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

На підставі наукових узагальнень, теоретичних розробок, результатів лабораторних і промислових досліджень розроблено та впроваджено ефективні методи інтенсифікації процесів газодинаміки та масообміну, що відбуваються за умов доменної плавки, спрямовані на вирішення проблеми зниження витрати коксу та збільшення продуктивності печей. Одержано математичні моделі фізичних і газодинамічних властивостей агломерату, обкотишів і нового виду залізорудної сировини - локальних спіків обкотишів, газодинамічних параметрів стовпа матеріалів у доменній печі, процесів непрямого та змішаного відновлення залізорудних матеріалів. Запропоновано технологічну модель вибору раціонального складу сучасної доменної шихти, технологію формування структури стовпа матеріалів, що забезпечує можливість інтенсифікації газодинамічного режиму й отимальні параметри процесів відновлення. Теоретично обгрунтовано методи інтенсифікації плавки шляхом використання нетрадиційних видів енергії для доменного процесу, а саме: електричної, ультразвукової та радаційної.

  Скачати повний текст

На підставі аналізу параметрів фурмених зон і руху газового потоку в горні встановлено, що зміна довжини зон найбільш повно характеризується критерієм повної енергії потоку комбінованого дуття, а зміна глибини проникнення газів у середину горну - критерієм повної енергії потоку горнового газу. Розроблено науково-методичні засади визначення цих комплексних критеріїв та їх спільного виконання під час проведення аналізу доменної плавки. Запропоновано наукові засади управління дуттєвими параметрами з оптимізацією величин повної енергії потоків комбінованого дуття та горнового газу для доменних печей, що працюють за різних умов, а також використання критеріїв повної енергії струменя природного газу та повної енергії потоку дуття для визначення найкращих умов їх взаємодії з метою підвищення ефективності використання природного газу. На базі математичного, фізичного моделювання, а також аналізу реальних умов нагромадження в горні розплавів та їх витікання через льотки, вперше виявлено закономірності в послідовності виходу чавуну та шлаку, обумовлені характером формування грузлих мас в області горну. Встановлено, що відносна частка випущеного через льотку чавуну до появи нижнього шлаку може характеризувати ступінь "захаращення" горна, що дозволяє прогнозувати початок розвитку цього процесу та запобігати йому. Визначено закономірність неконтрольованого зрушення показників і параметрів доменної плавки за незмінних умов плавки. Вперше розрахунково-аналітичним шляхом у перспективних режимах плавки обгрунтовано необхідність використання для оцінки параметрів фурмених зон горіння розроблених комплексних дуттєвих критеріїв, які більш адекватно , ніж відомі, відбивають зміну параметрів зон. Виконано прогноз параметрів фурмених зон горіння для перспективних режимів плавки та показано можливість досягнення таких значень параметрів, які необхідні для підтримки високої інтенсивності доменної плавки в прогнозованих режимах.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено енергоощадні технології рафінування чавуну в заливальному ковші з одночасним видаленням кремнію та сірки з компенсацією теплової втрати під час обробки. Запропоновано способи комплексної обробки чавуну (Si = 0,7 - 0,9 %; S = 0,06 - 0,06 %) у двокамерному та звичайному заливальних ковшах за допомогою проявки паливно-кисневими та газо-порошковими струменями з метою отримання після закінчення рафінування вміст кремнію 0,05 - 0Б27 % та сірки 0,003 - 0,010 і 0,008 - 0,015 % у ході використання десульфураторів магнію та суміші вапна з алюмінієм (90 % Cao + 10 % Al). Досліджено гідрогазодинамічні особливості поведінки чавуну в двокамерному ковші в процесі одно- та двохсторонній продувці зі встановленням характеру та швидкості замкнутих циркуляційних потоків у об'ємі розплаву та часу повного усереднення складу останнього, особливостей макрофізичних явищ на поверхні ванни в кожній з камер і в межах реакційних зон взаємодії занурених киснево-паливних і газо-порошкових струменів з розплавом. Розроблено фізико-хімічні моделі рафінування чавуну в двокамерному та звичайному заливальних ковшах.

  Скачати повний текст

Розкрито механізм високої ефективності використання алюмінію як відновника магнію у процесі десульфурації чавуну у глибині металевого розплаву, що обумовлено термодинамічними перевагами алюмінію у порівнянні з традиційними відновниками. Вперше теоретично обгрунтовано доцільність використання глинозему у складі струмопідвідного електроду, який відіграє роль окиснювача та дозволяє синхронізувати швидкості витрачання основних елементів відновлювальних блоків. Доведено і встановлено залежність між швидкістю витрачання графітового електроду, витратами електричної енергії та вмістом у складі електроду оксиду алюмінію, який приймає участь в окисненні вуглецю. Вперше отримано залежність об'єму пари магнію, яка витрачається на десульфурацію повністю за час спливання її з заданої глибини, від початкової об'ємної концентрації сірки, яка дозволяє визначити необхідну інтенсивність виділення пари магнію в реакційній зоні дугового відновлювального блоку. Науково обгрунтовано вплив на склад та конструкцію відновлювальних блоків початкової та кінцевої концентрації сірки, електричних параметрів обробки, об'єму металу, який обробляється, та рівня занурення реакційної зони.

  Скачати повний текст

На підставі теорії фізико-хімічного моделювання металургійних розплавів, розробленої Приходько Е.В., удосконалено методику прогнозування парціальних термодинамічних властивостей бінарних, трикомпонентних і складних багатокомпонентних систем. Розкрито механізм розрахунку параметра зарядової щільності, наведено обгрунтування доцільності його використання як модельного параметра для опису термодинамічних властивостей елементів реальних металургійних багатокомпонентних систем. Описано, досліджено та доведено до комп'ютерної реалізації методики моделювання парціальних термодинамічних властивостей елементів багатокомпонентних систем: метод регуляризації параметрів Тихонова, методи розв'язання систем нелінійних рівнянь (метод базового рівняння та метод Ньютона), методи числового диференціювання. Розроблено моделі для прогнозування парціальних термодинамічних властивостей бінарних і потрійних систем. Вперше одержано задовільний результат перенесення моделі, побудованої на потрійних системах, на багатокомпонентні системи. Розроблено моделі визначення активності компонентів чавуну, здійснено їх реалізацію. На підставі удосконаленої методики розрахунку параметра зарядової щільності одержано моделі числового визначення межової розчинності сірки в шлаку, сіркопоглинальної властивості шлакових розплавів, рівноважного коефіцієнта розподілу сірки між чавуном і шлаком. На даних моделях базується автоматизована система "Шлак", що функціонує в АСУТП ДП комбінату "Криворіжсталь". На підставі порівняльного аналізу коливання вмісту сірки та кремнію у чавуні до та після введення в експлуатацію системи "Шлак" виявлено істотне зменшення коливання даних показників.

  Скачати повний текст

Розроблено методику розрахунку фізико-хімічних критеріїв для оцінки впливу мікронеоднорідностей будови оксидних розплавів за складом на їх властивості, використання яких забезпечує підвищений рівень точності прогнозних залежностей цих властивостей. Для розрахунку в'язкості розплавів на засадах теорії фізико-хімічного моделювання запропоновано методику обліку температури та реалізовано розрахунок енергії активації в'язкого плину. Апробовано методику прогнозування за складом термодинамічних характеристик реакцій за участю подвійних і потрійних окиснів і більш складних оксидних систем. Наведено методику прогнозування коефіцієнтів міжфазового розподілу елементів між чавуном і шлаком на базі "згортки" фізіко-хімічної інформації про склад шихтових матеріалів і продуктів комплексних показників, що характеризують стан фурменної зони в горі доменної печі та геометричні співвідношення коксової насадки.

  Скачати повний текст

Здійснено аналіз і наведено математичний опис структури зернистого шару та закономірностей фільтрації газів через стовп сипучих матеріалів у доменних печах та інших протитечійних реакторах, запропоновано способи управління розподілом шихтових матеріалів і газів у доменних печах. Розроблено теорію порозності сипучого матеріалу, розширено й уточнено методи розрахунку втрат напору газу в зернистому шарі, наведено оцінку впливу горизонтальної та міжшарової нерівномірності розподілу матеріалів на опір газовому потоку. Запропоновано тризонну математичну модель розподілу статичного тиску газу за висотою доменної печі. На основі результатів теоретичних досліджень і балансових методів аналізу розроблено пропозиції щодо поліпшення техніко-економічних показників доменної плавки за сучасних умов. Обгрунтовано вибір раціональних шихтових і дуттєвих параметрів, підбір складу шихти, що сприяє підвищенню газопроникності зони розм'якшення. Розроблено системи завантаження, що забезпечують формування розвинутого осьового потоку газів у доменній печі та підвищення газопроникності зони рудного гребеня. Удосконалено конструкції завантажувального пристрою з осьовим технологічним отвором у великому конусі.

  Скачати повний текст

На підгрунті наукових, теоретичних розробок, результатів промислових досліджень вирішено важливу науково-технічну проблему підвищення ефективності виплавки чавуну. Проаналізовано закономірності зміни параметрів процесів у горні. Розроблено теоретичні основи та математичну модель, яка дозволяє визначити закономірності випорожнювання та наповнення горна рідкими продуктами плавки. З використанням гідродинамічної мережі ліній течії та ліній рівних швидкостей рідких продуктів плавки у горні печі під час їх випуску розроблено аналітичний метод визначення зміни геометричних розмірів шлакової депресійної воронки у період випуску та наповнення горна. Проаналізовано процеси у горні доменної печі та у порівняльному аспекті - розрахунки визначення об'єму горна, заповненого залишковим шлаком після закінчення випуску. Розроблено систему контролю за станом горна доменної печі. На підставі аналізу закономірностей зміни параметрів процесів у горні вдосконалено технологію доменної плавки. Запропоновано систему контролю втрат тепла в нижній частині шахти, розпару та заплечників та метод регулювання ходу доменної печі впродовж оповзання гарнісажу. Виявлено причини окружної нерівномірності роботи доменної печі та наведено заходи для їх усунення. Розроблено й апробовано фурму для спільного подавання вуглеводневих домішок і кисню з метою запобігання завалювання горна графітною спіллю.

  Скачати повний текст

Одержано аналітичні залежності, які дозволяють визначати характер зміни навантажень, що діють на фурму, їх абсолютні значення та встановлено взаємозв'язок між статичним тиском рідкого розплаву, тиском парогазової суміші у випарній камері та тиском транспортуючого газу. Розроблено математичну модель приводу фурми, дослідження динамічних процесів. Показано, що застосування у приводі гнучкого зворотного зв'язку з нижньою пружною опорою гарантує роботу приводу з постійно натягнутою ланцюговою передачею та спричиняє появу ривків. Це дозволило визначити величини та характер зміни зусиль у гілках ланцюгової передачі приводу зі зворотнім зв'язком, без нього, а також опорних реакцій у колісних парах каретки. На підставі результатів експериментальних досліджень установлено, що технологічні навантаження, які діють на фурму та її привід під час десульфурації, мають динамічних характер і залежать від масової швидкості подачі магнію, тиску транспортуючого газу та глибини занурення фурми, їх величина змінюється у межах 60,0 - 90,0 кН, а частота коливань - від 3,0 до 5,0 Гц. Показано, що за діючих співвідношень частот вимушених і власних коливань, поява резонансних явищ під час роботи обладнання виключена. Розроблено теоретично обгрунтовану методику розрахунку, на базі якої створено оригінальну конструкцію механізму фіксації фурми у її робочому стані, що дало змогу суттєво зменшити вимушені коливання фурми під час дуття, а також уникнути дії цих коливань на металоконструкції естакади. На підставі аналізу різних промислових ситуацій теоретично обгрунтовано й одержано аналітичні залежності, які дозволяють на стадії проектування визначити ступінь стійкості різних конструктивних варіантів пристрою введення фурми у розплав, а також визначати їх основні конструктивні параметри.

  Скачати повний текст

Запропоновано критерій і розроблено метод визначення меж периферійної зони з урахуванням теплофізичних уявлень про тепловий примежовий шар. Уточнено закономірності розвитку теплообмінних процесів у ній та їх вплив на техніко-економічні показники доменної плавки. Надано кількісну оцінку факторів, які впливають на розміри теплового примежового шару в шахті доменної печі та встановлено, що його товщина по висоті шахти змінюється в діапазоні 200 - 700 мм. Уточнено закономірності та надано кількісну оцінку впливу теплогазодинамічної роботи "сухої" зони на параметри, що характеризують показники теплової роботи доменної печі в цілому, з використанням запропонованого методу, що комплексно враховує параметри газового потоку, його розподіл, стан огородження, теплову роботу системи охолодження та властивості шихтових матеріалів. Встановлено закономірності інверсії температурного поля в пристінній області печі й уточнено фактори, які призводять до викривлення профілю шахти та погіршання техніко-економічних показників роботи печі.

  Скачати повний текст