Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии

DOI: 10.52150/2522-9117-2023-37-76-104

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

Нестеров Олександр Станіславович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-0183-0327. E-mail: asn.dnepr@gmail.com

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

Гармаш Лариса Іванівна, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-6873-6685. E-mail: larysagar@gmail.com

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

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

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

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИМОГ ДО РОЗПОДІЛУ ШИХТОВИХ МАТЕРІАЛІВ ТА ГАЗОВОГО ПОТОКУ ПРИ РОБОТІ ДОМЕННИХ ПЕЧЕЙ З НИЗЬКИМ ВМІСТОМ КРЕМНІЮ У ЧАВУНІ ТА ОЦІНКА МОЖЛИВОСТІ ЇХ РЕАЛІЗАЦІЇ НА СУЧАСНИХ ДОМЕННИХ ПЕЧАХ

Анотація. Зниження вмісту кремнію у чавуні – один з найбільш ефективних шляхів зменшення витрат палива та відновників у доменному процесі. Складнощі технології виплавки чавуну з низьким вмістом кремнію пов’язані з високим рудним навантаженням та низькою витратою твердого палива, що проявляється у зменшенні товщини «коксових вікон» з відповідним погіршенням газопроникності стовпа шихти та зниженням стабільності ходу плавки, а також зі зниженням теплового рівня в’язко – пластичної зони, зміщенням її кордонів у напрямку верху печі та збільшенням її розмірів у цілому. Крім того, зменшення кількості твердого палива у складі шихти та посилення вимог до якості та стабільності характеристик залізорудних матеріалів може зумовити зменшення запасу тепла у горні. Мета досліджень – удосконалення технологічних вимог до розподілу шихтових матеріалів і газового потоку, як основних положень, що визначають параметри режиму завантаження доменної печі у конкретних умовах з урахуванням особливостей та технологічних обмежень доменної плавки з низьким вмістом кремнію у чавуні. Виконано узагальнення результатів аналітичних і лабораторних досліджень, а також досвіду промислових плавок в умовах виробництва низькремнистого чавуну. Розроблені технологічні вимоги до розподілу рудного навантаження, що забезпечуює стійкий осьовий хід доменної печі у специфічних умовах плавки, до розподілу залізорудних компонентів шихти, виходячи із задач забезпечення стабільності гарнісажного шару та збереження футерівки, а також до розподілу різних видів замінників залізорудних шихтових матеріалів та коксу з урахуванням їх властивостей та технологічних характеристик. Рекомендовані параметри проведення «м’якого» профілактичного промивання доменних печей з метою забезпечення необхідної газопроникності стовпа шихти, дифузійної здатності коксової насадки та підтримки стійкого осьового характеру розподілу газового потоку. Виконана оцінка можливостей реалізації удосконалених технологічних вимог до розподілу шихти та газового потоку в умовах виплавки низькокремнистого чавуну на сучасних доменних печах.

Ключові слова: доменна піч, низькокремниста плавка, технологічні вимоги, шихтові матеріали, рудне навантаження, коксові «вікна», газовий потік, розподіл, осьовий хід, компоненти, замінники, коксова насадка, газопроникність, дифузійна здатність, промивання.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-76-104

Посилання для цитування: Удосконалення технологічних вимог до розподілу шихтових матеріалів та газового потоку при роботі доменних печей з низьким вмістом кремнію у чавуні та оцінка можливості їх реалізації на сучасних доменних печах / М. Г. Іванча, О. С. Нестеров, І. Г. Муравйова, Л. І. Гармаш, В. І. Вишняков, В. Р. Щербачов, К. П. Єрмоліна // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 76-104. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-76-104

Перелік посилань

  1. Большаков В. И. Теория и практика загрузки доменных печей. М. : Металлургия, 1990. 256 с.
  2. Доменное производство «Криворожстали» / В. И. Большаков, А. В. Бородулин, В. С. Листопадов [и др.] Монография под ред. В. И. Большакова. КГГМК-ИЧМ, Днепропетровск, 2004. 378 с.
  3. Большаков В. И. Технология высокоэффективной энергосберегающей доменной плавки. К. : Наук. думка, 2007. 412 с.
  4. Условия доменной плавки с низким содержанием кремния в чугуне / С. В. Филатов, И. Ф. Курунов, Л. А. Смирнов и др. Сталь. 2013. №8. С. 7-10.
  5. Типовая инструкция по доменному производству. М. : Металлургия. 1990. 84 с.
  6. Технология получения низкокремнистого и низкосернистого чугуна в доменных печах за рубежом / Р. М. Жак, Н. И. Савелов // Черметинформация : М., 1991. Сер. Подготовка сырьевых материалов к металлургическому переделу и производство чугуна. Вып. 3. 29 с.
  7. Gupta P. K., Rao A. S., Sekhar V. R., Ranjan M., Naha T. K. Burden Distribution Control and its Optimization under High Pellet Operation. Ironmaking & Steelmaking. 2010. Vol. 37. P. 235 – 239.
  8. Nag S., Gupta A., Paul S., Gavel D. J., B. Aich. Prediction of Heap Shape in Blast Furnace Burden Distribution. ISIJ International. 2014. Vol. 54. P. 1517-1520.
  9. Mitra T. Modeling of Burden Distribution in the Blast Furnace. Doctor of Technology The-sis. Thermal and Flow Engineering Laboratory Faculty of Science and Engineering Åbo Akad-emi University. Turku/Abo, Finland, 2016. 89 p.
  10. Li Z., Kuang S., Liu S., Gan J., Yu A., Li Y., Mao X. Numerical Investigation of Burden Dis-tribution in Ironmaking Blast Furnace. Powder Technol. 2019. Vol. 353. P. 385–397. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.05.047.
  11. О причинах ускоренного износа кладки и холодильников доменных печей ММК / Н. Л. Жило, Р. Ф. Першина, А. А. Белова // Сталь. 1977. №4. С. 300–304.
  12. Об улучшении газодинамических характеристик шихтовых материалов в процессе загрузки доменных печей/ Е. Г. Донсков, А. Д. Учитель, И. Г. Ризницкий, Ф. М. Журавлев, В. И. Бондаренко // Сталь. 1980. № 7. С. 552-559.
  13. Об улучшении распределения на колошнике шихты содержащей окатыши / И. И. Коробов, А. И. Галаганов, В. Н. Ковшов // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1977. № 3. С. 1–4.
  14. Об эффективности использования окатышей в доменном производстве в странах – членах СЭВ / Н. А. Гладков, А. Г. Савелов, А. Г. Ульянов // Сталь. 1982. № 12. С. 39–41.
  15. Самойлович С. Д., Куличенко Е. М. Система подачи шихты для современных доменных печей. Сталь. 1981. № 8. С. 23–26.
  16. Опыт эксплуатации доменной печи №6 объемом 3200 м³ на НЛМЗ / Н. С. Антипов, В. В. Капорулин, Э. А. Шепетовский, Е. М. Визлов // Сталь. 1983. № 5. С. 31–33.
  17. Технологические особенности работы мощных доменных печей / Ю. С. Юсфин, Р. М. Жак, Е. Н. Сафонова, П. И. Черноусов. – М. : ВИНИТИ. Сер. Подготовка сырьевых материалов к металлургическому переделу и производство чугуна. Обзорная информация. 1986. Вып. 3, 31 с.
  18. А.с. 1061469 СССР. Способ загрузки шихтовых материалов бесконусным загрузочным устройством в доменную печь / В. И. Большаков, Ф. М. Шутылев, Н. М. Можаренко и др. Заявл. 04.12.80; зарег. 15.08.83.
  19. Эффективность распределения окатышей в шихте доменных печей / В. И. Большаков, Н. А. Гладков, Ф. М. Шутылев и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2002. № 6. С. 11–15.
  20. Влияние режимов загрузки смешанных порций шихтовых материалов на выход из строя воздушных фурм доменной печи / В. И. Большаков, С. Т. Шулико, Н. Г. Иванча, В. В. Лебедь, В. И. Вишняков, В. С. Листопадов // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2007. № 4. С. 6–13.
  21. Большаков В. И., Иванча Н. Г. Формирование смешанных порций шихтовых материалов на доменном конвейере. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2002. №6. С. 79–83.
  22. Формирование жидких фаз и их физико–химическая интерпретация / H. А. Гладков, Д. Н. Тогобицкая, А. С. Нестеров // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Вып. 2. 1998. С. 83–87.
  23. Влияние состава и свойств материалов гарнисажа на его образование и стойкость / В. Ф. Мороз, Д. Н. Тогобицкая, Н. М. Можаренко, А. С. Нестеров, А. И. Белькова, Д. А. Степаненко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Днепропетровск : ИЧМ НАНУ, 2010. Вып. 22. С. 85-95.
  24. Доброскок В. А. Специальные системы загрузки доменных печей. Черные металлы. 2007. № 9. С. 13–21.
  25. Разработка режима загрузки и опыт применения мелкофракционного кокса в мощной доменной печи / В. А. Доброскок, Ю. В. Липухин, И. Ф. Курунов [и др.] // Сталь. 1998. №8. С. 7–13.
  26. Пат. № 2042714 Российская Федерация, С 1, С21В 5/00. Способ доменной плавки / Доброскок В. А., Курунов И. Ф., Липухин Ю. В., Агарышев А. И., Логинов В. Н., Карабасов Ю. С.; заявитель и патентообладатель АОЗТ «Эконтех». Заявл. 26.07.1993; опубл. 27.08.1995, Бюл. №24.
  27. Оценка влияния на доменную плавку кокса фракции менее 40 мм / Н. П. Сысоев, С. К. Сибагатуллин, В. К. Кропотов и др. // Труды международ. конгр. доменщиков, 7-12 июня 1999 г., Днепропетровск– Кривой Рог. С. 216–218.
  28. Эффективность использования кокса фракции менее 40 мм в доменной плавке / С. Л. Ярошевский, В. А. Ноздрачев, А. П. Чеботарев, В. А. Руденко, С. А. Фещенко, А. М. Кузнецов, В. П. Падалка, Н. С. Хлапонин, А. В. Кузин // Металлург. 2000. № 12. С. 32–35.
  29. Эффективность технологии доменной плавки при загрузке в печь коксового орешка в смеси с железорудной шихтой / Л. Ф. Литвинов, С. Л. Ярошевский, А. М. Кузнецов, В. П. Падалка, Н. С. Хлапонин, А. В. Кузин // Металл и литье Украины. 2004. № 12. С. 5–9.
  30. Аналитическое исследование влияния кокса мелких фракций на газопроницаемость сухой зоны доменной печи / А. В. Кузин, С. Л Ярошевский, Н. С. Хлапонин // Сб. трудов междунар. научно–техн. Конференции «Теория и практика производства чугуна». Кривой Рог. 24–27 мая 2004. С. 369–374.
  31. А.с. 1585337 СССР, С21 В 7/20. Способ ведения доменной плавки / Гладков Н. А., Пухов А. П., Нестеров А. С. и др. (СССР). Заявл. 15.04.88, опубл. 15.08.90. Бюл. № 30.
  32. Технология и эффективность использования кокса мелких фракций в доменной плавке / А. Н. Рыженков, В. Е. Попов, А. И. Ковалев, [и др.] // Сб. трудов междунар. научно–техн. конференции «Теория и практика производства чугуна». Кривой Рог. 24–27 мая 2004. С. 374–377.
  33. Антрацит и термоантрацит в шихте доменной плавки / В. П. Лялюк, И. Г. Товаровский, Д. А. Демчук [и др.]. Днепропетровск : Пороги, 2008. 245 с.
  34. Лялюк В. П. Современные проблемы технологии доменной плавки / Днепропетровск : Пороги, 1999. 164 с.
  35. Коксозамещающие технологии в доменной плавке / В. П. Лялюк, И. Г. Товаровский, Д. А. Демчук, В. А. Шеремет, А. В. Кекух, А. В. Сокуренко, Г. И. Орел, Г. П. Костенко, В. С. Листопадов. Днепропетровск : Пороги, 2006. 276 с.
  36. Лялюк В. П., Товаровський Й. Г., Кассім Д. О., Ляхова І. А. Теоретичні та практичні основи використання кускового антрациту в доменній плавці.  Кривий Ріг : Дионат, 2016. 312 с.
  37. Утилизация пылей и шламов в черной металлургии / А. И. Толочко, В. И. Славин, Ю. М. Супрун, Р. М. Хайрутдинов. М. : Металлургия, Челябинское отд., 1990. – 152 с.
  38. Большаков В. И. Оценка влияния обогащенного шлака различного состава на результаты его использования в доменных печах / В. И. Большаков, Н. А. Гладков, А. С. Нестеров // «Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии». Вып. 16. 2008. С. 328–336.
  39. Массовое использование мелкокускового агломерата при работе доменной печи с высокой производительностью / Т. Ватанабэ, А. Маки, А. Сакаи [и др.] // Дзайре то пуросесу. 1995. Т.8. №4, С. 1063. Новости черной металлургии за рубежом.1996. №3. С. 41– 42.
  40. Современные технологии загрузки доменных печей / Й. Бухвальдер, В. А. Доброскок, Э. Лонарди, [и др.] // Черные металлы. 2008. №9. С. 21 – 25.
  41. Доброскок В. А. Специальные системы загрузки доменных печей. Черные металлы. 2007. №9. С. 13 – 21.
  42. Декларационный патент Украины на полезную модель. №14621, С 21 В 5/00. Способ промывки горна доменной печи / Шеремет В. А., Костенко Г. П., Оторвин П. И. и др. Заявл. 09.12.05; опубл. 15.05.2006 г., Бюл. №5.
  43. Деклараційний патент 14621 України на корисну модель. Спосіб промивання горна доменної печі/ Шеремет В. О., Костенко Г. П., Оторвін П. І., Голобокий О. І., Кекух А. В., Орел Г. І., Нинь С. В., Большаков В. І., Нестеров О. С., Можаренко М. М., Якушев В. С. // Заявл. 09.12.2005 р.; опубл. 15.05.2006 р.. Бюл. №5.
  44. Теоретические предпосылки и практические решения по организации промывок доменных печей / Можаренко Н. М., Гладков Н. А., Нестеров А. С., Абросимов Н. И. // Металл и литье Украины. 1994. № 4-5. С. 2-5.
  45. Разработка мероприятий по продлению кампании доменных печей путем усовершенствования технологии загрузки шлакового режима и автоматизированного контроля параметров доменной плавки в условиях нестабильности качества шихтовых материалов / Большаков В. И., Иванча Н. Г., Нестеров А. С., Муравьева И. Г., Тогобицкая Д. Н., Семенов Ю. С. // Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин : Збірник наукових статей. Київ : Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, 2015. 816 с. URL: www.patonpublishinghouse.com/rus/
    compilations#winresurs2015
  46. Большаков В. И. Совершенствование способов загрузки доменных печей в СССР и за рубежом / В. И. Большаков, В. Л. Покрышкин, Ф. М. Шутылев // Обзорная информация института «Черметинформация», сер. «Подготовка сырьевых материалов к металлургическому переделу и производству чугуна». 1983, Вып. 2. 32 с.
  47. Большаков В. И. Теория и практика загрузки доменных печей. М. : Металлургия, 1990. 256 с.
  48. Тайхерт Э., Гупта В. Н. Влияние различной крупности кокса на режим работы доменной печи с горном диаметром 7,8 м. Черные металлы, 1976, № 14-15. С. 19–23.
  49. Камитани Т., Канэко К., Есида К. Работа доменной печи с низким содержанием кремния. Тэцу то хагане. 1985. Т. 71. С. 80.
  50. К вопросу о качестве железорудных материалов / Н. М. Можаренко, Н. А. Гладков, А. С. Нестеров // Сталь. 1997. №8. С. 3–5.
  51. Повышение энергоэффективности доменной плавки за счет выбора рациональных параметров режима загрузки многокомпонентной шихты / Иванча Н. Г., Муравьева И. Г., Вишняков В. И., Щербачев В. Р., Ермолина К. П. // Проблемы региональной энергетики, Молдавия. 2022.  №2. С. 53 – 62.
  52. Predictive-analytical evaluation of high temperature properties of iron-ore materials with respect to their distribution in the blast furnace zones / I.G. Murav’eva, D. N. Togobitskaya, A.I. Bel’kova, N.G. Ivancha, A. S. Nesterov // Steel in Translation. – 2021. – Vol. 51. – №3. – pp. 195 – 200.
  53. Метод визначення положення і форми пластичної зони в доменній печі з використанням показників розподілу температури газового потоку / Муравйова І. Г., Іванча М. Г, Щербачов В. Р., Вишняков В. І., Єрмоліна К. П., Білошапка О. О., Ходотова Н. Є. // Фундаментальні і прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Випуск 36. С. 95–108. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-95-108.]
  54. Improvement of the Burden Column Structure by Controlling the Multicomponent Burden Loading Mode into the Blast Furnace/ Myrav’yova I. G., Ivancha N. G., Shcherbachov V. R., Vishnyakov V. I., Ermolina E. P.// Problemele Energeticii Regionale (Moldova). 2023. Vol. 2, No. 58. P. 138–149. https://doi.org/10.52254/1857-0070.2023.2-58-12.
  55. Формирование рационального столба шихтовых материалов в доменной печи / [В. И. Большаков, Н. А. Гладков, С. Т. Шулико, Ф. М. Шутылев, В. С. Листопадов] // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2004. № 5. С. 7–12.
  56. Сравнение качества коксового орешка различного вида / С. К. Сибагатуллин, А. С. Харченко и др. // Кокс и химия. 2012. № 2. С. 29–32.

No widgets added. You can disable footer widget area in theme options - footer options

Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo