DOI: 10.52150/2522-9117-2026-40-021
В. В. Бочка1, д.т.н., проф., ORCID 0000-0002-4935-0779
К. Г. Нізяєв1, д.т.н., проф., ORCID 0000-0002-9260-0964
М. В. Ягольник1,*, к.т.н., доц., ORCID 0000-0003-2686-8601
К. В. Шмат1, асистент
М. М. Олексієнко1, аспірант
О. І. Бабенко1, студент
1 Український державний університет науки і технологій
* Автор для листування: m.v.yaholnyk@ust.edu.ua
ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ РУХУ ШИХТИ В БЕЗКОНУСНОМУ ЗАВАНТАЖУВАЛЬНОМУ ПРИСТРОЇ ЛОТКОВОГО ТИПУ
Анотація. У статті розглянуто особливості руху шихтових матеріалів у безконусному завантажувальному пристрої (БЗП) лоткового типу доменної печі та їх вплив на формування розподілу матеріалів у колошнику. Актуальність роботи зумовлена недостатньою вивченістю закономірностей руху частинок як по лотку, так і після їх сходу в об’ємі печі, що істотно впливає на ефективність доменного процесу. Для вирішення поставленої задачі використано удосконалену математичну модель, яка описує траєкторію руху окремої частинки з урахуванням дії гравітаційних сил, тертя, кутової швидкості обертання лотка та інших факторів. Розв’язання системи диференціальних рівнянь здійснювалося чисельним методом Рунге–Кутта, що дозволило отримати достовірні залежності переміщення частинок у часі та просторі. На основі проведених розрахунків досліджено вплив основних технологічних і конструктивних параметрів, зокрема кута нахилу та швидкості обертання лотка, гранулометричного складу матеріалів, початкової швидкості частинок, місця їх падіння на лоток, а також швидкості газового потоку в колошнику. Показано, що визначальним фактором радіального розподілу шихти є кут нахилу лотка, зміна якого призводить до значного переміщення гребеня матеріалів від стін до центру печі. Вплив швидкості обертання лотка виявився менш суттєвим і залежить від значення кута нахилу. Встановлено, що тип матеріалу і його гранулометричний склад лише незначною мірою впливають на положення гребеня, що дозволяє використовувати узагальнені залежності для різних компонентів шихти. Особливу увагу приділено аналізу неосьового падіння матеріалів на лоток, яке призводить до виникнення радіальної асиметрії та окружної нерівномірності розподілу шихти. Показано, що цей фактор може суттєво змінювати положення гребеня та умови завантаження печі. Встановлено також, що вплив підйомної сили газового потоку при роботі БЗП є незначним і може не враховуватися в інженерних розрахунках. Досліджено вплив конструктивних особливостей підвіски лотка, зокрема зміни його активної довжини та радіуса обертання, на траєкторії руху частинок і характер розподілу матеріалів у колошнику. У результаті проведених досліджень підтверджено адекватність запропонованої математичної моделі та обґрунтовано можливість її використання для оптимізації режимів роботи безконусних завантажувальних пристроїв. Отримані залежності дозволяють більш обґрунтовано підходити до вибору параметрів завантаження, підвищувати рівномірність розподілу матеріалів у доменній печі та ефективність процесу виплавки чавуну.
Ключові слова: доменна піч, безконусний завантажувальний пристрій, лотковий розподільник, математична модель, розподіл шихти, траєкторія руху.
Посилання для цитування: Дослідження особливостей руху шихти в безконусному завантажувальному пристрої лоткового типу / В. В. Бочка, К. Г. Нізяєв, М. В. Ягольник, К. В. Шмат, М. М. Олексієнко, О. І. Бабенко // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2026. Вип. 40. С. 332-348. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-021
Перелік посилань
1. Большаков В. И., Зарембо А. Ю., Сало А. С. Методика расчета параметров схода шихты с распределительного лотка. Вопросы производства чугуна в доменных печах. Москва : Металлургия. 1984. С. 60–64.
2. Бочка В. В. Исследование распределения шихтовых материалов в модели бесконусного аппарата. Сообщение 2. Известия вузов. Черная металлургия. 1980. № 6. С. 17–20.
3. Исследование эффективности регулирующих воздействий при управлении распределением шихты в доменной печи с использованием БЗП лоткового типа / А. К. Тараканов, В. В. Федоров, Х. Б. Пятница и др. Известия вузов. Черная металлургия. 1986. № 8. С. 14–17.
4. Кутнер С. М. Эксплуатация доменных печей с бесконусным загрузочным устройством за рубежом. Обзорная информация института «Черметинформация». Сер. 4. Вып. 2. 1979. 25 с.
5. Matematicky model pohybu vsázkorých surovin v bezzvonovĕ sasebnĕ / B. Koček, V. Bočka, L. Brož, I. Mrazek // Hutnicke Listy. 1982. № 11. S. 765–771.
6. Zhou, Z. Y., Kuang, S. B., & Yu, A. B. (2014). Discrete element simulation of the burden distribution in a blast furnace. Industrial & Engineering Chemistry Research, 53(19), 8267–8277. https://doi.org/10.1021/ie500473m
7. Mio, H., Komatsu, N., & Shiraishi, N. (2009). Numerical analysis of burden particle trajectory in bell-less charging system of blast furnace by discrete element method. ISIJ International, 49(4), 488–496. https://doi.org/10.2355/isijinternational.49.488
Рукопис надійшов до редакції / Received 01.03.2026
Рекомендовано до друку / Accepted 28.05.2026
Опубліковано / Published 30.05.2026
