Методами математичного моделювання вивчено теплові процеси в магнітодинамічному міксері для режимів витримування, перегрівання та розливки чавуну. Розроблено номограму та схему для реалізації нової енергоощадної технології, підтверджено її ефективність.

Вивчено теплові режими роботи міксера-дозатора магнітогідродинамічного типу. Розроблено математичну модель, що дозволяє адекватно описати теплові процеси в міксері. За допомогою цієї моделі вивчено режим запуску міксера-дозатора в роботу і спікання його вогнетривкої футеровки. У режимі запуску встановлено вплив на температуру чавуну потужності індукційного нагріву та температури попереднього розігріву футеровки. Вироблено рекомендації по керуванню технологічними параметрами процесу. Одержані результати перевірено у виробничих умовах.

Рассмотрены существующие технологии и оборудование для перегрева, выдержки и разливки чугуна. Отмечены недостатки применяемых миксеров, созданных на базе индукционных канальных установок, и используемых технологий. Предложена новая энергосберегающая технология производства чугунного литья, а также оборудование для ее реализации - магнитодинамические миксеры-дозаторы. В предлагаемой технологии использован принцип дифференцированного нагрева чугуна. Произведена оценка производительности миксера-дозатора по перегреву чугуна, указаны пределы регулирования скорости движения расплава в канале миксера и мощности индукционной единицы, позволяющие реализовывать требуемые технологические параметры.

Сегодняшние достижения в области внепечной обработки доменных чугунов и возможность при этом за счет различных модифицирующих, графитизирующих и прочих добавок и технологических приемов управлять качественными свойствами, сохраняемыми в жидких расплавах при вторичных переплавах и готовых отливках, позволяют расширить понятие о доменных чугунах как шихтовой составляющей до конструкционного материала с заложенным "генетическим кодом" структурных, физико-механических и других свойств чугуна. Приведены данные о промышленных испытаниях новых чугунов на машиностроительных предприятиях.

Освещена проблема снижения выбросов при переливах чугуна. На основе проведенных исследований разработана технология подавления выбросов путем подачи нейтрального газа. Проанализированы особенности расчета выбросов вредных веществ в атмосферу, связанных с производством энергии и материалов, затраченных на очистку, а также применения различных типов газоочисток. Приведены результаты исследования процесса взаимодействия брызг металла с кислородом воздуха в условиях перелива чугуна, а также пылеподавления азотом при сливе чугуна из миксера в ковш в миксерном отделении ККЦ меткомбината "Азовсталь". Рассмотрено влияние подачи азота на температуру металла, а также химический состав чугуна.

Освещено современное состояние внепечной металлургии чугуна. Рассмотрены технологические и конструктивные параметры процесса обработки расплава с целью десульфурации, модифицирования и легирования предельного и литейного чугунов. Показаны преимущества новых процессов внепечного рафинирования и модифицирования чугуна. Значительное внимание уделено теоретическим основам и технологии обработки чугуна порошковыми проволоками. Раскрыты основные термодинамические зависимости и кинетические факторы взаимодействия высокоактивных элементов наполнителя с компонентами металлургических расплавов. Освещены особенности получения высокопрочного чугуна и чугуна для производства изложниц. Выполнена сравнительная оценка технико-экономической эффективности различных вариантов внепечной обработки чугуна.

Изложен опыт доменного цеха комбината "Криворожсталь" по применению пассивированного магния для внедоменной десульфурации чугуна.

Рассмотрены перспективы технологического применения магнитодинамического миксера-дозатора для перегрева и разливки чугуна и стали. Представлена схема миксера, отмечены отличительные признаки его конструкции. Изучены особенности промышленного применения миксера в различных производственных процессах. Указаны преимущества такого МГД оборудования по сравнению с аналогичными устройствами.

С учетом химического состава чугуна проведены расчеты зависимости равновесных значений содержания азота в чугуне от температуры при различных парциальных давлениях азота в газовой фазе. Экспериментально изучено поведение азота в чугуне в процессе выпуска чугуна из доменной печи в ковш и при транспортировке его в ковше. Установлено снижение содержания азота в ходе данных операций, а также взаимосвязь между содержанием азота и серы в чугуне.

Приведены некоторые данные об образовании настылей в чугуновозных ковшах. Описаны способы и механизмы, применяемые на ряде металлургических предприятий для их удаления. Рассмотрены конструкции машин статического и ударного действия для скалывания настылей; описан новый способ предотвращения образования и удаления настылей в чугуновозных ковшах доменного цеха ОАО "ДМЗ им. Петровского".

В ОАО "Днепропетровский металлургический завод им. Петровского" разработана и внедрена усовершенствованная конструкция миксера для жидкого металла, который состоит из металлического кожуха, его сводовой части, двух заливочных отверстий со сменными рамками, футеровка которых выполнена монолитной жаростойкой массой вместо ранее применявшегося штучного огнеупорного кирпича.

Рассмотрены возможности десиликонизации чугуна в ковше продувкой техническим воздухом.

Обоснована область применения аналитического метода определения количества выпусков жидких продуктов плавки в современных условиях работы мощных доменных печей. Определены критерии оптимизации аналитическим путем количества выпусков. На базе среднестатистических параметров работы доменных печей различного объема определен объем шлака, остающегося в горне после окончания выпуска. Доказано, что при сокращении количества выпусков с одновременным увеличением их продолжительности этот объем возрастает. Экспериментально подтверждено влияние количества выпусков и их продолжительности на изменение производительности доменной печи, связанное с объемом шлака, остающегося в горне после завершения выпуска.

Разработана система диагностики состояния футеровки миксера для чугуна с помощью пирометра инфракрасного излучения, включающая в себя регулярные замеры температуры внешней поверхности кожуха миксера в контрольных точках и позволяющая по относительному изменению температур прогнозировать состояние футеровки для оперативного принятия решений по торкретированию необходимых участков для увеличения стойкости миксера.

Представлены результаты математического моделирования тепловых процессов при разливке чугуна магнитодинамическим миксером-дозатором. Изучены особенности режима разливки, в часности уменьшение массы расплава в миксере по ходу разливки и периодическое пополнение его новыми порциями жидкого металла. Отработаны режимы разливки чугуна дозами массой 10 до 500 кг. Полученные результаты будут положены в основу новой компьютеризированной системы управления процессом изготовления чугунного литья с применением магнитодинамического миксера-дозатора.

Приведены технические характеристики, особенности конструктивного исполнения современного оборудования, описание системы автоматического контроля и управления работой оборудования комплекса, а также результаты его практического использования.

Предложена методика расчета времени переходного процесса проплавления и величины тепловых потерь через зеркало металла в условиях его защиты шлакообразующей или теплоизолирующей смесью, основанная на уравнении локального теплового баланса границы смесь - шлак в приближении квазистационарного профиля температур. Показано, что по мере роста огнеупорности смеси за счет увеличения толщины непроплавленного слоя уменьшаются тепловые потери через зеркало металла и растет время формирования слоя шлака.

Рассмотрена математическая модель процесса эжекции воздуха струей жидкости при переливах чугуна. Новизна модели заключается в учете толщины струи металла и неизотермичности процесса.

Разработана технология использования карбида кремния при внепечной обработке чугуна порошковыми проволоками, что позволяет существенно снизить затраты на модифицирование при соответствии продукции всем нормативным требованиям.

Приведены результаты теоретических и практических исследований массообменных процессов в горне доменной печи, которые позволили составить более рациональный режим выпуска чугуна и шлака через канал чугунной летки и улучшить технико-экономические показатели плавки.