76 and 10.56 seconds.
Based on the experiments of this thesis, an increased volumetric air flow rate was verified as decreasing the mixing time. On the other hand, increasing the injection depth of a tracer increased the mixing time.Tämän diplomityön tarkoituksena oli mallintaa 150 tonnin AOD-konvertterin sekoittumista fysikaalisten vesimallikokeiden avulla. Tutkimuksessa selvitettiin veteen injektoitavan merkkiaineen sekoittumisnopeutta eri suutinpuhalluksen tilavuusvirroilla ja merkkiaineen injektiosyvyyksillä.
Laboratoriokokeet suoritettiin Oulun yliopiston Prosessimetallurgian tutkimusryhmän vesimallilla. Mallin geometrinen suhde todelliseen konvertteriin oli 1:9. Mallin kaikki dimensiot vastasivat geometrista suhdetta pois lukien suuttimien halkaisijat. Suuttimien lukumäärä oli 7 ja ne oli sijoitettu vesimallin sivuseinämään pohjan läheisyyteen. Vesimalliin puhallettiin suuttimien kautta paineistettua ilmaa tilavuusvirroilla 0,140, 0,350 ja 0,560 Nm³/min. Merkkiaineena kyseisissä vesimallikokeissa käytettiin rikkihappoa (98 %), jonka sekoittumista veteen mitattiin vesimalliin asennetulla pH-mittarilla.
Sekoittumisaikamittaukset suoritettiin kolmessa osiossa, joissa kaikissa pohjapuhalluksen tilavuusvirrat noudattivat edellä mainittuja tilavuusvirtoja. Tämän lisäksi, injektoitavan merkkiaineen injektiosyvyyksinä käytettiin 0,1 ja 0,2 m. Injektoidun merkkiaineen vaikutusta veden pH-arvoon mitattiin tietokoneeseen yhdistetyllä pH-mittarilla, jotta merkkiaineen sekoittumisaika vesimallissa olisi laskettavissa.
Sekoittumisaikamittauksista havaittiin, että pohjasuuttimista puhallettavan paineistetun ilman tilavuusvirran kasvattaminen nopeutti sekoittumista huomattavasti. Injektiosyvyyden ollessa 0,1 m keskimääräiset sekoittumisajat 0,140, 0,350 ja 0,560 Nm³/min tilavuusvirroilla olivat 25,2, 12,1 ja 6,72 sekuntia. Samoilla tilavuusvirroilla tehdyt testit merkkiaineen injektiosyvyyden ollessa 0,2 m, tuottivat eri erilaisia sekoittumisaikoja. Sekoittumisen keskimääräiset ajat kyseisillä tilavuusvirroilla ja merkkiaineen 0.2 m injektiosyvyydellä olivat 25,59, 17,76 ja 10,56 sekuntia.
Tämän diplomityön sekoittumisaikamittauksien pohjalta todettiin pohjapuhalluksen tilavuusvirran kasvattamisen lyhentävän sekoittumisaikaa kyseisellä vesimallilla. Merkkiaineen injektiosyvyyden kasvattaminen puolestaan kasvatti sekoittumisaikaa
