Рассмотрены методология и итоги научного творчества в области теплотехники доменного производства создателя энергетической теории печей, фундатора кафедры металлургических печей, декана металлургического факультета Днепропетровского металлургического института, профессора Иосифа Даниловича Семикина (1898 - 1971).

Рассмотрены теоретические основы тепловой работы металлургических печей - движение газов и материалов, внешний и внутренний теплообмен, топливоиспользование. Описаны основные методы решения задач оптимизации теплотехнических процессов. Освещены вопросы тепло- и массообмена и оптимизации тепловых режимов основных металлургических переделов - доменного, сталеплавильного, прокатного. Определены пути интенсификации, повышения эффективности и создания ресурсосберегающих технологий данных процессов.

Изложены вопросы оценки и выбора шихтовых материалов и их смесей, совершенствования технологии и загрузки доменных печей, оборудования систем шихтоподачи и загрузки, автоматизации и контроля доменной плавки, оптимизации шлакового режима, а также расчета тепловых процессов. Представлены результаты исследований бесконусных загрузочных устройств, методические основы расчета программ загрузки, новые способы управления радиальным и окружным распределением шихты в доменных печах. Изложены новые методики и средства оптимизации шлакового режима, расчета тепловых нагрузок шихты и горна печи, методические основы создания систем автоматизированного контроля разгара горна. Намечены перспективы развития доменного производства металлургического комбината "Криворожсталь".

Показана целесообразность использования внешних потерь теплоты в информации для АСУ ТП доменной плавки.

Выполнены исследования и анализ тепловой работы системы ограждения доменной печи при освоении технологии плавки с применением пылеугольного топлива. Показана необходимость адаптации конструкции доменной печи под работу с пылеугольным топливом.

Показано, что для обоснования и внедрения технологии рационального использования энергетических и сырьевых ресурсов при производстве металла целесообразно использовать энергетический метод анализа. Представлен энергетический анализ энергосберегающих технологий производства безобжиговых окатышей и чугуна, уменьшения энергоемкости металлопродукции.

Приведены результаты исследования и обоснование целесообразности вдувания в горн предварительно нагретого пылеугольного топлива (ПУТ) и оксидов железа - концентратов глубокого обогащения, колошниковой пыли и др. Установлено влияние этих мероприятий на показатели тепловой работы печи с применением ПУТ при варьировании дутьевого и газодинамического режимов плавки.

Цель работы - выполнить расчетно-аналитические исследования внешних тепловых потерь в системе водяного охлаждения, характера их изменения в течение кампании печи, воздействия на показатели плавки, использования информации по внешним тепловым потерям тепла для контроля теплового состояния печи. Создание средств контроля доменного процесса и управления им на основе углубленного анализа конструкций доменных печей и систем для повышения эффективности энергосбережения в металлургии. Проведены инструментальные измерения на действующих печах, сделан выбор представительных данных, а также определение переменных, использованы эвристические приемы. Выполнены исследования тепловых потерь периферийной зоны доменных печей. Установлена нестационарность тепловых нагрузок на холодильниках шахты, а также определена необходимость перехода к макроконтролю потерь. Предложена автоматизированная информационная система (АИС) контроля внешних тепловых потерь и расхода кокса на их покрытие и описана методика оценки теплового состояния печи. Показано, что за счет уменьшения тепловых потерь в системе охлаждения имеются резервы уменьшения расхода кокса. Предложен новый метод оценки теплового состояния доменной печи (разогрев, похолодание, нормальный ход). По результатам аналитических и инструментальных исследований тепловой работы доменной печи используются обобщенные показатели тепловой работы - удельные тепловые потери и удельный расход кокса на их компенсацию, по текущему значению которых контролируется тепловое состояние печи. Установленные закономерности определяют изменения в тепловом режиме печи, когда они еще не выявлены по другим признакам, повышают точность прогноза показателей плавки, позволяют совершенствовать приемы контроля теплового состояния группы доменных печей цеха и предупреждать изменения в их работе. Обоснована целесообразность контроля тепловых потерь в системе охлаждения и расхода кокса на их покрытие группы доменных печей цеха для оценки эффективности снижения расхода кокса и условного топлива на выплавку чугуна, безопасности функционирования и ресурса работы ограждения. Предложен способ контроля теплового состояния печи с учетом внешних тепловых потерь и расхода кокса на их компенсацию, переданный на опытно-промышленные испытания.

Теплоэнергетическая модель доменной плавки на данном этапе развития является многозонным балансово-статистическим методом расчета, основанном на комплексных энергетических параметрах (тепловая мощность, коэффициент использования топлива, тепловой дефицит, потери тепла в рабочем пространстве). В развитие модели предложены информационные методы. Поиск перспективных энергосберегающих режимов связан с оценкой компромиссов по основным показателям плавки. Дополнительная информация по расходу кокса может быть получена в результате учета внешних тепловых потерь. Эффективность принятых решений в базовых режимах определяется устойчивостью в системе подачи дутья с учетом принципа стабилизации.