Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии

DOI: 10.52150/2522-9117-2026-40-025

А. Г. Чернятевич1, д. т. н., проф., г. н. с., ORCID 0000-0002-4552-4997
Л. С. Молчанов1,*, к. т. н., старш. дослід., ORCID  0000-0001-6139-5956

1 Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
* Автор для листування: metall729321@gmail.com

НАПРЯМКИ ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ КОНВЕРТЕРНОЇ ПЛАВКИ В УМОВАХ ПАТ «АРСЕЛОРМІТТАЛ КРИВИЙ РІГ»

Анотація. Останні прогнози свідчать про те, що найближчі 20-30 років доменне та киснево-конвертерне виробництво збережеться як домінуюча ланка в отриманні сталі по технологічному маршруту «доменна піч – кисневий конвертер» завдяки економічній вигідності з тепловим коефіцієнтом до 90 % і більше. На сьогодні найбільш актуальним напрямком вдосконалення процесу виплавки киснево-конвертерної сталі в України, в умовах поширених у світовій практиці технологій попереднього нагріву металевого брухту в порожнині конвертера і комбінованої продувки ванни киснем зверху через звичайну багатосоплову фурму та нейтральним перемішуючим газом (азот, аргон) через днище, є підвищення частки брухту, що поробляється, вище 25 %. Метою роботи є розробка та запропонування до впровадження в повоєнний період в умовах конвертерного цеху ПАТ «АРСЕЛОРМІТТАЛ КРИВИЙ РІГ» на 160-т конвертерах: нової конструкції паливно-кисневої фурми і енергоефективного способу для попереднього нагріву металевого брухту в порожнині конвертера; багатоцільової двоярусної кисневої фурми, що забезпечує функції енергоефективної комбінованої продувки конвертерної ванни з допалюванням відхідних газів при подаванні зверху надзвукових і звукових кисневих і азотних струменів з одночасним вдуванням через днище агрегату нейтральних перемішуючих газів (азот, аргон) і отриманням кінцевого залізовуглецевого напівпродукту з підвищеною витратою металобрухту, а також нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера з метою подовження робочої кампанії конвертера. З використанням отриманих даних високотемпературного моделювання нагріву металевого брухту в порожнині конвертера і комбінованої продувки конвертерної ванни розроблені та запропоновані до впровадження в повоєнний період наступні нові енергоефективні фурмені пристрої та способи введення конвертерної плавки з підвищеною часткою брухту в металошихті: обертова паливно-киснева фурма для нагріву брухту в конвертері при вертикальному положенні з використанням пиловугільного палива або природного газу, що обладнана головкою з 4-ма кисневими соплами Лаваля з розміщенням в кожному із них циліндричних паливних сопел та технологія нагріву брухту з подаванням ПВП або ПГ в кільцевій кисневій оболонці; енергоефективна технологія комбінованої продувки конвертерної ванни зверху надзвуковими і звуковими кисневими і азотними струменями з допалюванням СО до СО2 відхідних газів і нейтральним газом перемішуючим газом (азот, аргон) через днище з використанням нової конструкції двоярусної фурми, що містить дворядну нижню головку (4 сопла Лаваля і 8 циліндричних) і верхній сопловий блок із 8-ма циліндричними соплами.

Ключові слова: кисневий конвертер, паливно-киснева фурма, нагрів металевого брухту, двоярусна киснева фурма, комбінована продувка конвертерної ванни. допалювання відхідних газів, енергоефективність плавки

Посилання для цитування: Чернятевич А. Г., Молчанов Л. С. Напрямки підвищення енергоефективності конвертерної плавки в умовах ПАТ «АРСЕЛОРМІТТАЛ КРИВИЙ РІГ». Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2026. Вип. 40. С. 386-432. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-025

Перелік посилань

  1. Voraberger B., Wimmer G., Dieguez U. Wimmer S. E., Pastucha K., Fleischanderl A. Green LD (BOF) Steelmaking – Reduced CO2 Emissions via Increased Scrap Rate. Metals. 2022. № 12. Р. 466-483. https://doi.org/10.3390/met12030466
  2. Шнееров Я. А., Афонин С. З., Лепорский С. В., Вяткин Ю. Ф., Смоктий В. В., Старов Р. В., Адаменко Л.П. Снижение расхода чугуна при производстве стали в действующих конвертерных цехах. Черная металургия: Бюл. ин-та  «Черметинформация». 1987. № 21. С. 2-19.
  3. Горобец В. Г., Белокуров Э. С., Павлов Н. И., Береза В. В. Анализ технико-экономических показателей плавки с повышенным расходом лома. Технология выплавки конвертерной и мартеновской стали (Тематический сборник научных трудов). М. : Металлургия. 1985. С. 28 – 31.
  4. Белокуров Э. С., Горобец В. Г., Кобеза И. И., Береза В. В. А.с. 1167209 СССР, МКИ С21 С 5/48. Газокислородная  фурма для нагрева лома и продувки металла в конвертере. № 3506043/22-02, заявл. 22.10.82; опубл. 15.07.85. Бюл. № 26.
  5. Кобеза И. И. Энергосберегающие методы интенсификации сталеплавильных процессов. М. : Металлургия. 1988. 167 с.
  6. Баптизманский В. И., Куликов В. О., Китаев А. Т., Никифоров Б. В., Бойченко Б. М., Козин Г. Н., Качур Б. К., Душа В. М., Хмиров В. И. Работа 130-т конвертеров, оборудованных двухъярусными фурмами. Экспресс-информация ЦНИИ и ТЭИ ЧМ. 1974. серия 6. вып.3. С. 1–14.
  7. Чернятевич А. Г., Сигарев Е. Н., Чернятевич И. В. Новые разработки конструкций кислородных фурм и способов продувки ванны 160-т конвертеров ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог». Теория и практика металлургии. 2010. №1. С. 31-38.
  8. Чернятевич А. Г., Сигарев Е. Н., Чернятевич И. В., Чубин К. И., Величко Е. А., Мантяженко Д. Ю. Разработка конструкции двухъярусной фурмы и режима продувки ванны 160-т конвертеров ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» с ее использованием. Теория и практика металлургии. 2012.  №5-6. С. 76- 85.
  9. Чернятевич А. Г., Сігарьов Є. М., Сущенко А. В.,  Коцур С. Д., Коваленко О. Г., Димченко Є. М., Чубін К. І., Гриценко А. С. Патент на винахід 106676 Україна, МПК С21С 5/48. Двоярусна киснева фурма. № 2013 02425; Заявл. 25.09.2014; Опубл. 25.09.2014. Бюл. №18.
  10. Чернятевич А. Г., Вакульчук В. В., Сигарев Е. Н., Чубин К. И., Чернятевич И. В., Мантяженко Д. Ю., Клименко А. Г., Стриченко С. М. Повышение эффективности верхней продувки ванны 160-т конвертеров с использованием двухъярусной кислородной фурмы. Сталь. 2017. № 9. С. 9-13.
  11. Низяев Г. И., Бельман Л. М., Лукьянов Ж. В., Задов Е. Л. Проект реконструкции конвертерного цеха № 2 «Криворожстали» для внедрения факельного торкретирования конвертеров. Металлургическая и горнорудная прормышленность. 1986. № 2. С. 13-14.
  12. Кукурузняк И. С., Врублевская И. С., Порхун В. Г., Петрунин А. П. Факельное торкретирование футеровки 160-т конвертеров вертикальным способом. Металлургическая и горнорудная промышленность.1989. № 3. С. 15-17.
  13. Чернятевич А. Г., Сигарев Е. Н., Чернятевич И. В., Чубина Е. А., Чубин К. И. Новые технологические режимы нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера. Теория и практика металлургии. 2011. №5-6(2). С. 19-27.
  14. Чернятевич А. Г., Сигарев Е. Н., Протопопов Е. В., Шеремет В. А., Чернятевич И.В., Чубин К.И. Освоение технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера путем раздувки шлака перемещающимися газопорошковыми струями. Изв. вузов. Черная металлургия. 2011. №2. С. 15-20.
  15. Чернятевич А. Г., Сигарев Е. Н., Чернятевич И. В., Чубина Е. А., Чубин К. И. Этапы соверщенствования конструкций гарнисажных фурм и технологий ошлакования футеровки 160-т конвертеров ПАО «АРСЕЛОРМИТТАЛ КРИВОЙ РОГ» ОАО «Черметинформация». Бюллетень «Черная металлургия». 2012. №6. С. 55-64.
  16. Чернятевич А. Г., Сігарьов Є. М., Чернятевич І. В., Чубін К. І., Чубіна О. А. Патент на винахід 83445 Україна, МПК С21С 5/44, F27D 1/16. Спосіб ремонту футерівки конвертера та торкрет-фурма для його здійснення № 200705316; Заявл. 15.05.2007; Опубл. 10.07.2008; Бюл. № 13.
  17. Чернятевич А. Г., Сігарьов Є. М., Чубін К. І., Чубіна О. А. Патент на винахід 93161 Україна, МПК С21С 5/44. Спосіб ремонту футерівки конвертера та торкрет-фурма для його здійснення. № 201000032; Заявл. 11.01.2010; Опубл. 10.01.2011; Бюл. № 1.
  18. Чернятевич А. Г., Сігарьов Є. М., Чубін К. І., Чубіна О. А. Патент на винахід 97754 Україна, МПК С21С 5/44, F27D 1/16. Спосіб ремонту футерівки конвертера та гарнісажна фурма для його здійснення  № 201100480; Заявл. 17.01.2011; Опубл. 12.03.2012; Бюл. № 5.
  19. Нечепоренко В. А., Омесь Н. М., Боровиков Г. Ф. Технология ошлакования футеровки кислородных конвертеров. Теория и практика металлургии. 1999. № 3. С. 22,23.
  20. Чернятевич А. Г., Сигарев Е. Н., Чубина Е. А., Чернятевич И. В., Демиденко М. Г. Гидрогазодинамические особенности нових технологий нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2006. № 7. С. 153-157.
  21. Чернятевич А. Г., Похвалітий А. А., Сігарьов Є. М., Чубіна О. А., Кодрашенков Д. С. Використання пиловугільного палива для попереднього підігріву металобрухту. Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (тематичний випуск «До 95 річчя кафедри металургії ім. професора В. І. Логінова Дніпровського державного технічного університету»). Кам’янське: ДДТУ. 2024. С. 123-131. https://doi.org/10.31319/2519-2884.tm.2024.11
  22. Арсеев А.В. Сжигание природного газа, М.: Металлургиздат, 1963. 408 с.
  23. Чернятевич А. Г., Молчанов Л. С., Юшкевич П .О. Высокотемпературное моделирование продувки конвертерной ванны с применением трехъярусной фурмы. Металл и литье Украины. 2017. № 6-7. С. 17-21.
  24. Чернятевич А. Г., Молчанов Л. С., Сигарев Е. Н., Чубин К. И., Похвалитый А. А. Особенности продувки конвертерной ванны с применением модернизированных двухъярусных кислородных фурм. Сталь. 2021. №8. С. 8-16.
  25. Чернятевич А. Г., Молчанов Л. С., Сігарьов Є. М., Меркулов О. Є., Башмаков О. М., Вакульчук В. В., Похвалітий А. А., Чубін К. І. Патент на винахід 129644 Україна, МПК С21С 5/48. Багатосоплова паливно-киснева фурма для попереднього нагрівання металевого брухту в  конвертері № 2023 05906; Заявл. 07.12.2023; Опубл. 18.06.2025; Бюл. №25.
  26. Чернятевич А. Г., Молчанов Л. С., Юшкевич П. О., Вакульчук В. В. Питання теорії і практики підвищення ефективності комбінованої продувки конвертерної ванни. Теорія і практика металургії. 2018. № 1-2. С. 83-95.
  27. Чернятевич А. Г., Молчанов Л. С., Меркулов А. Е., Башмаков А. М., Юшкевич П. О. Разработка многоцелевых конструкций кислородных фурм и способов комбинированной продувки конвертерной ванны. Сталь. 2021. № 9. С. 14-21.

Рукопис надійшов до редакції / Received  02.03.2025
Рекомендовано до друку / Accepted 28.05.2026
Опубліковано / Published 30.05.2026

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

Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo