DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-95-108

Муравйова Ірина Геннадіївна, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5926-7787. E-mail: irinamuravyova@gmail.com

Іванча Микола Григорович, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-5366-9328. E-mail: otosu.to1@gmail.com

Щербачов Вадим Родіонович, пров. інж., аспірант, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-6734-0451

Вишняков Валерій Іванович, н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-5538-6962

Єрмоліна Катерина Петрівна, пров. інж., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-6819-9886

Білошапка Олена Олексіївна, м.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-3103-0512. E-mail: beloshapka@zadarma.com

Ходотова Надія Євстахівна, м.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-6958-4636

МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ПОЛОЖЕННЯ І ФОРМИ ПЛАСТИЧНОЇ ЗОНИ В ДОМЕННІЙ ПЕЧІ З ВИКОРИСТАННЯМ ПОКАЗНИКІВ РОЗПОДІЛУ ТЕМПЕРАТУРІ ГАЗОВОГО ПОТОКУ

Анотація. Метою роботи є розроблення аналітичних і непрямих методів визначення форми та положення пластичної зони стовпа шихтових матеріалів доменної печі. Показано, що найбільшу перспективу подальшого використання для вирішення задач ефективного управління доменною плавкою має розробка нових математичних моделей та методів оперативного визначення параметрів пластичної зони для умов встановлення на доменних печах різних засобів контролю розподілу шихти та газового потоку. Запропоновано новий метод визначення параметрів пластичної зони (форми, товщини та положення) у доменній печі, який є сукупністю відомих та удосконалених в результаті досліджень математичних моделей: завантаження шихтових матеріалів у доменну піч, визначення температур плавлення та розм’якшення залізовмісних компонентів шихти у різних її зонах, визначення параметрів стовпа шихти у сухій зоні доменної печі, визначення площі поверхні плавлення та нового способу визначення положення ліній розм’якшення та плавлення у доменній печі з використанням інформації засобів контролю розподілу температури газового потоку та поверхні засипу шихти. Конфігурація лінії (поверхні) плавлення визначається, виходячи з умов подібності цієї лінії до кривої розподілу температур газового потоку (поверхні засипу) на колошнику печі, а також рівності площі бокової поверхні фігури обертання лінії, що формується, навколо осі печі, та розрахункової площі плавлення. Розрахунок координат точок лінії розм’якшення базується на результатах математичного моделювання процесів завантаження та розподілу компонентів шихти по радіусу колошника, що забезпечує можливість визначення компонентного складу залізорудних шарів шихтових матеріалів у заданій зоні печі, та прогнозу формування розплавів та їх властивостей за допомогою моделей високотемпературних перетворень. На відміну від відомого підходу, згідно з яким при визначенні площі поверхні плавлення кількість тепла у нижній частині печі задається у виді константи, запропонований метод передбачає розрахунок цієї величини з урахуванням поточних технологічних умов доменної плавки.

Ключові слова: доменна піч, параметри пластичної зони, термовимірювальні зонди, математична модель, лінії розм’якшення та плавлення, метод визначення пластичної зони.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-95-108

Посилання для цитування: Метод визначення положення і форми пластичної зони в доменній печі з використанням показників розподілу температури газового потоку / І. Г. Муравйова, М. Г. Іванча, В. Р. Щербачов, В. І. Вишняков, К. П. Єрмоліна, О. О. Білошапка, Н. Є. Ходотова // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 95-108. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-95-108

Перелік посилань

Анализ методов определения формы и положения пластичной зоны в доменной печи / В. И. Большаков, И. Г. Муравьева, Н. А. Гладков, Е. А. Белошапка // Сборник научных трудов ИЧМ «Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии», Днепропетровск, 2011. № С. 80–89.
Masahiro Ito, Shinroku Matsuzaki, Kazumoto Kakiuchi, Makoto Isobe. Development of Visual Evaluation and Numerical Analysis System of Blast Furnace «Development of Visual Information Technique of Blast Furnace Process Data». Nippon Steel Technical Report, January 2004, 89. UDC 669.162.26:681.3. P. 38–45.
Shinroku Matsuzaki, Akihiko Shinotake, Masaaki Naito, Tsunehisa Nishimura, Kazuya Kunitomo, Takashi Sugiyama. Development of Mathematical Model of Blast Furnace. Nippon Steel Technical Report, July 2006, 94 UDC 699.162.26:681.3. P. 87–95.
Dong Fu and Chenn Q. Zhou, Yongfu Zhao, John D’Alessio, Kyle J. Ferron. Numerical Simulation Of Blast Furnace Shaft Process. Proceedings of 4th International Conference on Modeling and Simulation of Metallurgical Processes in Steelmaking. Düsseldorf, 27 June – 1 July 2011. P. 1 – 10.
Snigdha Ghosh, Nurni Nilekantan Viswanathan, Bharath Ballal. Flow Phenomena in the Dripping Zone of Blast Furnace − A Review. Steel research int. 87 (2017) No. 9999.
Dong Fu, Yan Chen, Yongfu Zhao, John D’Alessio, Kyle J. Ferron, Chenn Q. Zhou. CFD modeling of multiphase reacting flow in blast furnace shaft with layered burden. May 2014. P. 38 – 45. P. 299 – 308.
Ping Zhou, Hao-lan Li, Peng-yu Shi, Chenn Q. Zhou. Simulation of the transfer process in the blast furnace shaft with layered burden. Applied Thermal Engineering, 2016, 95. P. 296–302.
F. Dong, A. B. Yu, S. J. Cew, P. Zulli. Modeling of Blast Furnace with Layered Cohesive Zone. The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International 2009. Metallurgical And Materials Transactions B, Vol. 41B, April 2010-331.
Lulu Jiao, Shibo Kuang, Aibing Yu, Yuntao Li, Xiaoming Mao, Hui Xu. Three-dimensional modeling of an ironmaking blast furnace with a layered cohesive zone/ Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science. Feb 2020. P. 258-275.
Shibo Kuang, Zhaoyang Li, Aibing Yu. Review on modelling and simulation of blast furnace. Steel research int. 89 (2018) No. 1.
Shigeru Ueda, Tatsuya Kon, Hiroyuki Kurosawa, Shungo Natsui, Tatsuro Ariyama, Hiroshi Nogami. Influence of Shape of Cohesive Zone on Gas Flow and Permeability in the Blast Furnace Analyzed by DEM-CFD Model. ISIJ International, Vol. 55 (2015), No. 6, pp. 1232–1236.
Li S. Z., et al. A Method to Forecast the Cohesive Zone of Blast Furnace. Materials Science Forum, vol. 471–472, Trans Tech Publications, Ltd., Dec. 2004, pp. 358–361. DOI: 4028/www.scientific.net/msf.471-472.358.
Товаровский И. Г. Доменная плавка. Монография. 2–е издание. Днепропетровск : Пороги, 2009. 768 c.
Непрерывный автоматический контроль параметров зоны плавления с помощью двумерной математической модели, функционирующей в реальном масштабе времени в составе АСУ ТП Дп-2 и ДП-10 ОАО «ММК» / В. М. Паршаков, А. А. Полинов, А. В. Павлов и др. // Сборник трудов международного Союза Доменщиков. 2017. Выпуск 1. С. 54-69.
Создание интеллектуальных систем поддержки принятия решений по управлению доменной плавкой / И. Г. Муравьева, Д. Н. Тогобицкая, Ю. С. Семенов, Н. Г. Иванча, А. И. Белькова, Е. И. Шумельчик, Д. А. Степаненко // Новые подходы. (Монография). К. : Наук. думка, 2019. 272 с.
Комплексная автоматизированная система контроля, оптимизации и прогноза доменной плавки – предшественница системы «Когезия» и инструмент для реализации вырабатываемых ею решений / В. М. Паршаков, А. А. Полинов, А. В. Павлов и др. // Сборник трудов международного Союза Доменщиков. 2017. Выпуск 1. С. 76-88.
Complex Mathematical Model of the Distribution of Multicomponent Charge in a Blast Furnace / N. G. Ivancha, I. G. Muraveva, E. I. Shumelchik, V. I. Vishnyakov, Yu. S. Semenov // Metallurgist, May 2018, Volume 62, Issue 1–2. P. 95–100.
Физические условия в области пластической зоны доменной печи. Часть 1. Основные принципы модели / Гуденау Г. В., Стендиш Н., Герлах В. // Черные металлы. № 8. С. 34–41.
Рамм А. Н. Определение технических показателей доменной плавки. Ленинград, 1960. 37 с.