TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF GAS-DYNAMIC MIXING OF METAL IN A LADLE

Authors

  • A. V. PROTASOV JSC AHC “VNIIMETMASH”, Russia, Moscow Author

DOI:

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2026-1-16-26

Keywords:

ladle, metal, slag, melt, bath blowing, refining, parameters of blowing, stirring intensity, modeling, design calculation

Abstract

Currently, stirring the melt by blowing with inert gas is an integral part of various options for off-furnace steel processing. Along with intensive mixing, inert gas blowing into the metal provides effective refining of the melt from gas or non-metallic inclusions, intensive renewal of metal portions interacting with refining slag, and, if necessary, cooling of overheated metal. There are many variations of this method, differing in the location of gas injection, the design of the blowing nozzle, and the blowing parameters. Despite the significant amount of accumulated knowledge and research conducted, the search for rational design and technological parameters continues. In recent years, foreign and domestic specialists have paid great attention to mathematical and physical modeling of the processes of melt mixing in a ladle and the interaction of a mixing inert gas jet with a slag layer. The shape, location, and number of purge units, the intensity of the purge, and the size and position of the slag window on the melt surface play an important role in the performance of technological operations. The modeling methods used by modern researchers in laboratory conditions allow them to obtain a large amount of relevant information about the parameters of gas-dynamic mixing and, in fact, are largely a necessary stage in the creation of a highly efficient process for the off-furnace refining of steel and the equipment for its implementation. At the same time, the preliminary selection of a rational blowing scheme and the design calculation of blowing parameters play an important role. This article focuses on the consideration of these parameters, which can be useful for steelmaking professionals, as well as for students and faculty members of specialized universities.

Author Biography

  • A. V. PROTASOV, JSC AHC “VNIIMETMASH”, Russia, Moscow

    PhD (Tech.), Leading Specialist

References

Lanos C. A., Garsia S., Ramos-Banderas J. A. etc. Multiphase modeling of the fluidynamics of bottom argon bubbling during ladle operations // ISIJ International. 2010. V. 50, Iss. 3. P. 396–402.

Ramasetti E. K., Visuri V. V., Sulasalmi P. etc. Physical and CFD modeling of the effect of top layer properties on the formation of open-eye in gas-stirred ladles with single and dual-plugs // Steel Research International. 2019. V. 90, Iss. 8. 1900088. DOI: 10.1002/srin.201900088.

Куберский С. В., Романчук Я. А., Саратовский Р. Н. Физическое моделирование пульсационного переме-шивания металла в сталеразливочном ковше // Сборник научных трудов Донбасского государственного тех-нического института. 2021. Т. 66, № 23. C. 47–49. EDN: PIMMZN.

Смирнов А. Н., Ошовская Е.В., Салмаш Е. В. и др. Некоторые вопросы оценки интенсивности перемеши-вания при продувке металла в ковше инертным газом. Сообщение 1 // Процессы литья. 2008. № 4. С. 41–48.

Jardón-Pérez L. E., González-Morales D. R., Trápaga G. etc. Effect of differentiated injection ratio, gas flow rate, and slag thickness on mixing time and open eye area in gas-stirred ladle assisted by physical modeling // Metals. 2019. V. 9, Iss. 5. 555. DOI: 10.3390/met9050555.

Sundberg Y. Mixing in ladles by vertical injection of gas and gas-particle jets // Scand. J. Metallurgy. 1978. V. 7. P. 81–87.

Themelis N. J., Goyal P. Gas injection in steelmaking: mechanism and effects // Canadian Metallurgical Quarter-ly. 1983. V. 22, № 3. P. 313–320.

Эман Б., Ленер Т. Ковшовое рафинирование стали // Инжекционная металлургия: труды конференции. Лулеа, Швеция, 1977. Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1981. С. 4–9.

Охотский В. Б., Войтюк К. В., Щибко А. В. Исследование продувки в ковше аргоном // Известия вузов. Черная металлургия. 1991. № 1. С. 17–19.

Багрянцев К. И., Рожко Л. С., Юшкина И. П. и др. Внепечная обработка мартеновской стали, предназна-ченной для разливки на МНЛЗ // Сталь. 1986. № 3. С. 39–40.

Меркер Э. Э., Харламов Д. А., Кочетов А. И. Энергосберегающая технология внепечной обработки ста-ли в агрегате ковш-печь. — Старый Оскол: Тонкие наукоемкие технологии (ТНТ), 2007. — 223 с.

Krishnapisharody K., Irons G. A. Some consideration in process design for better ladle metallurgy practice // AISTech 2009. Iron & Steel Technology Conference Proceedings. 2009. V. 1. P. 927–936.

Протасов А. В. Технологические параметры газодинамического перемешивания металла в ковше // «Не-деля металлов в Москве», 11–14 ноября 2014 г.: сб. трудов конференций, 2015. С. 139–152.

Поволоцкий Д. Я., Кудрин В. А., Вишкарев А. Ф. Внепечная обработка стали. — М.: МИСиС, 1995. — 256 с.

Величко А. Г. Внепечная обработка стали. — Днепропетровск: Системные технологии, 2005. — 198 с.

Туркдоган Е. Т. Технологические усовершенствования в инжекционной металлургии и процессах рафи-нирования металлов в 80-х годах // Инжекционная металлургия–86: труды конференции. — М.: Металлургия, 1990. С. 10–44.

Сано М., Мори К. Модель циркуляционного течения в расплавленном металле для специального случая барботажа ванны и ее применение к процессам инжектирования газа // Инжекционная металлургия–86: труды конференции. — Пер. с англ. М. Ф. Сидоренко. — М.: Металлургия, 1986. С. 124–139.

Протасов А. В. Технологические параметры газодинамического перемешивания металла в ковше. — URL: http://www.i-mash.ru/materials/technology/86568.

Жуховицкий В. А., Белащенко Д. К., Бронштейн Б. С. и др. Физико-химические основы металлургических процессов. — М.: Металлургия, 1973. — 392 с.

Меджибожский М. Я. Основы термодинамики и кинетики сталеплавильных процессов. — Киев, Донецк: Вища школа. Головн. изд-во, 1986. — 280 с.

Пат. 2465339С1 РФ, МПК С21С 7/00. Способ и устройство для внепечной обработки металла в ковше / А. В. Протасов, Б. А. Сивак, А. В. Лукьянов, А. С. Никитенко // Заявл. 17.05.2011; опубл. 27.10.2012. Бюл. № 30.

Published

2026-06-02

Issue

Section

Сталеплавильное производство

How to Cite

TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF GAS-DYNAMIC MIXING OF METAL IN A LADLE. (2026). Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific , Technical and Economic Information, 82(1), 16-26. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2026-1-16-26