Вперше формалізовано задачу управління складним процесом виплавки сталі на основі його операційної декомпозиції. Сформовано цільові функції управління для окремих стадій технологічного процесу (ТП). Наведено математичний опис основних етапів електросталеплавильних процесів з використанням визначення активності компонентів шлаку як фази з колективізованими електронами та врахуванням розчинення компонентів футерівки, заправних матеріалів та угару шихти. Удосконалено експериментальні моделі рівноважного вмісту оксидів заліза в шлаку, а також розподілу сірки між металом і шлаком, представлених поліномами. Показано ефективність використання одержаних моделей для автоматизації розрахунків матеріального балансу стадій ТП. Вперше запропоновано принципову схему управління ітераційним процесом розв'язання загальної системи нелінійних рівнянь рівноваги та матеріального балансу операцій за допомогою нейронної мережі, що виконує функцію перемикачів для передачі на вхід об'єкта чергових наближень.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано шляхи вирішення науково-технічної проблеми оптимізації режмів електросталеплавлення в дугових сталеплавильних печах трифазного струму з метою підвищення електроенергетичної й електротехнологічної ефективності процесу сталеплавлення та забезпечення електромагнітної сумісності режимів печі та електромережі. Розроблено ієрархічну структуру координатно-параметричного керування та багатоконтурні локальні підсистеми швидкодійного регулювання режимних координат електротехнологічного комплексу. Створено нові та удосконалено існуючі методики синтезу оптимального керування режимами на основі узагальненого функціонала мети керування, що комплексно враховує багатофакторність часткових критеріїв оптимальності режимів дугової печі й електромережі. Розроблено математичні та цифрові моделі повної системи живлення та багатоконтурних систем регулювання режимних координат комплексу, а також універсальні аналітичні методики для дослідження ефективності запропонованих рішень. На підставі вивчення результатів комп'ютерного стимулювання та експериментального дослідження режимів на діючих печах, встановлено, що їх впровадження сприяє підвищенню продуктивності печі та зниженню питомих витрат електроенергії, а також підвищенню динамічної точності стабілізації струмів та потужності дуг, реактивної потужності печі та зниженню дози флікеру напруги електромережі, а також поліпшенню інших показників комплексу.

  Скачати повний текст

Висвітлено підвищення ефективності функціонування доменних печей великого об'єму на підставі оперативного керування відсівом дрібної фракції компонентів шихти за рахунок регулювання товщини їх шару в процесі грохочення у взаємозв'язку зі швидкістю сходу матеріалу на колошнику. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження процесів формування порцій шихти та визначення рівня засипу шихти на колошнику показали, що є можливість підвищення ефективності відсіву дрібних фракцій матеріалу за рахунок збільшення часу його насівання. Зазначено, що радарне зондування забезпечує оперативну оцінку зміни рівня засипу в кожен момент часу. Розроблено та введено в промислову експлуатацію на ВАТ "Арселор Міттал Стіл Кривий Ріг" алгоритм обробки сигналів радіолокатора та визначення епюр відносних швидкостей сходу шихти по двох діаметрах колошника. Встановлено взаємозв'язок між прогнозованою висотою шару матеріалу, що транспортується по грохоту, кількістю матеріалу, що залишилася, до набору дози у вагову воронку, прогнозованими часом закінчення дозування матеріалу та часом досягнення шихтовим матеріалом заданого рівня під час його опускання в доменній печі, об'ємною масою матеріалу, що транспортується, а також параметрами та кількістю грохотів, що працюють на одну вагову воронку. Проведено математичне моделювання адаптивної системи керування ефективністю грохочення матеріалу, яка в оперативному режимі оперативно регулює ефективність відсіву некондиційної фракції залежно від зміни швидкості сходу матеріалів наколошнику, що дозволяє забезпечити піч в періоди "тихого ходу" якіснішою до гранулометричного складу сировиною, а також призведе до зменшення технологічного навантаження на агрегати шихтоподачі.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розробки нових ефективних пристроїв (способів) для вторинного допалювання CO-вмісних відхідних газів в агрегатах конверторного типу. Розроблено статичну математичну модель конверторної плавки з вторинним допалюванням даних газів, яка допомагає в першому наближенні встановити діапазони оптимальних значень керуючих параметрів процесу допалювання залежно від варіанту підведення дуття, шихтовки плавок та зони організації процесу в агрегаті. Описано комплексну функціонально-детерміновану динамічну математичну модель допалювання газів у порожнині кисневого конвертора з урахуванням макрокінетики плавки. Проведено аналітичні дослідження процесу вторинного допалювання газів та визначено основні закономірності для раціональної організації в конверторах з верхнім та комбінованим дуттям. Висвітлено нові ефективні пристрої (способи) для вторинного допалювання газів у порожнині конверторів.

  Скачати повний текст

Розвинуто наукові засади контролю газодинамічних властивостей шихтових матеріалів, які оцінюються за допомогою пропускання через шар шихти звукових коливань і визначення коефіцієнта звукопроникності. Установлено найбільш прийнятну частоту звукових коливань для визначення газодинамічних властивостей сипких матеріалів в інтервалах частот 200 - 1 200 Гц. Доведено, що об'єктивно характеризує газопроникність шихтових матеріалів змінювання амплітуди звукових коливань з частотою 200 Гц. Визначено коефіцієнти звукопроникності різних компонентів доменної шихти, а саме: коксу, агломерату, котунів, антрациту й шихтових сумішей різного фракційного складу. Найбільший коефіцієнт звукопроникності k = 2,58 характеризує кокс. Найменший коефіцієнт k = 0,49 має агломерат з вмістом дрібняку 40 %. Установлено функціональний зв'язок між критерієм гідродинамічної подібності Ейлера і безрозмірним коефіцієнтом звукопроникності для умов доменної печі. Здійснено цілеспрямований вибір режимів завантаження доменної печі залежно від коефіцієнта звукопроникності шихтових матеріалів.

  Скачати повний текст

На базі теорії фізико-хімічного моделювання металургійних розплавів, розробленої Е.В.Приходько, розвинено методику прогнозування властивостей залізорудних матеріалів, складу і властивостей первинних і кінцевих шлаків, моделі розрахунку яких використані в системі "Шлак", що функціонує в системах АСУТП ДП комбінату "Криворіжсталь". На підставі розвиненої методики оцінки впливу показників шихти та дуттьового режиму плавки на процеси міжфазного розподілу елементів між чавуном і шлаком розроблено алгоритми та програми системи "Прогноз". Адаптовані до умов АВТ "Криворіжсталь", вони дозволяють коректувати склад шихти, що забезпечує необхідну якість продуктів плавки. Виконано оцінку використаних промивальних матеріалів і відходів на властивості одержаних розплавів. Обгрунтовано допустимий діапазон їх складу у проплавлюваній шихті. Запропоновано ефективні способи формування шихтових матеріалів ("промивок"), що мають високий ступінь акумуляції ними лужних сполук, з залученням до виробництва вторинних ресурсів. Одержано прогнозні рівняння в'язкості та температури кристалізації беззалізних і залізовмісних шлакових розплавів, що містять луги. Здійснено ранжировку промивальних матеріалів за ступенем їх агресивності до футерування печі у разі попадання на периферію.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено вирішенню проблеми створення технології переробки нікелевмісних відходів в Україні. Сформульовано мету дослідження, яко полягає у вивченні процесів окисного рафінування розплавів на залізонікелевій основі. Визначено закономірності послідовності окиснення елементів, вплив температурного фактора, фазового та хімічного складів окисника на реакції окиснення, закономірності процесів взаємодії вуглецю з киснем у розплавах на основі заліза у процесі твердіння, а також вплив домішок на схильність феронікелю до грануляції. Розроблено методику переплаву нікелевмісних відходів, у тому числі акумуляторного брухту в дуговій сталеплавильній печі.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні засади технології виплавки вуглецевого напівпродукту на базі застосування процесу відновлення залізовмісних матеріалів у звідній камері дугової сталеплавильної печі за рахунок використання теплового та хімічного потенціалів пічних газів, які відходять, та їх подальшого плавлення у ванні печі. Обгрунтовано доцільність застосування газодинамічного розподільника для забезпечення оптимальних газодинамічних характеристик у звідній камері. Для формування оптимального балансу нагріву та відновлення в дуговій сталеплавильній печі розроблено спеціальну звідну камеру з обертовою тареллю, а також газодинамічний розподільник для формування спрямованого потоку пічних газів, що відходять, і газовідвідний патрубок з похилою газопроникною решіткою. За допомогою методів математичного та фізичного моделювання визначено оптимальні щодо відновлення котунів поля швидкостей газового потоку в звідній камері. Зазначено, що запропонована технологія дозволяє використовувати в процесі переробки відходи металургійного виробництва (окалину, шлами), знизити вміст домішок кольорових металів у виплавленій сталі та зменшити ступніть забруднення навколишнього середовища. Встановлено, що у разі застосування фізичного тепла газів, що відходять, для нагріву та відновлення суттєво підвищується енергетична ефективність дугової сталеплавильної печі. Результати наукового дослідження рекомендовано використовувати для реконструкції дугових сталеплавильних печей.

  Скачати повний текст

Удосконалено теорію нестаціонарних електромагнітних процесів в електротехнічному обладнанні та системах з метою підвищення ефективності роботи та функціональної надійності електропостачання електротехнологічних комплексів у складі дугових сталеплавильних печей. Запропоновано багатопараметричний метод і розроблено математичні моделі для дослідження впливу сукупності параметрів різкозмінних навантажень на збуджувані ними нестаціонарні електромагнітні процеси в електротехнічному обладнанні. Дані розв'язки одержано у межах початкових і граничних умов, що відображають характерні риси електротехнологічних комплексів з урахуванням нелінійної залежності магнітної проникливості від напруженості магнітного поля. Розроблено методики аналізу та класифікації електричних параметрів різкозмінних навантажень за кратністю, тривалістю та характером, а також ефективні енерго- та масоощадні інженерні розв'язки та систему електромагнітного шунтування неактивних деталей, які підтверджено чисельними експериментальними дослідженнями та результатами впровадження на електрометалургійних підприємствах України.

  Скачати повний текст

Розроблено технологію та режими експлуатації системи газодинамічної відсічки шлаку на підставі дослідження газодинаміки та теплообміну імпактних струменів. Запропоновано інженерні моделі натікання надзвукового та дозвукового неізотермічного газового струменя на тупиковий канал, яка передбачає збереженя структури струменя у тупиковому каналі. Вперше одержано критеріальні рівняння газодинамічної подоби натікання неізотермічного газового струменя на тупиковий канал. Експериментально визначено режими взаємодії перехідної ділянки надзвукового й основної ділянки дозвукового струменя газу з потоком нестисливої рідини, а також енергетичні та геометричні характеристки газового струменя, що визначають зміну режиму його взаємодії з потоком рідини. Для режиму повного запирання нестисливої рідини в каналі теоретичним шляхом визначено й еспериментально підтверджено глибину проникнення газу в шар рідини. Розроблено технологію та варіанти конструктивного виконання системи газодинамічної відсічки шлаку під час випуску плавки з конверторів та проведено її експериментальну апробацію.

  Скачати повний текст

Розв'язано науково-прикладну задачу підвищення якості виливків прокатних валків модифікуванням їх осьової зони, що забезпечує покращання їх фізико-механічних і експлуатаційних властивостей. На підставі результатів проведених наукових і експериментальних досліджень розроблено високоефективну технологію внутрішньоформенної обробки чавунів графітизувальним модифікатором оптимального складу для валків з пластичним і кулястим графітом, механічні й експлуатаційні властивості яких перевершують аналогічні властивості валків, виготовлених за серійними технологіями. Запропоновано й експериментально обгрунтовано застосування математичної моделі твердіння чавунного прокатного валка за умов введення плавкого модифікатора. Наведена модель описує стан елементів зазначеної системи після заповнення ливарної форми та після модифікування, а також її стан та теплові процесі, які в ній відбуваються. За допомогою розробленоої моделі є можливим моделювання процесу тверднення розплаву за різних варіантів конфігурації модифікатора, діаметра валка, теплофізичних властивостей металу та ливарної форми. Наведено алгоритм розрахунку процесу твердіння виливка, реалізованого як комп'ютерної програми. Відзначено, що обробка розплавів запропонованим графітизувальним модифікатором дозволяє підвищити механічні та службові властивості матеріалу валків, утилізувати відходи, які раніше не використовувалися.

  Скачати повний текст

Встановлено оптимальні склади зарядів реакційних камер для диференційованого графітизувального, карбідостабілізувального та сфероїдизувального модифікування чавуну в ливарній формі. Досліджено особливості нових перспективних конструктивно-технологічних варіантів виготовлення двошарових і двобічних виливків із зносостійкого білого й ударостійкого високоміцного або сірого чавунів диференційованим модифікуванням вихідного сірого або білого чавунів у ливарній формі. Встановлено функціональні залежності основних показників якості двошарових і двобічних чавунних виливків від технологічних параметрів процесу модифікування рідкого металу в реакційних камерах ливникової системи ливарної форми.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтований і розроблений спосіб легування сталей і сплавів азотом безпосередньо з газової фази в процесі дугошлакового переплаву. Уперше проведені систематичні дослідження термодинаміки та кінетики поглинання азоту розплавами в широкому діапазоні температур, тиску і концентрацій легуючих компонентів. Уперше теоретично розраховане значення величини парціальної стандартної ентропії азоту, яка дозволила оцінити достовірність отриманих термодинамічних констант і запропонувати рівняння для розрахунку рочинності азоту в будь-якому сплаві на основі заліза. Запропонована математична модель, що описує кінетику поглинання азоту розплавом на різних стадіях переплаву в залежності від основних технологічних параметрів ДШП. Розроблена технологія дугошлакового переплаву сталей, що містять азот і запропоновані рекомендації по вдосконаленню існуючого плавильного обладнання та створенню нових дугошлакових печей для виплавки злитків під надмірним тиском азоту.

  Скачати повний текст

Розроблено технологію виробництва та застосування конверторного флюсу, що являє собою вапно в облямівці феритів кальцію. Виведено рівняння для визначення вмісту марганцю у кінці продувки, яке враховує окисненість шлаків, вміст Si у чавуні, температуру сталі. Встановлено, що для кожного вмісту вуглецю в сталі існує строго визначена концентрація алюмінію, за якої міцнісні властивості максимальні.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено питанням забезпечення стійкої роботи доменних печей на комбінованому дутті високих параметрів і зменшення витрат умовного палива за умови відсутності або нестабільності забезпечення доменного виробництва України природним газом. Розроблено і запропоновано методику аналізу зміни показників доменного процесу і результатів плавки на основі складів дуття, додаткового палива, колошникового газу, що утворюється, шихтових матеріалів і продуктів плавки. Розроблено технологію доменної плавки на комбінованому дутті високих параметрів з регулюванням рівня теоретичної температури вдуванням колошникового газу, виявлено вплив даного компонента на цілий ряд показників процесу і плавки. Показано, що запропонована технологія плавки, у порівнянні з традиційною, має економічні та організаційні переваги.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розкрито особливості впливу способів і технологічних рішень на екологічність процесів утилізації фосфогіпсу та конверторного шлаку, якість одержаної під час їх реалізації товарної продукції, як підгрунтя покращення екологічного стану навколо суб'єктів з їх наявністю, а також більш раціонального використання природних ресурсів. Обгрунтовано процес утилізації фосфогіпсу з одержанням гіпсового в'яжучого. Розроблено нові екологічно прийнятні раціональні технології одержання газо- та піногіпсобетону та сухих будівельних сумішей. Зазначено, що як в'яжуче використано напівгідрат сульфату кальцію (СК), одержаного випаленням відвального фосфогіпсу; в основу виготовлення пресованих виробів з фосфогіпсу покладено властивість напівгідрату СК вступати в реакцію з водою з одержанням дигідрату СК. Проаналізовано процес утилізації конверторного шлаку (КШ) з використанням його як дрібнодисперсного наповнювача до пінополімерних ізоляцій, а також як абразивного матеріалу у суміші з відходами виробництва карбіду кремнію. Проведено оцінку еколого-гігієнічних аспектів утилізації фосфогіпсу та КШ і визначено, що впровадження запропонованих удосконалених технологічних процесів призводить до суттєвого покращення екологічного стану навколо стану об'єктів з їх наявністю.

  Скачати повний текст

Розроблено спосіб конструювання шарових систем з функціонально-розподіленою твердоплавною насадкою і перетворення їх у друзи блочно-коміркової структури в керованому рідкофазному синтезі гібридного залізорудного матеріалу, який має кращі якості агломерату та котунів і призначений для виробництва чавуну в доменних печах. Досліджено способи одержання огрудкованої залізорудної сировини з урахуванням вимог, що пред'являються доменною плавкою. Показано основні тенденції розвитку технологій підготовки шихтових матеріалів до доменної плавки. Розроблено концепцію технології конструювання одиничного реакційного об'єму - гранули як основної складової шарової системи та трансляцію цих властивостей на всю шарову систему. Досліджено вплив на традиційний процес агломерації гібридного з'єднання відомих методів його інтенсифікації (введення до складу шихти феритної суміші, карбонатного вапна, роздільна подача палива). Досліджено рудно-паливні композиції та зроблено висновок про доцільність шарового конструювання гранули та визначено температурно-теплові параметри їх обпалу.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено дослідженню і розробці замкнених систем оборотного водопостачання переробних та міні-заводів чорної металургії. Отримано емпіричні формули для розрахунку величини рівноважної лужності води з урахуванням концентрацій різних іонів (хлоридів, сульфатів, кальцію, магнію), що має практичне значення для розрахунків стабільності води. Отримано залежність для визначення температури охолоджуючої води в пристінному шарі теплонавантаженої поверхні. Розглянуто можливість і доцільність використання поверхнево-зливового стоку (ПЗС) із території промислових підприємств для підживлення систем оборотного водопостачання. Розроблено, досліджено і запропоновано нову конструкцію споруди (підземний гідроциклон-відстійник) для накопичення та очистки ПЗС з території заводу, а також очистки стічних вод станів гарячої прокатки. Запропоновано методику розрахунку даної споруди. Розроблено технічні рішення та рекомендації щодо переводу переробних та міні-заводів чорної металургії на замкнені схеми водопостачання. Ці технічні рішення використано в галузевих нормах технологічного проектування водного господарства металургійних підприємств України.

  Скачати повний текст

Подано розв'язок задачі оптимального розподілу дуттьових домішок і продуктивності доменних печей, що враховує технологічні особливості агрегатів на підставі багатофакторних нелінійних енерготехнологічних характеристик доменних печей. Наведено результати дослідження впливу температури доменного дуття, використання коксового газу та інших енергоощадних заходів на споживання різних видів палива у межах металургійного комбінату у разі оптимізації його паливного балансу. Встановлено, що підвищення температури доменного дуття призводить до збільшення споживання природного газу на комбінаті на 20-40 % від економії одержаного коксу. Розроблено новий комплексний показник - коефіцієнт зниження споживання природного газу у разі впровадження енергоощадних заходів, що дозволяє ранжувати цехи та агрегати металургійного комбінату згідно ефективності енергоощадження.

  Скачати повний текст