Розробка комплексної ресурсо- та енергозберігаючої технології продувки конвертерної ванни і нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дніпродзержинський державний технічний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.16.02 - “Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів”

Розробка комплексної ресурсо- та енергозберігаючої технології продувки конвертерної ванни і нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату

Чернятевич Ігор Володимирович

Дніпродзержинськ 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Дніпродзержинському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України і на ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг»

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Сігарьов Євген Миколайович, Дніпродзержинський державний технічний університет, доцент кафедри металургії чорних металів

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Поляков Володимир Федорович, Інститут чорної металургії ім. З.І.Некрасова НАН України, завідувач відділом фізико-технічних проблем металургії сталі кандидат технічних наук, доцент Сущенко Андрій Вікторович, Приазовський державний технічний університет, доцент кафедри теплофізики та теплоенергетики металургійного виробництва

Захист відбудеться “ ____ “ ________ 2011 р. о ____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 09.052.01 при Дніпродзержинському державному технічному університеті за адресою: 51918, Дніпропетровська обл., м. Дніпродзержинськ, вул. Дніпробудівська, 2.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Дніпродзержинського державного технічного університету за адресою: 51918, Дніпропетровська обл., м. Дніпродзержинськ, вул. Дніпробудівська, 2.

Автореферат розісланий “ ____ “ ___________ 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради К 09.052.01 кандидат технічних наук, доцент Г.Ю.Крячко

1. Загальна характеристика роботи

енергозберігаючий конвертерний продувка металургійний

Актуальність роботи. На сучасному етапі в багатьох конвертерних цехах СНД технологія дуттьового і шлакового режимів плавки передбачає видалення в процесі продувки ванни значної кількості сірки й фосфору та одночасне формування кінцевого шлаку з підвищеним вмістом оксиду магнію (8-14%) за рахунок присадок різних магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів. За цією технологією, після випуску металевого напівпродукту з конвертера, здійснюється нанесення на футерівку агрегату захисного шлакового гарнісажу шляхом роздувки підготовленого шлаку, насиченого MgO, газовими струменями, що формуються під час подачі азоту крізь верхню багатосоплову кисневу фурму класичної конструкції. З одного боку, це приводить до значного підвищення стійкості периклазовуглецевої футерівки конвертерів, а з іншої - негативно позначається на самому ході продувки та шлакоутворенні. В результаті маємо зниження ефективності десульфурації та дефосфорації розплаву і інтенсивніше заметалювання технологічного обладнання (стовбура кисневої фурми, горловини конвертера, екранних поверхонь котла-утилізатора). Також, знижується продуктивність конвертерних агрегатів та вихід придатної сталі.

Для вирішення зазначених проблем в даний час актуальним є проведення в нових напрямках теоретичних та експериментальних досліджень механізму явищ, що супроводжують багатоструменеву кисневу продувку конвертерної ванни та подальшу роздувку шлакового розплаву азотними струменями. Отримана при цьому інформація конче потрібна для розробки й практичної реалізації нових ресурсо- та енергозберігаючих технологій продувки конвертерної ванни і нанесення шлакового гарнісажу при використанні нетрадиційних конструкцій фурмених пристроїв, що суміщають операції продувки та нанесення гарнісажу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Питання та проблеми, розглянуті в дисертаційній роботі, відповідають державній програмі розвитку гірничо-металургійного комплексу України. Базовими для підготовки дисертації є бюджетні та науково-дослідні роботи “Розробка теоретичних та технологічних основ виробництва сталі за маршрутом «доменна піч - кисневий конвертер»” (№ ДР 0105U000458), «Розвиток теорії та розробка нової ресурсозберігаючої технології ремонту футерівки кисневих конвертерів» №ДР 0107 U 000741), «Оптимізація конструкції головки кисневої фурми і відпрацювання дуттьового та шлакового режимів конвертерної плавки» №02.02/3138, «Розробка та авторський нагляд за виготовленням фурми, що поєднує операції ошлакування і торкретування футерівки 160-т конвертерів» №122/06/4892, «Розробка і освоєння дуттьового і шлакового режимів ведення плавки в 160-т конвертерах при використанні кисневих фурм, що дозволяють запобігати заметалювання стовбура фурми і горловини конвертера» №127/07/5193, які були виконані за активної участі автора як виконавця та координатора лабораторних та виробничих досліджень.

Мета і задачі досліджень. Теоретичне і технологічне обґрунтування, лабораторно-промислова розробка та удосконалення ресурсо- та енергозберігаючої технології продувки конвертерної ванни та нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату в сировинних умовах металургійної галузі України.

Задачі, які необхідно вирішити для досягнення поставленої мети:

- встановлення за допомоги високотемпературного моделювання гідрогазодинамічної картини в робочому просторі конвертера за різних режимів багатоструменевої кисневої продувки, що має забезпечити зниження інтенсивності винесення металу з агрегату та заметалювання технологічного обладнання;

- теоретичне й експериментальне обґрунтування нового способу верхньої продувки конвертерної ванни верхніми над- та дозвуковими кисневими струменями, розташованими концентричними рядами, із частковим допалюванням газів, що відходять, в межах спеціально створених реакційних зон та зниженням інтенсивного винесення крапель металу на стовбур фурми і горловину агрегату;

- розробка з використанням даних високотемпературного і чисельного моделювання методики проектування та виготовлення принципово нових конструкцій верхніх одно- й двопотокових кисневих фурм з цільноточеними головками з новим варіантом периферійного підведення в міжсопловий простір води на охолодження;

- виявлення, з використанням холодного моделювання, гідрогазодинамічних особливостей нових технологій нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера шляхом роздувки рідкого шлаку газовими струменями, що переміщуються, у тому числі з одночасним вдуванням до шару гарнісажу дешевих порошкоподібних вогнетривких матеріалів;

- розробка, дослідження та удосконалення дуттьового і шлакового режимів плавки в 160-т конвертерах ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг», що забезпечують за рахунок застосування запропонованих конструкцій кисневих фурм зниження інтенсивності заметалювання технологічного обладнання і формування кінцевого шлаку з оптимальною концентрацією оксиду магнію;

- розробка, дослідження і удосконалення ресурсо- та енергозберігаючої технології нанесення шлакового гарнісажу на футерівку 160-т конвертерів ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг» з використанням запропонованих способів і конструкцій гарнісажних фурм.

Об'єкт дослідження. Технологічний процес продувки конвертерної ванни і нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату.

Предмет дослідження. Фізико-хімічні, гідрогазодинамічні та тепломасообмінні закономірності продувки конвертерної ванни та нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату. Дуттьовий та шлаковий режими плавки, конструкції кисневих та гарнісажних фурм.

Методи дослідження. У роботі використані удосконалені методики фізичного та чисельного моделювання, постановки виробничих досліджень, які дозволяють, шляхом відбору проб металу, шлаку й газів, що відходять, виміру температури ванни, фіксації відеозйомкою макрофізичних явищ, а також розрахунків з використанням ПЕОМ, отримати достовірну інформацію щодо фізико-хімічних, гідрогазодинамічних та тепломасообмінних процесів, що протікають з використанням запропонованих способів продувки конвертерної ванни та нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату в лабораторних та промислових умовах.

Наукова новизна отриманих результатів. Отримана нова достовірна інформація щодо механізму, гідрогазодинамічних і тепломасообмінних процесів, що супроводжують продувку конвертерної ванни спеціально орієнтованими рядами над- і дозвукових кисневих струменів і кінцеву роздувку шлакового розплаву газовими струменями, що переміщаються, з одночасним вдуванням (впресуванням) до шлакового гарнісажу, який наноситься на стіни конвертера, порошкоподібних магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів. Вперше:

- встановлені механізм і ефективний дуттьовий режим киснево-конвертерної плавки, що забезпечує зменшення інтенсивного винесення металевих і шлакових крапель за межі роздільних реакційних зон взаємодії згрупованих над- і дозвукових кисневих струменів з ванною;

- доведена необхідність в умовах малошлакової продувки для ефективнішого допалювання газів, що відходять, зниження бризкоутворення та виносу металу, направляти верхні спеціально сформовані дозвукові кисневі струмені з розвиненою зоною збігу швидкостей потоку і поширення фронту полум'я в суміші СО-О2 на зовнішню межу відособлених реакційних зон переважного виділення СО на поверхню ванни, що створюються при глибокому зануренні в розплав надзвукових кисневих струменів;

- теоретично і експериментально обґрунтований новий спосіб нанесення на футерівку конвертера шлакового гарнісажу з підвищеними вогнетривкими властивостями з використанням роздувки азотними струменями, що переміщуються, кінцевого шлаку з оптимальним вмістом MgO (5-6%) при одночасному вдуванні в шлаковий гарнісаж порошкоподібного сирого доломіту в потоці повітряних струменів, щоб забезпечити вміст в гарнісажі 10-14% MgO;

- доведено, що ефективніше нанесення гарнісажу по всій висоті робочого простору 160-т конвертера досягається при роздувці в режимі "пробою" стовпа шлакової ванни азотними струменями, що переміщуються, які формуються двома, розташованими в лінію, соплами Лаваля;

- розроблена методика проектування цільноточених багатосоплових головок, де сопла Лаваля розташовані в один та два ряди, при новому варіанті периферійного підведення охолоджуючої води в міжсопловий простір.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблені та запропоновані до постійної промислової експлуатації на 160-т конвертерах ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" нові:

- конструкції 4-ох та 12-ти соплових цільноточених головок, де сопла розташовані відповідно в один і два ряди, при витраті кисню 380-390 м3/хв зі зміненою системою периферійного охолодження при підведенні 70-100 м3/год води (патент України №12678);

- конструкція двоярусної фурми і технологія продувки ванни, які надають можливість запобігання заметалювання технологічного обладнання.

Розроблена і впроваджена нова ресурсо- та енергозберігаюча технологія (патент України №25475) гарячого ремонту футерівки 160-т конвертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" за допомогою нанесення шлакового гарнісажу і факельного торкретування футерівки з використанням дешевих торкрет-мас на основі невипаленого доломіту. Фактичний річний економічний ефект за 2009 р. в результаті здешевлення торкрет-маси та економії її витрати на 0,87 кг/т сталі склав 5477379 грн (1,19 грн/т сталі, в тому числі частка автора склала 35% або 1917082 грн (0,41 грн/т)).

Особистий внесок здобувача. Всі теоретичні та експериментальні дослідження виконані за безпосередньою участю автора спільно з співробітниками кафедри металургії чорних металів ДДТУ та ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг". Результати опубліковані у співавторстві з ними. Обробка даних досліджень і узагальнення результатів робіт проведені автором самостійно.

Зі списку наукових праць, що представлені в авторефераті, автором особисто: встановлені гідрогазодинамічні закономірності продувки конвертерної ванни із зменшенням виносу крапель металу і шлаку за межі реакційних зон взаємодії над- і дозвукових кисневих струменів з розплавом [9]; обґрунтована методика проектування та технологія виготовлення суцільноточених багатосоплових головок кисневих фурм з новим варіантом підведення води в міжсопловий простір [2,3,7, 9,10]; виявлені гідрогазодинамічні особливості нової технології нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера шляхом спрямованого роздування шлакового розплаву газовими струменями, що переміщуються, у тому числі з факельним торкретуванням стін конвертера дешевими торкрет-масами [1,4,5,8]; розроблено дуттьовий і шлаковий режими ведення плавки у 160-т конвертерах із застосуванням 4-ох та 12-ти соплових цільноточених голівок фурм із одно- і дворядним розташуванням сопел [2,7, 9]; розроблені і впроваджені технологічні рекомендації щодо реалізації нової ресурсо- та енергозберігаючої технології гарячого ремонту футерівки 160-т конвертерів за допомогою нанесення шлакового гарнісажу і факельного торкретування "впресуванням" до гарнісажного шару порошкоподібного невипаленого доломіту [4-6,8,11].

Апробація результатів дисертації. Результати наведених у дисертації досліджень були апробовані на Міжнародній конференції "Технічне переозброєння металургійних підприємств, нові рішення, енергозберігаючі технології, обладнання та матеріали" (м.Алчевськ, 2006 р.), на XII, XIII, ХIV Міжнародних науково-технічних конференціях "Теорія і практика сталеплавильних процесів" (м.Дніпропетровськ, 2006, 2008, 2010 р.р.), на III Міжнародній конференції "Стратегія якості в промисловості та освіті" (м.Варна, Болгарія, 2007 р.), на науково-технічній конференції "Сучасний технологічний комплекс сталеплавильного виробництва та пріоритетні напрями розвитку процесів позапічної обробки і безперервної розливки сталі в Україні (м.Донецьк, 2008 р.), на науково-технічній конференції "Сучасні вогнетривкі системи та матеріали, що витрачаються у сталеплавильному виробництві" (м.Донецьк, 2010 р.) та наукових семінарах кафедри металургії чорних металів ДДТУ.

Публікації. Загальна кількість публікацій за темою дисертації - 15. Основні результати висвітлені в 11 роботах, з них 8 - статті у фахових наукових журналах, 1 - праці Міжнародної конференції, 2 - патенти України.

Структура і обсяг робіт. Робота складається з вступу, 6 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 178 найменувань, 2 додатків і містить 146 сторінок машинописного тексту, 59 рисунків, 13 таблиць. Загальний обсяг роботи - 213 сторінок.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність, сформульовано мету та задачі досліджень, відображено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів з їх публікацією і апробацією, відмічено особистий внесок здобувача.

У першому розділі "Сучасний стан технологій продувки конвертерної ванни і нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера" на основі критичного аналізу тенденцій розвитку сучасних технологій конвертерної виплавки металевого напівпродукту, дуттьових і шлакових режимів плавки з формуванням збагаченого оксидом магнію шлаку та технологій ошлакування футерівки конвертера, відповідно до сировинної бази металургійної галузі України визначені основні напрямки теоретичних і прикладних досліджень розробки нової комплексної ресурсо- і енергозберігаючої технології продувки ванни і нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера з використанням запропонованих конструкцій фурмених пристроїв.

У другому розділі "Установки та методики проведення досліджень" освітлено комплекс установок і методик фізичного моделювання гідрогазодинамічних та тепломасообмінних процесів, що протікають при запропонованих способах продувки конвертерної ванни і нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату.

Задачі високотемпературного моделювання продувки конвертерної ванни вирішували із застосуванням установки, що змонтована на базі 150 кг-індукційної печі ІСТ-0,16У.

Продувку 120 кг переробного чавуну киснем з питомою витратою (qО2) 2,2-2,8 м3/(т•хв) вели з використанням головок водоохолождуваних фурм з одно- і дворядним розташуванням сопел при одно- і двоконтурному підведенні кисню до основних та додаткових сопел. Для наведення шлаку після "запалювання" плавки розосереджено присаджували доломітизоване вапно і плавиковий шпат в кількості 1,5-2,5 кг і 0,2-0,3 кг відповідно.

Параметри	Вид головки Номер головки
	а7	б5	в14	в15	г8	г12
Ряд основних сопел:
nосн, шт. dосн, мм осн, град Dосн, мм	5 1,5 20 19	4 1,6 15 19	4 1,7 15 17	4 1,7 15 17	3 2,0 10 18	3 2,0 7 14
Ряд додаткових сопел:
nдод, шт. dдод, мм дод, град Dдод, мм	- - - -	- - - -	8 0,6 20 32	12 0,4 25 36	6 1,0 25 28	8 0,5 25 26
h, мм	-	-	3	4	4	3

Протягом продувки з інтервалом 3-5 хв. відбирали проби металу та шлаку. Вагу намороженого на фурму шлакометалевого гарнісажу визначали шляхом зважування фурми до і після проведення експерименту. При цьому переслідувалося дослідження найбільш доцільних прийомів запобігання заметалювання стовбура фурми в умовах малошлакової технології продувки.

Поставлені задачі по розробці нових варіантів технології нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера вирішували з використанням холодного моделювання на прозорій плексигласовій моделі конвертера з профілем та розмірами робочого простору в масштабі 1:18 по відношенню до 160-т агрегатів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг".

Установка дозволяла реалізувати роздувку повітряними струменями підфарбований крохмальний клейстер, який моделює шлаковий розплав, а також подачу на стіни конвертера, покриті клейстером, в повітряних струменях порошкоподібного матеріалу (диспергованого магнію і марганцевокислого калію фракції 0,2-0,3мм), що моделював магнезіальний шлакоутворюючий матеріал.

Подачу газового і газопорошкового дуття здійснювали крізь розроблені конструкції наконечників для верхньої фурми, яка мала привід обертання щодо вертикальної осі з кутовою швидкістю 0,5-2,0 об/хв.

Описана загальна методика проведення дослідницьких плавок на 160-т конвертерах ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг.

У третьому розділі «Дослідження гідрогазодинамічних процесів в реакційній зоні кисневого конвертера для розробки ресурсо- та енергозберігаючих режимів продувки конвертерної ванни" з використанням установки і відпрацьованої методики високотемпературного моделювання в першій серії експериментів було досліджено поведінку реакційної зони і віддалених від неї ділянок поверхні ванни під час продувки киснем крізь фурми, які забезпечені 4-ох і 5-ти сопловими головками. Встановлено факт прискореного формування металошлакової охолоді на стовбурі 5-ти соплових фурми, насамперед, при "згортанні" шлаку під час інтенсивного зневуглецьовування ванни. Інтенсифікація заметалювання зовнішньої труби фурми відбувалася в режимі «жорсткої» продувки, оскільки тільки в цих умовах при робочій висоті фурми (Нфроб) 25-30 калібрів (діаметрів сопла) формувалася, завдяки злиттю струменевих ділянок первинних реакційних зон, загальна реакційна зона виділення монооксиду вуглецю на поверхню ванни з направленим бризковиносом крапель металу і шлаку на стовбур фурми

Використання для верхньої продувки конвертерної ванни 4-ох соплових головок фурми, яка передбачає формування відокремлених реакційних зон з виділенням монооксиду вуглецю на поверхню ванни, спричинило зниження інтенсивності бризковиносу за тієї ж інтенсивності продувки розплаву. В даному випадку спінений шар шлакометалевої емульсії перешкоджав спрямованому бризковиносу металевих крапель на стовбур фурми з відокремлених реакційних зон. Вихід газоподібних продуктів з окремих реакційних зон крізь шар емульсії відбувався відокремленими проривами, які часто збігалися з напрямками проникнення "незаглиблених" кисневих струменів в конвертерну ванну.

Встановлена зміна вмісту вуглецю безпосередньо у ванні, в корольках металу зі шлаку та в металевій охолоді на стовбурі фурми свідчить на користь того, що утворення охолоді, яка важко віддаляється, відбувається в інтервалі зниження концентрації вуглецю у ванні в межах 1,0-0,2%.

Щоб забезпечити продувку ванни і часткове допалювання відхідних газів в межах потоку монооксиду вуглецю, який виходить з реакційної зони, з одночасним зменшенням виносу крапель металу, що посилюється при надмірному об'єднанні струменевих ділянок первинних реакційних зон, провели другу серію плавок з використанням одно- і двоконтурних кисневих фурм з дворядним розташуванням сопел в головках (№№ 8,12,14,15).

В даному випадку групою основних сопел внутрішнього ряду при витраті крізь них 85-90% кисню від загального, прагнули організувати розподіл макрооб'ємів СО, які виходять з відокремлених реакційних зон, а зустрічно спрямованими додатковими струменями, що формуються соплами зовнішнього ряду, створити своєрідну завісу на шляху виносу крапель металу при одночасному допалюванні СО до СО2 з передачею виділеного тепла, безпосередньо ванні.

Продувка ванни із застосуванням 12-ти та 16-ти соплових головок (див. №№14,15) супроводжувалася істотним зниженням інтенсивності направленого бризковиносу дрібних крапель металу і шлаку на поверхню зовнішньої труби одноконтурної фурми в умовах безшлакової та малошлакової продувок.

Однак, при цьому, керуючі впливи на хід продувки конвертерної ванни розширилися із застосуванням двоконтурних фурм, оснащених двома регульованими підведеннями основного та додаткового кисню до головок з дворядним розташуванням сопел. З моменту стійкого "запалювання" операції при продувці ванни 9-ти сопловою двоконтурною фурмою забезпечуються, при умові малої товщини спіненого шлаку, роздільний вихід на поверхню ванни потоків монооксиду вуглецю з окремо розташованих реакційних зон взаємодії трьох основних кисневих струменів з розплавом. У цьому випадку фіксується допалювання СО, що виділяється, та крапель металу, які потрапляють в струмені за рахунок кисню шести додаткових струменів. Проведена за порівнянних умов продувки (табл.1) конвертерної ванни оцінка показника допалювання відхідних газів (СО2') при використанні різних варіантів лабораторних фурм показала переваги застосування головок з дворядним розташуванням сопел, особливо при регульованому двоконтурному підведенні кисню. Результати дослідження дозволили обґрунтувати наступну методику проектування кисневих фурм з дворядним розташуванням сопел в головці. При режимі продувки конвертерної ванни з допалюванням відхідних газів за схемою, що передбачає утворення центральною групою надзвукових кисневих струменів відокремлених реакційних зон інтенсивного виділення на поверхню ванни монооксиду вуглецю, число основних сопел Лаваля (nосн) визначається за виразом:

, (1)

де , - загальна та додаткова витрата кисню на продувку конвертерної ванни, м3/хв; Н- висота робочого простору конвертера від рівня спокійної ванни, м.

Гарантоване забезпечення в ході продувки виходу на поверхню ванни СО з окремих реакційних зон досягається при куті нахилу основних сопел до вертикалі (осн), який визначається з виразів

, (2); ,(3);

, (4);

, (5);

(6)

Тут: осн - кут в плані між основними соплами, град; аb - мінімальна відстань між осями основних сопел на зрізі головки, м; DImin - мінімальний діаметр струменевої ділянки первинної реакційної зони; l=0,5LImax - довжина струменевої ділянки первинної реакційної зони, на якій остання досягає максимального діаметру, м; dвих - вихідний діаметр сопла Лаваля, м; іосн та - одиночний та сумарний імпульси основних кисневих струменів, кгм/с2; m - маса рідкого металу, кг; g - прискорення сили тяжіння, м/с2; м - густина рідкого металу, кг/м3.

При цьому кут розкриття основних надзвукових кисневих струменів розраховується за формулою

(7)

де Ма - число Маха; n - параметр нерозрахунковості.

За рахунок подачі додаткових кисневих струменів доцільно, з одного боку, сформувати для ефективнішого допалювання відхідних газів дозвукову кисневу завісу з розширенням у ній зони кисневих потоків зі швидкістю 5...12 м/с, порівняною зі швидкістю переміщення фронту полум'я в суміші СО-О2. З іншого боку, необхідно запобігти можливості локального перегріву футерівки конвертера факелами допалювання і забезпечити зменшення виносу дрібних крапель металу й шлаку із реакційної зони на стовбур фурми з утворенням металошлакової охолоді.

Залежно від обраної кількості додаткових сопел та орієнтації їх щодо загального діаметра реакційної зони кут нахилу додаткових сопел до вертикалі фурми (дод) визначається за виразом:

(8)

де - кут розкриття додаткового дозвукового кисневого струменю, град; Dвзаг - загальний діаметр виходу на поверхню ванни монооксиду вуглецю з реакційної зони, м; НФ - обрана висота фурми над ванною, м.

Для визначення значень, , та НФ використовуються напівемпіричні формули:

, (9)

, (10);

, (11); . (12)

Тут: - діаметр кола, по якому розташовані вісі вихідних перерізів сопел центрального ряду, м; - відношення густин середовища та струменя.

У разі перекриття та організації допалювання відхідних газів в межах кожної з відокремлених реакційних зон, циліндричні сопла в зовнішньому ряді слід розташовувати групами, з умовою зустрічного перекриття кожного з потоків монооксиду вуглецю, що виділяється з ванни, . При цьому максимальний діаметр окремої реакційної зони "свищового" виходу СО на поверхню ванни визначається за допомоги рівняння

. (13)

У четвертому розділі "Результати фізичного моделювання нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера з використанням обертової торкрет-фурми та їх обговорення" відображені результати фізичного моделювання гідрогазодинамічних особливостей двох нових технологій нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, які передбачають роздувку шлакової ванни газовими струменями, що переміщаються, з роздільним або спільним факельним торкретування стін агрегату.

З використанням установки та різних наконечників фурм вперше встановлено, що в технології, яка передбачає застосування першого варіанту конструкції обертової фурми, найбільш раціональним прийомом ошлакування футерівки конвертера є організація взаємодії газових струменів, що переміщаються, з рідкої ванною в режимі пробою струменями стовпа рідини із утворенням відбитих від днища зворотних газових потоків, які формують реакційну зону з відокремлених еліпсоподібних кратерів.

У дослідженому діапазоні кутової швидкості обертання фурми 0,5-2,0 об/хв. при послідовному зміненні напрямку обертання фурми на протилежний після кожного обороту на 180є не відбувається відчутного вигину похилих газових струменів, які впливають на рідку ванну.

Зона максимального бризковиносу з відокремленого кратеру зосереджена на стороні впливу на рідину відбитого газового потоку, тобто в близькому до стіни конвертера напівоб'ємі еліпсоподібного кратера.

Встановлено, що при сталості швидкості обертання фурми та інтенсивності подачі газового дуття, зменшення числа сопел в наконечнику фурми з чотирьох до двох при вищому розташуванні фурми над ванною не впливає на якість нанесення шлакового гарнісажу.

Вперше встановлена можливість реалізації нового технологічного процесу гарячого ремонту футерівки конвертера, коли за рахунок безпосереднього впливу на шлакову ванну похилих газових струменів, що переміщаються, витікаючи з 2-ох, 3-ох і 4-ох соплових наконечників фурми, здійснюється за вищеописаним механізмом формування шлакового гарнісажу, в який відразу ж вдуваються («впресовуються») частинки порошкоподібного магнезіального шлакоутворюючого матеріалу, який подається в спрямовані на стіни конвертера газопорошкові струмені, що витікають з бічних сопел торкрет-фурми

В ході проведених експериментів встановлено, що найбільш сприятливим технологічним варіантом ремонту футерівки конвертера є той, коли використовується торкрет-фурма з 2-х сопловим торцевим наконечником, а бічні сопла на стовбурі фурми розташовані в площини, що є перпендикулярною до площини розміщення торцевих сопел. У цьому випадку вдування («впресування») порошкоподібних вогнетривких матеріалів здійснюється слідом за попередніми ошлакуванням поверхневого шару футеровки.

В ідеальному технологічному варіанті формування шлакового гарнісажу шляхом роздувки шлаку та факельного нанесення торкрет-покриття на футерівку конвертера необхідно забезпечити:

- взаємодію двох похилих азотних струменів, що переміщаються, із шлаковим розплавом, утворюючи "захлопуючи" еліпсоподібної форми кратери з направленим бризковиносом об'ємів шлаку на футерівку по різних траєкторіях в межах порожнього циліндра з розмірами Нр (висота робочого простору конвертера) та Дц-Дг (різниця діаметрів циліндричної частини конвертера і горловини);

- формування газопорошкових струменів, що витікають з бічних сопел гарнісажної фурми, з таким розрахунком, щоб при вибраному дуттьовому режимі забезпечувалося вдування ("впресування") вогнетривкого порошку в шлаковий шар, який наноситься при зіткненні зовнішньої межі (діаметрів Дф) торкрет-факелів на поверхні футерівки.

Максимальний бризковинос об'ємів шлаку на поверхню футерівки досягається тільки при строгому узгодженні розмірів реакційних зон взаємодії газових струменів, що утворюються, зі шлаковою ванною і геометричних параметрів робочого простору конвертера. При цьому слід дотримуватися умови Дзаг=0,55Дц.

Для визначення загального діаметра реакційної зони

, (14)

де іг - імпульс газового струменя, кг·м/с2; ш - густина шлаку, кг/м3, g - прискорення сили тяжіння, м/с2; Нф - висота фурми від днища конвертера, м; hш - глибина шлакової ванни, м; б - кут нахилу сопел до вертикалі фурми, град; d0 - діаметр кола розташування вихідних перерізів сопел на торці фурми, м.

Максимальний діаметр поодинокої реакційної зони, що переміщається на поверхні шлаку, орієнтовно визначається зі співвідношення

(15)

Оскільки діаметр основи (dk) відокремленого кратера на днищі конвертеру збігається з діаметром похилого струменя, що вдувається на цьому рівні, то для його визначення застосовується рівняння (9) для випадку витікання надзвукових струменів в неізотермічних умовах.

Просторові розміри бічних газопорошкових струменів, з урахуванням забезпечення перетину зовнішньої межі торкрет-факелів на поверхні футерівки, знаходять з виразу:

tg (/2) = 0,22 (1 + 0,5)/(1+), (16)

де - кут розкриття газопорошкового струменю, град.; - відношення ваги порошку до одиниці ваги несучого газу.

За визначеними значеннями Дзаг, Дкmах, dф при обраних витратах газу та порошку встановлюється відстань (Ня) між торкрет-соплами на стовбурі фурми.

У п'ятому розділі " Розробка раціональних конструкцій кисневих фурм для реалізації ресурсо- та енергозберігаючої технології продувки ванни 160-т конвертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" представлені результати розробки нових варіантів дуттьових і шлакових режимів ведення конвертерної плавки із застосуванням запропонованих конструкцій звичайних та двоярусних кисневих фурм з цільноточеними і литими головками.

У практиці роботи 160-т агрегатів киснево-конвертерного цеху ВАТ "АрелорМіттал Кривий Ріг" використовується штатна конструкція кисневої фурми з литою 5-ти сопловою головкою.

Експлуатація штатної фурми характеризується наступними властивостями: низькою стійкістю головок (у середньому 83 плавки); високими витратами зовнішньої труби фурми Ш219Ч7 мм (приблизно 2600 м/рік) через пошкодження під час обрізки металошлакових охолодів; високими середньомісячними простоями на ремонт та заміну фурм, видалення металошлакових охолодів зі стовбура фурми і конічної частини футеровки під горловиною конвертера.

Враховуючи простоту виготовлення та мінімальні витрати на впровадження, запропоновано розробку нових цільноточених конструкцій головок кисневих фурм для 160-т конвертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" вести в наступних напрямках:

- забезпечення спокійного ходу продувки без викидів металу і шлаку по закінченні періоду шлакоутворення (тривалість операції 5-8 хвилин) із запобіганням вимушеного проміжного скачування шлаку, що призводить до втрат продуктивності агрегату, зниження виходу придатної сталі та стійкості футерівки;

- зниження інтенсивності заметалювання стовбура фурми і конічної частини футерівки конвертера під горловиною.

З урахуванням результатів високотемпературного і чисельного моделювання були розроблені такі конструкції головок фурми.

Відмінністю запропонованої конструкції головок (патент України № 12678) для верхньої кисневої фурми є застосування суцільноточеного мідного соплового блоку, в якому під кутом 15 до вертикалі розміщуються по колу в один ряд 4 сопла Лаваля з критичним діаметром 36 мм, а також у два ряди 4 сопла Лаваля (dкр= 34 мм) і 8 циліндричних (dц=8 мм), що формують надзвукові та дозвукові струмені при витраті кисню 380-400 м3/хв. У блоці між соплами виконано циліндричні проточки для проходу охолоджуючої води з витратою 80-95 м3/год.

Виконано проектну проробку, розрахунок конструктивних параметрів та охолодження цільноточених 4-ох і 12-ти соплових головок з обґрунтуванням режимів дуття і присадок шлакоутворючих матеріалів.

В результаті виконаного чисельного моделювання температурних полів у суцільноточеному сопловому блоці при периферійному підводі води з витратою в межах 80-120 м3/год, було визначено оптимальну товщину соплового блоку в місці установки торця розсікача, яка дорівнює 13-16 мм, та, відповідно, розташування нижніх радіальних проточок для проходу води відносно торцевої частини соплового блоку.

У ході дослідно-промислової кампанії плавок встановлено наступні положення:

- конструкція головки забезпечує поліпшення охолодження міжсоплового простору, запобігання розпалу вихідних крайок сопла і збереження "жорсткості" струменів в процесі експлуатації головки;

- досягнута середня стійкість 4-ох і 12-ти соплових суцільноточених головок становила 162 та 137 плавок відповідно, що майже в 2 і 1,6 рази вище середньої стійкості (85 плавок) 5-ти соплових литих головок;

- використання 4-ох соплової головки забезпечує більш жорсткий режим продувки, що дає можливість в умовах змінних параметрів металозавалки (співвідношення скрапу, брухту та чавуну) ефективніше запобігати викидам з конвертеру та проводити плавки без проміжного скачування шлаку;

- застосування 12-ти соплових головок забезпечує прискорене розчинення присаджуваного звичайного та доломітизованого вапна, наведення рідкорухомого основного шлаку, який містить 5-7% оксиду магнію та сприяє істотному зниженню інтенсивності заметалювання стовбура фурми і передачі останньої під обрізання охолодів;

- при практично однакових вихідних параметрах дослідних та порівняльних плавок вдалося поліпшити процеси шлакоутворення, дефосфорації і десульфурації металу. Ступінь дефосфорації у дослідних плавках становила 85,3%, тоді як у порівняльних - 81,8%. Вміст сірки на дослідних плавках на 0,001 - 0,002% нижче;

- внаслідок зменшення викидів і виносів металу по ходу операції вихід рідкої сталі на дослідних плавках виріс на 0,2%;

- ефективність допалювання відхідних газів при використанні 12-ти соплової головки була вище, що дозволило збільшити частку брухту в металозавалці на 1,6% при зниженні витрат вугілля на продувку на 0,2-0,4 кг/т.

З травня 2010 р. в конвертерному цеху, крім штатних конструкцій, експлуатуються 4-ох соплові литі головки із запропонованими конструктивними параметрами сопел ЛаваляОтримані дані з продувки конвертерної ванни крізь 4-ох соплові литі головки підтверджують позитивні результати випробування суцільноточених 4-ох соплових головок з точки зору забезпечення спокійного ходу продувки із запобіганням інтенсивних викидів і вимушеного проміжного скачування шлаку.

На основі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень з метою подальшого удосконалення продувки конвертерної ванни розроблені та обґрунтовані нові конструкція двоярусної фурми та технологія продувки ванни 160-т конвертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг", що передбачають запобігання заметалювання стовбура фурми і горловини конвертера, а також підвищення продуктивності агрегатів і стійкості їх футерівки.

Розроблена і запропонована до впровадження конструкція двоярусної фурми включає:

- нижню 4-ох соплову цільноточену головку з соплами Лаваля критичного діаметру 36 мм, розташованими під кутом 15 градусів до вертикалі, що формують надзвукові основні кисневі струмені при витраті кисню 380-390 м3/хв для "жорсткої" продувки конвертерної ванни з метою прискорення розчинення брухту, підвищення інтенсивності зневуглецьовування і перемішування розплаву;

- верхній суцільноточений 24-ох сопловий блок з циліндричними соплами діаметром 8 мм, розташований на відстані 2,5 м від торця нижньої головки, який формує додаткові дозвукові кисневі струмені при витраті кисню 15-20 м3/хв та забезпечує часткове допалювання відхідних газів і своєрідну завісу над зоною продувки, що сприяє запобіганню заметалювання стовбура фурми, горловини і каміна газовивідного тракту конвертера

У шостому розділі "Розробка, дослідження та вдосконалення ресурсо- та енергозберігаючої технології нанесення шлакового гарнісажу на футерівку 160-т конвертерів з використанням обертової торкрет-фурми" представлені результати розробки, вдосконалення та впровадження нових технологій нанесення шлакового гарнісажу і торкрет-покриттів на футерівку 160-т конвертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" при застосуванні газоохолоджуваної гарнісажної торкрет-фурми і різних торкрет-мас.

Згідно запропонованої ресурсо- і енергозберігаючої технології по ходу продувки конвертерної ванни формується кінцевий шлак з оптимальним (5-7%) вмістом оксиду магнію і підвищеною фосфор- та сіркопоглинальною здатністю. Після випуску металу з конвертеру проводиться роздувка шлаку азотними струменями та нанесенням на стіни конвертера гарнісажу з одночасним вдуванням і «впресовуванням» у нього вогнетривких складових (MgO, СаО) торкрет-мас. З цією метою розроблена і впроваджена на всіх 6-ти конвертерах ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" нова конструкція гарнісажної торкрет-фурми

У відпрацьованому варіанті наконечник торкрет-фурми виконаний у вигляді двох концентрично розміщених сталевих труб, внутрішньої для подачі торкрет-маси в потоці повітря через бічні циліндричні сопла і зовнішньої для подачі азоту до торцевих сопел Лаваля. Два сопла Лаваля (dкр=54 мм) виступають за торець тарілки та розміщуються в один ряд по вертикальній площині симетрично до прокольної осі торкрет-фурми під кутом 15 до неї. Десять бічних циліндричних сопел (dц=21,2 мм) розміщені по два лінійно однорядних по висоті яруси (по п'ять сопел в кожному ярусі) в дві сторони під кутом 90 до продольної осі торкрет-фурми у другій вертикальній площині.

Торкрет-фурма працює наступним чином. Азот з витратою 350-430 м3/хв. надходить, в кільцевому зазорі між внутрішньою і зовнішньою трубами, до торцевої головки та у вигляді двох надзвукових азотних струменів вдувається в робочий простір конвертера. При цьому забезпечується обертання торкрет-фурми відносно продольної осі при зміні напрямку обертання на протилежний після кожного оберту фурми на 180.

В ході одночасної роздувки шлаку і факельного торкретування, після попереднього ошлакування футерівки конвертера в процесі обертання торкрет-фурми, торкрет-маса в потоці повітря (з витратою 60-80 м3/хв.) подається крізь внутрішню трубу та бічні циліндричні сопла, що веде до формування торкрет-факелів. При цьому в торкрет-факелі відбувається підігрів вогнетривкої складової торкрет-маси з подальшим її вдуванням («впресуванням») у шлаковий шар, попередньо нанесений на стіни конвертера.

На першому етапі (2007-2008 рр.) з поєднанням операцій ошлакування футерівки і торкретування було проведено понад 15000 плавок. При цьому ресурсо- та енергозберігаючий ефект був досягнутий за рахунок:

- підвищення середньої стійкості футерівки конвертерів на 750 плавок з досягненням максимальної стійкості в 3644 плавки;

- зниження витрат дорогої магнезитосланцевої торкрет-маси з 2,88 до 0,92 кг/т сталі;

- зменшення інтенсивності зносу футерівки конвертера в середньому з 0,55 до 0,38 мм/плавку;

- зниження в 2,1 рази кількості кисневих фурм, виведених з ладу через пошкодження зовнішньої труби під час обрізання охолодів;

- збільшення випуску сталі в середньому на 103,0 тис.т/конвертер за кампанію по футерівці з 209-467 тис.т сталі (2007р.) до 342-540 тис.т сталі/конвертер (2008 р.);

- виключення витрати води на охолодження гарнісажної фурми і технологічного кисню на операцію торкретування.

Тривалість одночасної операції ошлакування і торкретування футерівки знаходиться в межах 3-5 хв., що менше часу, витраченого на гарячий ремонт футерівки (8-10 хв.), у разі проведення окремих послідовних операцій нанесення шлакового гарнісажу і факельного торкретування за колишньою технології.

У цей же період була розроблена і впроваджена технологія гарячого ремонту футерівки конвертерів з використанням дешевшоої торкрет-маси на основі необпаленого доломіту і сланцю (патент України №25475), яка без ускладнення застосовувалася до кінця 2008 р. При цьому стійкість нанесеного гарнісажу, при використанні доломітосланцевої торкрет-маси, не поступалася за якісними показниками покриттям, отриманим при застосуванні дорожчої магнезитосланцевої торкрет-маси.

На другому етапі, після відпрацювання технології транспортування порошкоподібного невипаленого доломіту, повністю відмовилися від застосування доломітосланцевої торкрет-маси і впровадили технологію гарячого ремонту футерівки 160-т конвертерів, що застосовується в даний час, за допомогою поєднання операцій роздувки шлаку і вдування («впресування») в шлаковий гарнісаж, який наноситься, порошкоподібних частинок доломіту, що пройшли стадію випалу у факелі на шляху руху до футерівки. При цьому показники стійкості футерівки конвертерів залишилися на сталому рівні.

В цілому, впровадження розробленої конструкції гарнісажної торкрет-фурми і технології нанесення шлакового гарнісажу на футерівку 160-т кон-вертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" дозволило отримати, тільки за рахунок здешевлення торкрет-маси і економії її витрати на 0,87 кг/т сталі, сумарний економічний ефект за 2009 рік у розмірі 5477379 грн (1,19 грн/т сталі, в тому числі з часткової частиною автора дисертації 35% або 1917082 грн (0,41 грн/т).

Загальні висновки

1. З використанням високотемпературного моделювання гідрогазодинамічних і тепломасообмінних закономірностей багатоструменевої кисневої продувки конвертерної ванни вперше встановлено:

- істотне зниження інтенсивності виносу дрібних крапель металу і шлаку за межі зони продувки досягається у разі запобігання злиття в глибині металевої ванни струменевих ділянок первинних реакційних зон максимального діаметру, що утворюються надзвуковими кисневими струменями при глибокому введенні їх в розплав;

- придушення виносу крапель металу і шлаку за межі зони продувки із запобіганням заметалювання стовбура фурми і горловини конвертера забезпечується у разі формування своєрідної завіси з додаткових дозвукових кисневих струменів, спрямованих на зовнішню межу відокремлених вторинних реакційних зон переважного виділення СО на поверхню ванни.

2. Запропоновано методику розрахунку основних конструктивних параметрів головок кисневих фурм із дворядним розташуванням сопел.

3. З використанням холодного моделювання гідрогазодинамічних закономірностей нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера вперше встановлено, що:

- найбільш раціональним прийомом нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера є організація взаємодії зі шлаковою ванною спрямованих зверху газових струменів, що переміщуються в режимі пробою розплаву з утворенням спрямованого бризковиносу шлаку на стіни агрегату. При цьому додатково здійснюється факельне вдування «впресування» в шлаковий гарнісаж порошкоподібних магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів за допомоги бічних газопорошкових струменів;

- зменшення числа сопел в наконечнику торкрет-фурми з чотирьох до двох, при незмінності кутової швидкості обертання гарнісажної торкрет-фурми 0,5-2,0 об/хв. та інтенсивності подачі газового дуття, не відбивається на якості нанесення шлакового гарнісажу.

4. Запропоновано методику визначення основних конструктивних параметрів нової конструкції гарнісажної торкрет-фурми для заданих витрат технологічних газів та токрет-маси.

5. Розроблені і апробовані при тривалій експлуатації на 160-т конвертерах ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" високостійкі 4-ох і 12-ти соплові цільноточені головки (патент України № 12678) для верхньої фурми з витратою кисню 380-390 м3/хв. при зміненій системі периферійного охолодження з підведенням 70-100 м3/год води.

6. Розроблено і впроваджено ресурсо- та енергозберігаючий дуттьовий і шлаковий режими плавки у 160-т конвертерах ВАТ «АрселорМіттал Кривий Ріг», які забезпечують:

- прискорене розчинення вапна і магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів з наведенням рідкорухомого основного шлаку, який містить 5-7 % оксиду магнію;

- поліпшення процесів дефосфорації і десульфурації металу;

- зниження інтенсивності заметалювання стовбура фурми і горловини конвертера.

7. Розроблено та запропоновано до промислового використання нові конструкція двоярусної фурми і технологія продувки ванни 160-т конвертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг", які передбачають запобігання заметалювання технологічного устаткування.

8. Запропоновано і впроваджено на 160-т конвертерів ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" ресурсо- і енергозберігаючі заходи, щодо модернізації конструкції обертової вертикальної торкрет-фурми і системи підведення до неї енергоносіїв, що полягають:

- у розробці конструкції гарнісажної торкрет-фурми, що суміщає в часі операції нанесення шлакового гарнісажу і факельного торкретування футерівки конвертера;

- у спрощенні конструкції та підвищенні працездатності торкрет-фурми за рахунок переведення на газове охолодження азотом, відміни витрати води на скасування охолодження стовбура фурми і технологічного кисню на операцію торкретування.

9. Відпрацьована і впроваджена нова ресурсо- і енергозберігаюча технологія гарячого ремонту футерівки 160-т конвертерів, що забезпечує спільне або роздільне нанесення шлакового гарнісажу і факельного торкретування футерівки з використанням дешевих торкрет-мас на основі невипаленого доломіту зі сланцем (патент України № 25475) і тільки сирого порошкоподібного доломіту.

10. При незмінній стійкості футерівки конвертерів за рахунок здешевлення торкрет-маси і зниження її витрати на 0,87 кг/т сталі отриманий річний економічний ефект 5477379 грн, у тому числі з часткової частиною дисертанта 1917082 грн (35%).

Основний зміст дисертації опубліковано в наступних публікаціях

1. Гидрогазодинамические особенности новых технологий нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера / А. Г. Чернятевич, Е. Н. Сигарев, Е. А. Чубина, И. В. Чернятевич [и др.] // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2006. - № 7. - С. 153-157.

2. Направления усовершенствования продувочного оборудования конвертерного цеха ОАО «Миттал Стил Кривой Рог» / В.Г.Писаренко, В.И.Макаренко, И.В.Чернятевич, А.Г.Чернятевич // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2006. - № 8. - С. 98-103.

3. Сигарев Е.Н. Температурные поля в модернизированном наконечнике кислородной фурмы / Е.Н.Сигарев, И.В.Чернятевич // Збірник наукових праць Дніпродзержинского державного технічного університету (технічні науки). - Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2006. - С. 9-13.

4. Новые направления повышения стойкости футеровки кислородного конвертера / А.Г.Чернятевич, Е.Н.Сигарев, И.В.Чернятевич, Е.А.Чубина // Материалы III Международной конференции [«Стратегия качества в промышленности и образовании»] (Варна, Болгария,1-8 июня 2007 г.), Дніпропетровськ - Варна: «Фортуна» - ТУ -Варна. - 2007. - Том 1. - С. 513-518.

5. Применение комбинированной торкрет-фурмы для ремонта футеровки кислородного конвертера / А.Г.Чернятевич, Е.Н.Сигарев, И.В.Чернятевич [и др.] // Збірник наукових праць Дніпродзержинского державного технічного університету (технічні науки). - Дніпродзержинськ : ДДТУ, 2008. - Вип.1.- С. 25-31.

6. Разработка и внедрение технологии горячего ремонта футеровки 160-т конвертеров с использованием вращающейся гарнисажной торкрет-фурмы / А.Г.Чернятевич, В.А.Шеремет, Е.Н.Сигарев, А.В.Кекух, В.Г.Писаренко, И.В.Чернятевич [и др.] // ОАО «Черметинформация», Бюллетень «Черная металлургия». - 2008. - № 11. - С. 88-90.

7. Чернятевич И.В. Современное состояние и направления совершенствования конструкций кислородных фурм для продувки конвертерной ванны / И.В.Чернятевич, Е.Н.Сигарев, А.Г.Чернятевич // ОАО «Черметинформация», Бюллетень «Черная металлургия». - 2008. - № 12. - С. 23-27.

8. Разработка и внедрение инновационной технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку 160-т конвертеров ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог» / А.Г.Чернятевич, В.А.Шеремет, Е.Н.Сигарев, А.В. Кекух, В.Г.Писаренко, И.В.Чернятевич [и др.]// Теория и практика металлургии. - 2009.- №3.- С. 64-71.

9. Чернятевич А.Г. Новые разработки конструкций кислородных фурм и способов продувки ванны 160-т конвертеров ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог»/ А.Г.Чернятевич, Е.Н.Сигарев, И.В.Чернятевич // Теория и практика металлургии. - 2010. - № 1-2. - С. 31-38.

10. Пат. 25475 Україна, МПК С 21 С 5/44 . Спосіб ремонту футерівки конвертера / А.Г.Чернятевич, Є.М.Сігарьов, І.В.Чернятевич [та інш.]. - № 200703575; заявл. 02.04.00; опубл. 10.08.07, Бюл. № 12.

11. Пат. 12678 Україна, МПК С 21 С 5/48. Фурмена головка / А.В.Сокуренко, В.О.Шеремет, А.В.Кекух, В.Г.Писаренко, В.Т.Ладуба, Л.І.Смоляренко, В.І.Макаренко, І.В.Чернятевич [та інш.]. - № 200508488; заявл. 02.09.05; опубл. 15.02.06, Бюл. № 2.

Анотація

Чернятевич І.В. Розробка комплексної ресурсо- та енергозберігаючої технології продувки конвертерної ванни і нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02- "Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів" - Дніпродзержинський державний технічний університет, м. Дніпродзержинськ, 2011.

Дисертація спрямована на вдосконалення існуючих та розробку нових комплексних ресурсо- і енергозберігаючих технологій продувки конвертерної ванни, нанесення шлакового гарнісажу на футерівку агрегату і фурмених пристроїв для їх реалізації, стосовно сировинних умов металургійної галузі України.

З використанням сучасних методик фізичного та чисельного моделювання отримана нова достовірна інформація про механізм, гідрогазодинамічні і тепломасообмінні процеси, що супроводжують продувку конвертерної ванни спеціально орієнтованими рядами над- і дозвукових кисневих струменів і подальшу роздувку шлакового розплаву азотними струменями, що переміщуються, з одночасним вдуванням порошкоподібних магнезіальних шлакоутворюючих матеріалів у нанесений на стіни конвертера шлаковий гарнісаж. На основі отриманої інформації розроблені та запропоновані до промислової експлуатації на 160-т конвертерах ВАТ "АрселорМіттал Кривий Ріг" нові конструкції цільноточених головок кисневих фурм з оптимізованою системою охолодження та технологія продувки конвертерної ванни, що забезпечують прискорене формування шлаку з кінцевим вмістом оксиду магнію 5-7%, поліпшення процесів дефосфорації і десульфурації металу, зниження інтенсивності заметалювання фурми і горловини конвертера.