Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии

DOI: 10.52150/2522-9117-2025-39-03

В. В. Горупаха1, н.с., ORCID 0000-0003-0531-1871
Ю. С. Семенов1,*, к.т.н., с.н.с., зав. відділу, ORCID 0000-0003-2299-5742
О. Ю. Худяков1, к.т.н., с.н.с., ст. досл., ORCID 0000-0002-6507-1120
Є. І. Шумельчик1, к.т.н., с.н.с., ст. досл., ORCID 0000-0001-5350-6425
С. В. Ващенко1, к.т.н., с.н.с., ст. досл., ORCID 0000-0001-8344-961X
К. В. Баюл1, д.т.н., пр.н.с., ст. досл., ORCID 0000-0003-1426-7956

1 Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України
* Автор для листування: yuriy.semenov.isi@gmail.com

ДОСЛІДЖЕННЯ ОКРУЖНОГО ГАЗОРОЗПОДІЛУ В ДОМЕННІЙ ПЕЧІ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНФОРМАЦІЇ ПРО РОЗПОДІЛ ДУТТЯ ТА СУЧАСНИХ ЗАСОБІВ КОНТРОЛЮ

Анотація. У статті представлено результати досліджень окружного газорозподілу в доменній печі з використанням інформації про розподіл дуття та сучасних засобів контролю, виконаних на доменних печах ПрАТ “Камет-сталь”. Виділені постійні та змінні фактори впливу на нерівномірність витрат дуття по окружності доменних печей. Основними постійними факторами є особливості та технічні рішення тракту підведення гарячого дуття, розташування льоток та конструктивні особливості футерівки зони льоток. Визначено якісний та кількісний вплив вузлів підведення дуття від прямого до кільцевого повітропроводу, а також розташування чавунних льоток для сучасної роботи доменних печей ПрАТ “Камет-сталь”. Основними змінними факторами впливу на нерівномірність витрат дуття є технологічні та паливно-сировинні умови доменної плавки. У статті розроблено критерій оцінки окружної рівномірності дуття для періодичних вимірювань цієї нерівномірності, а також встановлені кореляційні залежності основних газодинамічних та температурно-теплових параметрів фурменої зони, а саме: швидкості дуття на виході із фурми, яка відображає фактичний об’єм дуття, що проходить через переріз повітряної фурми без урахування впливу палива, що подається у фурму та без урахування впливу теплового випромінювання осередку горіння; витрати дуття та теоретичної температури горіння, яка відображає ізотермічний температурно-тепловий баланс фурменої зони, в залежності від величини коефіцієнта нерівномірності розподілу дуття по окремих повітряних фурмах для умов роботи доменних печей ПрАТ “Камет-сталь”. У статті встановлений зв’язок між окружною нерівномірністю дуття по повітряних фурмах та температурою периферійного газового потоку та зв’язок між теоретичною температурою горіння та температурними показниками оцінки газового потоку над поверхнею засипу шихти, які характеризують розвиток осьового та периферійного газового потоку, газопроникність проміжної зони радіусу колошника печі та розмір осьової віддушини. Розглянутий та проаналізований багатофакторний зв’язок між: дуттям – теоретичною температурою горіння – співвідношенням відновлення в “нижній” та “верхній” зоні доменної печі – рудним навантаженням, показана необхідність дотримання умов спалювання паливних домішок для зниження теоретичної температури та досягнення економічності доменної плавки.

Ключові слова: доменна піч, управління доменною плавкою, пиловугільне паливо, окружний розподіл дуття, температури газового потоку.

Посилання для цитування: Дослідження окружного газорозподілу в доменній печі з використанням інформації про розподіл дуття та сучасних засобів контролю / В. В. Горупаха, Ю. С. Семенов, О. Ю. Худяков, Є. І. Шумельчик, С. В. Ващенко, К. В. Баюл // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2025. Вип. 39. С. 34-60. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2025-39-03.

Перелік посилань

  1. Novospasskiy, A. F. (1938). Konstruktsii domennykh pechey i ustroystvo tsekhov. Vol. 2: Podacha syrykh materialov k pecham i nagrev vozdukha. GONTI
  2. Tselikov, A. I., Polukhin, P. I., & Grebenik, V. M. (1987). Mashiny i agregaty metallurgicheskikh zavodov. V 3 t. T.1: Mashiny i agregaty domennykh tsekhov: uchebnik dlya vuzov. Metallurgiya
  3. Lyubin, A. Ye. (2010). Metallicheskiye konstruktsii sooruzheniy kompleksa domennoy pechi. Proyektirovaniye. Ekspluatatsiya. Diagnostika tekhnicheskogo sostoyaniya. Stal
  4. Bugayev, K. M., Antonov, V. M., & Varshavskiy, G. V. (1987). Vliyaniye raspredeleniya dut’ya po furmam na gazovyy potok v domennoy pechi. Stal, (2), 17−22
  5. Bugayev, K. M. (1974). Raspredeleniye gazov v domennykh pechakh. Metallurgiya
  6. Tarasov, V. P., & Tarasov, P. V. (2007). Teoriya i tekhnologiya domennoy plavki. Intermet Inzhiniring
  7. Shklyar, F. R., Babushkin, N. M., & Timofeyev, V. N. (1966). Eksperimental’noye issledovaniye raspredeleniya dut’ya po furmennym priboram domennoy pechi pered zaduvkoy. Teplotekhnika domennogo i aglomeratsionnogo proizvodstva: tr. VNIIMT, 4, 313–325
  8. Druzhkov, V. G., Shirshov, M. Yu., & Prokhorov, I. Ye. (2015). Metody opredeleniya raskhoda goryachego dut’ya na otdel’no vzyatuyu furmu v gorne domennoy pechi. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova, 2,1–27
  9. Semenov, Y. S., Shumelchyk, Y. I., Horupakha, V. V., Vashchenko, S. V., Khudyakov, O. Y., Semion, I. Y., Chychov, I. V, Hulina, I. H., & Zakharov, R. H. (2022). Development and Implementation of Decision Support Systems for Blast Smelting Control in the Conditions of PrJSC “Kamet-steel”. MDPI, Metals, Special Issue “Mathematical Modelling of the Ironmaking Blast Furnace”, 12(6), 985. https://doi.org/10.3390/met12060985
  10. Semenov, Yu. S., Horupakha, V. V., & Shumelʹchyk, Ye. I. (2022). Sposib upravlinnya okruzhnym rozpodilom duttya v domenniy pechi (Method of controlling the circumferential distribution of blast in a blast furnace): patent of Ukraine UA 125879 C2 for the invention. Bulletin No. 26
  11. Semenov, Yu. S., Horupakha, V. V., Shumelchik, E. I., & Alter, M. A. (2021). Blast Furnace Operation Improvement by Forming Uniform Circular Distribution of Raceway’s Thermal Mode. AISTech 2021 – Proceedings of the Iron & Steel Technology Conference, 29 June–1 July 2021, Nashville, Tenn., USA. Pp. 184–192. https://doi.org/10.33313/382/018
  12. Kanaev, V. V., Kobeza, I. I., Buzoverya, M. T., et. al. (1995). Control of blas distribution on air blast furnace tuyeres. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, (2), 69-71
  13. Bol’shakov, V. I., Shuliko, S. T., Kanaev, V. V., et al. (1999). Investigation of gas Distribution in a Large Blast Furnace. Steel in Translation, 29(12), 1-5
  14. Semenov, Y. S., Shumelchik, E. I., & Horupakha, V. V. (2018). Diahnostyka ta upravlinnya domennoyu plavkoyu v zminnykh palyvno-syrovynnykh umovakh (Diagnostics and Management of Blast Furnace Smelting in Variable Fuel and Raw Materials Conditions). Dominanta Print
  15. Liu, R., Zhao, W-g., Liu, S., Liu, X-j., Li X., Zhang, Z-f., Zhao, J., & Lyu, Q. (2023). Intelligent Prediction and Real-time Monitoring System for Gas Flow Distribution at the Top of Blast Furnace. ISIJ International, 63(10), 1714-1726. https://doi.org/10.2355/isijinternational.ISIJINT-2023-099
  16. Omori, Y. (1987). Blast Furnace Phenomena and Modelling. Elsevier. https://doi.org/10.1007/978-94-009-3431-3
  17. Semenov, Y. S., Shumel’chik, E. I., Gorupakha, V. V. (2018). Efficient Management of the Charging of Blast Furnaces and the Application of Contemporary Means of Control Over the Variable Technological Conditions. Metallurgist, 61(11–12), 950-958. https://doi.org/10.1007/s11015-018-0591-4
  18. Semenov, Y. S., Shumelchik, E. I., Horupakha, V. V., Kuznetsov, A. M., Zubenko, A. V., & Kovalenko, A. G. (2017). Using Thermal Probes to Regulate the Batch Distribution in a Blast Furnace with Pulverized-Coal Injection. Steel in Translation, 2017, 47(6), 389-393. https://doi.org/10.3103/S0967091217060092.
  19. Semenov, Y. S., Shumelchik, E. I., & Horupakha, V. V. Expert Module of the Thermal Probes System for Blast Furnace Charging Control. Steel in Translation. 2018. 48(12): 802-806 https://doi.org/10.3103/S0967091218120136
  20. Shumelchyk, Y., Semenov, Y., Horupakha, V., Krot, P., & Hulina, I. (2022). Model-Based Decision Support System for the Blast Furnace Charge of Burden Materials. In: Chaari, F., Leskow, J., Wylomanska, A., Zimroz, R., Napolitano, A. (eds) Nonstationary Systems: Theory and Applications. WNSTA 2021. Applied Condition Monitoring, Springer, Cham., 18, 340-351 https://doi.org/10.1007/978-3-030-82110-4_18
  21. Parshakov, V. M. , Takhautdinov, R. S. , Bodyaev, Y. A. , Gibadullin, M. F., Kanin, L. S., Chevychelov, A. V., Polinov, A. A., & Zakharov, S. A. (2009). Multipoint thermal-probe monitoring the radial gas distribution in blast furnaces with nonconical charging systems at OAO MMK. Steel in Translation, 39(10), 886-889. https://doi.org/10.3103/S0967091209100106
  22. Zhou, P., You, L., Liu, J.-P., & Zhang, X. (2017). Centre Temperature Estimation of Blast Furnace Cross Temperature Measuring Based on M-SVR and RVFLNs. Dongbei Daxue Xuebao/Journal of Northeastern University, 38(5), 614-619. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-3026.2017.05.002
  23. Shi, L., Wen, Y-b., Zhao, G-s., & Yu, T. (2016). Recognition of blast furnace gas flow center distribution based on infrared image processing. J. Iron Steel Res. Int.,  23, 203-209. https://doi.org/10.1016/S1006-706X(16)30035-8
  24. Chen, Z., Jiang, Z., Gui, W., & Yang, C. (2016). A Novel Device for Optical Imaging of Blast Furnace Burden Surface: Parallel Low-Light-Loss Backlight High-Temperature Industrial Endoscope. IEEE Sensors Journal, 16(17), 6703-6717. https://doi.org/10.1109/JSEN.2016.2587729
  25. Xu, T., Jiang, Z., & Gui, W. (2018). A Light Field Imaging Based Measuring Method for Blast Furnace Burden Distribution. IFAC-PapersOnLine, 51(21), 257-261. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.09.428

Рукопис надійшов до редакції 13.08.2025
Рекомендовано до друку 21.10.2025
Опубліковано онлайн 01.12.2025

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

Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo