Інтенсифікація процесів газодинаміки й масообміну в доменній плавці

Аналіз залежності інтенсивності газифікації вуглецю коксу й рівня звукового тиску показує, що ефективним інтервалом для інтенсифікації є інтервал 6-60 кГц, а максимальний рівень звукового тиску створюється при 80-90 Дб. На підставі отриманих даних і лабораторних досліджень, промислового випробування дослідної фурми проведені розрахунки інтенсивності згоряння коксу стосовно до умов роботи доменної печі № 6 ВАТ "ДМЗ ім. Петровського" з урахуванням застосування енергії ультразвуку у фурменій зоні й без її для конкретних умов.

Експериментальним шляхом у лабораторних умовах було встановлено, що при зміні переважної частоти коливань повітряного потоку на кожні 200 Гц за інших рівних умов інтенсивність згоряння коксу змінюється на 4,1 кг/м³. Виходячи з отриманих даних було встановлено, що інтенсивність згоряння коксу у вогнищі експериментальної фурми збільшиться на 98 кг/м³ у добу й складе І₁ =1288 кг/м³ у добу.

Робота водню в дослідний період була краще, ніж у базовий, що можна пояснити впливом глуходонних ультразвукових випромінювачів у фурмах на краще змішування й згоряння природного газу. Для визначення еквівалента витрати коксу зміні використання водню в доменній печі, скористалися заводськими даними випробувань. Зниження витрати коксу на 1, 7-1,8% відбувається через кращу роботу водню в доменній печі на 0,86%.

Дослідження інтенсифікації відновлювальних процесів у шахті доменної печі шляхом впливу ультразвуку на шихтові матеріали проводили розрахунковим способом. Розроблено шахту доменної печі, що постачена розпушувачами шихти у вигляді радіально розташованих стрижнів чотирикутного перетину у вигляді стрижневих концентраторів змінного перетину, з'єднаними за допомогою хвилеводів джерелами ультразвукових коливань. Як джерело ультразвуку вибрали ультразвуковий генератор УЗГ-10 (модифікований).

Шихтові матеріали ущільнені при зсипанні на колошник, опускаючись, входять у зону впливу розпушувача шихти, при цьому відбувається їхнє розпушення й обробка ультразвуком. Вплив ультразвуку на оксиди заліза у твердому стані приводить до активізації відновлювальних процесів. У поверхні відбудовного оксиду є дифузійний шар, перенос відбудовника й газоподібних продуктів реакції, через який здійснюється винятково молекулярною дифузією.

Ультразвукові коливання активізують частки відбудовника, що сприяє найшвидшому подоланню дифузійного шару. Разом з тим ультразвукові коливання впливають на кристалічні ґратки оксидів заліза, що знижує енергію активації відновлювальних реакцій і сприяє подоланню дифузійних утруднень. Ультразвукові коливання впливають також і на тверде паливо, збільшуючи ступінь його газифікації й, тим самим, збагачуючи газ відновником, що також сприяє росту швидкості відновлення оксидів заліза у твердій фазі. Таким чином, аналіз пропонованого способу доменної плавки показує, що для печі корисним обсягом 2000 м³ приріст виробництва може скласти 4-7%, а економія коксу - 1, 5-2%.

Дослідження інтенсифікації відновлювальних процесів шляхом попереднього гамма-опромінення доменної шихти проводилося на шаровій установці проточного типу.

Визначено на якісному рівні вплив попередньої радіаційної обробки на кінетику реакцій відновлення, а також ступеня каталітичного впливу опромінених добавок залізорудного матеріалу на кінетику відновлення неопроміненої сировини (рис.5). У результаті експериментального дослідження газового відновлення залізорудного матеріалу, попередньо опроміненого до 100 Мрад установлене збільшення ступеня відновлення на 15%.

Проведені експериментальні дослідження показали, що, попередня радіаційна обробка залізорудних матеріалів перед відновленням прискорює хід відновлювальних процесів. Установлено, що добавка 15-25% опромінених матеріалів (доза 100 Мрад) збільшує ступінь відновлення на 15-20%, що становить практичний інтерес. Зроблено припущення про механізм каталізу, що може бути пояснений з позицій адсорбційно-каталітичної теорії Г. І. Чуфарова. Отримано математичні моделі, з високою вірогідністю, що характеризують вплив температури, кількості добавки й ступеня її опромінення на процес відновлення заліза з оксидів. У всіх випадках більша кількість добавки дає більше збільшення ступеня відновлення. При розрахунку оптимальної кількості добавки необхідно порівнювати витрати на її опромінення з ефектом від її дії. Розрахунок економічної ефективності від застосування опромінених добавок говорить про доцільність промислового впровадження радіаційної обробки залізорудних матеріалів з метою інтенсифікації доменного процесу, зниження витрати коксу й собівартості чавуну.

Рекомендується використовувати каталітичну дію добавок у процесі прямого одержання заліза, а також при заміні коксу в доменній печі іншими джерелами тепла для компенсації зниження відбудовного потенціалу процесу.

ВИСНОВКИ

Головний підсумок даної дисертаційної роботи в області теорії й технології виплавки чавуну в доменних печах ґрунтується на тому, що в рамках пріоритетних наукових і науково-технологічних завдань, поставлених у галузевій інноваційній Програмі енергозбереження по підприємствах гірничо-металургійного комплексу України на 2006-2012 р. р., на основі результатів теоретичних і прикладних досліджень розроблені й впроваджені технології доменної плавки з використанням концепції вибору складу сучасної доменної шихти, закономірностей формування структури стовпа шихти в печі, що забезпечують інтенсифікацію процесів газодинаміки і масообміну і обумовлює зниження питомої витрати коксу й високу продуктивність агрегатів. Визначено технологічні можливості застосування нетрадиційних для доменної плавки видів енергії: електричної, ультразвуку й радіаційної.

Наукова значимість дисертації ґрунтується в узагальненні досліджень технологічних умов інтенсифікації доменної плавки: прогнозного вибору видів шихти, раціональної технології формування структури стовпа матеріалів у печі у взаємозв'язку з параметрами ходу відновлювальних процесів, що дало можливість впровадити у виробництво технології, що забезпечують інтенсифікацію процесів газодинаміки й масообміну.

Все це дозволяє кваліфікувати дану дисертацію як наукову працю, в якій представлені науково обґрунтовані технологічні й технічні рішення, впровадження яких вносить вагомий вклад у прискорення науково-технічного прогресу в чорній металургії й має важливе значення для економіки України.

1. Експериментально на основі аналізу технологічних особливостей використання різних видів залізорудної сировини доменної плавки: агломерату, обкотишів і локальних спіків обкотишів, отримані математичні моделі, що враховують зміни кута природного укосу, порізності, питомого перепаду тиску в шарі й питомій поверхні в системах, що складаються із зазначених трьох видів залізорудної сировини. Показано ефективність технології доменної плавки при використанні спіків обкотишів (гібридна сировина) в умовах доменних печей ВАТ "ДМЗ ім. Петровського", застосування якої призвело до зниження питомої витрати коксу на 4,0-4,4 кг на тонну переробного чавуну й підвищення продуктивності на 1,1%. Очікуваний економічний ефект становить 1117,0 тис. грн. у рік.

2. Шляхом експериментальних досліджень визначений вплив факторів завантаження й параметрів руху стовпа шихти на порізність, реологію шарів і газорозподіл по радіусі й висоті шахти доменної печі. Розроблена й впроваджена технологія завантаження доменної печі з урахуванням радіальної нерівномірності розподілу шихти. Економічний ефект від впровадження на доменних печах ВАТ "ДМЗ ім. Петровського" становить 287,0 тис. грн. у рік.

3. Розроблено конструкції шахти доменної печі, обладнаної розпушувачами шихти, що забезпечує інтенсифікацію газодинамічного режиму плавки. Експериментально визначені параметри розпушувачів, а також раціональна технологія завантаження доменної печі, обладнаної розпушувачами. Конструкція шахти з розпушувачами й технологія завантаження впроваджені на доменних печах ВАТ "ДМЗ ім. Петровського" з економічним ефектом 178,0 тис. грн. у рік.

4. Експериментально визначені параметри осьової віддушини стовпа шихти з підвищеною газопроникністю, що забезпечують оптимальний газодинамічний режим доменної плавки. Визначено технологічні умови формування структури коксової й залізорудної частин подачі для забезпечення раціональних розмірів осьової віддушини при використанні безконусного завантажувального пристрою. На цій основі розроблена технологія завантаження доменної печі, що впроваджена в доменному цеху №1 і №2 ВАТ "Мітал стіл Кривій Ріг" з економічним ефектом 3160,0 тис. грн. у рік.

5. Визначено вплив структури стовпа шихти, зони когезії, нагромадження продуктів плавки в горні печі на радіальний газорозподіл і параметри газодинамічного режиму в нижній зоні доменної печі. Розроблено методи інтенсифікації й стабілізації газодинамічного режиму в нижній зоні доменної печі, які впроваджені в доменному цеху №1 ВАТ "Мітал стіл Кривій Ріг" з річним економічним ефектом1700,0 тис. грн. у рік і в доменному цеху ВАТ "ДМЗ ім. Петровського" з економічним ефектом 227,0 тис. грн. у рік.

6. Експериментально визначено взаєморозподіл залізорудного матеріалу й коксу по висоті й радіусу шару подачі при зміні факторів завантаження.

7. Отримано математичні моделі впливу розміру кусків залізорудної сировини, газового навантаження, температурного режиму на показники процесу відновлення в шарі: ступінь використання відновлювальної енергії газового потоку й ступінь відновлення залізорудного матеріалу, при різних структурах стовпа доменної шихти, газового навантаження й вмісту водню в газовій фазі. Оптимізація процесу відновлення дозволила визначити параметри раціональної вертикальної структури стовпа шихтових матеріалів, состав відновлювального газу.

8. Розроблена й випробувана в промислових умовах технологія завантаження доменної печі з масою, що змінюється, подачі в циклі, що забезпечує інтенсифікацію процесу масообміну в доменній плавці. Технологія відпрацьована й впроваджена в доменному цеху № 1 ВАТ "Митал стил Кривій Ріг" з річним економічним ефектом 1080,0 тис. грн. і на доменних печах ВАТ "ДМЗ ім. Петровського" з річним економічним ефектом 342,0 тис. грн.

9. Показано що при проходженні електричного струму через стовп залізорудних матеріалів (агломерату) інтенсифікується процес непрямого відновлення оксидів заліза. Експериментально встановлено, що протікання електричного струму в шарі агломерату силою 8 А приводить до збільшення ступеня використання відновлювальної енергії газового потоку 5,5%.

10. Експериментально встановлені конструктивні параметри периферійних і осьових електродів для організації підведення електричного струму в доменну піч. Розроблена й експериментально випробувана методика дослідження впливу уведення електроенергії в стовп доменної шихти на хід процесу у високотемпературному стенді доменної печі. Розроблено математичну модель впливу основних технологічних факторів на потрібну кількість електроенергії, що уводиться у доменну піч для одержання переробного чавуну. Визначено оптимальні параметри процесу при частковій заміні коксу електроенергією. Розроблено теоретичні й технологічні основи виплавки низькокремністого чавуну в доменній печі із застосуванням електроенергії. Визначено оптимальні технологічні й конструктивні параметри процесу індукційного нагрівання чавуну в горні доменної печі. Результати експериментальних досліджень застосування електроенергії в доменній плавці використані Українським державним інститутом по проектуванню металургійних заводів при проектуванні дослідно-промислової доменної печі ВАТ "ДМЗ ім. Петровського" з очікуваним економічним ефектом 2.5 млн. грн. у рік.

11. Експериментально визначені можливості активації паливної добавки до дуття, доменній печі - природного газу електричним високовольтним розрядом. При цьому доведена можливість підвищення хімічної активності природного газу до 40 %.

12. Промисловими випробуваннями на доменних печах ВАТ "ДМЗ ім. Петровського" визначені технологічні можливості й доцільність застосування ультразвуку для інтенсифікації процесів газодинаміки й масообміну в доменній плавці з очікуваним економічним ефектом 1,7 млн. грн. у рік. Розроблено конструкцію шахти доменної печі із пристроєм ультразвукової обробки шихти.

13. Розроблено й запропонований спосіб попередньої радіаційної обробки залізорудних матеріалів з метою інтенсифікації процесів відновлення оксидів заліза.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНИЙ У РОБОТАХ

1. Петренко В.А. Интенсификация процессов газодинамики и массообмена в доменной плавке. - Днепропетровск: Институт технологии,2000.- 272 с.

2. Исследование хода восстановительных процессов в доменной печи.- Петренко В.А., Ковшов В.Н., Верещак В.И., Иващенко В.П..- Днепропетровск: Институт технологии,2000.- 114 с.

3. Ковшов В.Н. Петренко В.А. Экспериментальные исследования движения шихты и газа в доменной печи. - Днепропетровск: Институт технологии - Зоря,- 1996.- 125 с.

4. Ковшов В.Н., Петренко В.А., Верешак В.И. Моделирование доменного процесса. - Днепропетровск: Институт технологии, 1997. - 109 с.

5. Ковшов В.Н., Петренко В.А., Верещак В.И. Оптимизация доменного процесса. - Днепропетровск: Арт-Пресс, 1997. - 108 с.

6. Доменный процесс. История, развитие, перспективы. Ковшов В.Н., Дышлевич И.И. Петренко В.А., Верещак В.И. , Иващенко В.П. -Предисловие акад. Тарана-Жовнира Ю.Н. - Днепропетровск: Институт технологии, 1998.- 212 с.

7. Ковшов В.Н., Петренко В.А. Оптимальное количество окатышей в доменной шихте.// Бюллетень института "Черметинформация", Черная металлургия..//// .-М 1979. - вып. 1б:-с. 23.

8. Петренко В.А. Исследование распределения действительной скорости газа в слое доменной шихты.// Металлургия и коксохимия. -Киев: Техніка,1980.-вып.70.- 6.29-31.

9. КовшовВ.Н., ПетренкоВ.А., Терещенко Н.В. Исследование взаимосвязи газодинамического сопротивления и газораспределения в движущемся столбе доменной шихты.// Изв. вузов. Черная металлургия.-1981.-№12.- С.17-20.

10. Ковшов В.Н., Петренко В.А., Терещенко Н.В. Закономерности изменения локальной порозности в однородной движущейся шихте.// Изв. вузов. Черная металлургия.- 1981.- № 7.-С.21-24.

11. Ковшов В.Н., Петренко В.А., Терещенко Н.В. Методика определения газодинамических характеристик доменной шихты.//Металлургия и коксохимия. -Киев: Техніка, 1980.- вып.70.- с.31-34.

12. Петренко В.А. Распределение железорудного материала и кокса по высоте слоя подачи доменной шихты.//Металлургическая и горнорудная промышленность - 2000.-№1.-с.12-14.

13. Исследование влияния физико-химических свойств железорудного сырья на газопроницаемость пластичной зоны в доменной печи/Ковшов В.Н., Егоров Н.А., Петренко В.А., Гладков Н.А., Шарапов М.Е.//Металлургия и коксохимия.- Киев: Техніка, 1983.- вып.79.- С.95-100.

14. Петренко В.А., Егоров Н.А., Ткач А.Я. О взаимовлиянии газодинамических параметров верхней и нижней зоны доменной печи.//Металлургия и коксохимия. - Киев: Техніка, 1982.- вып.75.- С.43-47.

15. Анализ применения разрыхляющих систем загрузки в условиях завода "Криворожсталь"/Дышлевич И.И., Ковшов В.Н., Терещенко Н.В., Петренко В.А.// Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1983,-№ 2.- С.6-7.

16. Исследование и оценка газодинамического режима в нижней зоне доменной печи./ Петренко В.А., Ковшов В.Н., Егоров Н.А. Дышлевич И.И., Гладков Н.А., Верещак В.И.// Изв. вузов. Черная металлургия.-1983.- №7.- С.16-18.

17. Оптимизация загрузки современных доменных печей при помощи последовательного симплексного метода./ Ковшов В.Н., Петренко В.А.. Терещенко Н.В., Дышлевич И.И., Бондаренко В.И., Егоров Н.А.//Металлургическая и горнорудная промышленность.-1983.-№3.-С.7-9.

18. Газодинамическая оценка процесса накопления продуктов доменной плавки./Ковшов В.Н., Егоров Н.А., Петренко В.А., Верещак В.И.//Изв. вузов. Черная металлургия.-1984.- №3.- С.29-33.

19. Петренко В.А., Егоров Н.А. ,Бражник С.А. Исследование возможностей активации топливных добавок к дутью доменных печей.//Металлургия и коксохимия.- Киев: Техніка, 1984.- вып.84.- С.60-62.

20. Влияние режима загрузки на распределение газовых нагрузок по сечению доменной печи/Петренко В.А., Ковшов В.Н., Валявин С.М., Терещенко Н.В.//Изв. вузов. Черная металлургия.-1984.-№10.- С.29-32.

21. Перспективные направления научно-технического прогресса в технологии производства чугуна.//Ковшов В.Н., Петренко В.А., Верещак В.И., Гуменюк В.П.//Металл и литье Украины.-2002.-№11.-С.8-12.

22. Экспериментальная оценка влияния режима загрузки на формирование пластичной зоны доменной печи./Егоров Н.А., Ковшов В.Н., Петренко В.А., Плиш А.Н.//Изв. вузов. Черная металлургия.-1984.- №12.-С.24-26.

23. Экспериментальное определение рационального распределения газовых нагрузок по сечению доменной печи./Ковшов В.Н., Петренко В.А., Валявин С.М.. Терещенко В.С., Ткач А.Я., Терещенко Н.В.//Изв. вузов. Черная металлургия.- 1985.- №2.- С.10-12.

24. Петренко В.А., Бражник С.А. Оценка основных технологических параметров процесса при использовании электроэнергии для выплавки передельного чугуна в доменной печи.//Металлургия и коксохимия.- Киев: Техніка,1985.- вып.88.-6. 79-82.

25. Ковшов В.Н., Терещенко Н.В., Петренко В.А. Методика экспериментального исследования режимов загрузки на стенде бесконусного устройства.// Изв. вузов. Черная металлургия.- 1985.- №5.- С.54-57.

26. Влияние режима движения столба доменной шихты на изменение конфигурации слоев./Ковшов В.Н., Борисов С.Г., Петренко В.А., Касьянов Ю.П.// Изв. вузов. Черная металлургия.-1986.-№2.- С.11-14.

27. Валявин С.М., Петренко В.А., Ковшов В.Н. Исследование влияния газовых нагрузок на ход процессов восстановления железорудного сырья.// Изв. вузов. Черная металлургия.-1986.- №6.- С.152.

28. Борисов С.Г., Ковшов В.Н., Петренко В.А. Влияние режима схода столба материалов на радиальное распределение шихты.// Изв. вузов. Черная металлургия.- 1986.- № 4.- С.154.

29. Егоров Н.А., Ковшов В.Н., Петренко В.А. Взаимосвязь уровня расплава и газораспределения в нижней части доменной печи.//Изв. вузов. Черная металлургия.- 1986.- №5.- С.24-26.

30. Петренко В.А., Ковшов В.Н., Терещенко Н.В. К вопросу о газораспределении и рудной нагрузке в доменной печи.// В кн."Экономия кокса в доменных печах",МЧМ СССР,ИЧМ.- М.:Металлургия, 1985.- 6. 39-44.

31. Технология загрузки доменной печи с учетом радиальной неравномерности опускания шихты./ Ковшов В.Н., Петренко В.А., Борисов С.Г., Васюченко А.И., Терещенко Н.В.// Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1986.- № 3.- С.5-6.

32. Валявин С.М., Петренко В.А., Ковшов В.Н. Применение режима загрузки доменной печи с изменяющейся массой подачи в цикле.//Изв. вузов. Черная металлургия.-1987.-№ 3.- С.147-148.

33. Изучение физических и газодинамических характеристик железорудной части доменной шихты при использовании локальных спеков окатышей./ Билоус В.Н., Ковшов В.Н., Федоров С.А., Петренко В.А., Бережной Н.Н., Терещенко Н.В.// Изв. вузов. Черная металлургия.-1987.- № б,- С.6-9.

34. Исследование газораспределения в движущемся слое шихты./Ковшов В.Н., Терещенко Н.В., Петренко В.А., Борисов С.Г.// Металлургия и коксохимия. - Киев: Техніа, 1988.- вып. 95.- С. 46-51.

35. Исследование удельного сопротивления железорудных материалов доменной плавки./Петренко В.А., Терещенко Н.В., Корневич А.Л., Валиев М.М. // Изв. вузов. Черная металлургия.-1989.-№11.-С.11-12.

36. Петренко В.А. Методические основы экспериментального исследования влияния газовых нагрузок на ход процессов восстановления железорудного материала в слое.// Вопросы химии и химической технологии .- 1999.- № 4.- С.53-56.

З7. Петренко В.А. Исследование смешанного восстановления железорудного агломерата в присутствии кокса.// Теория и практика металлургии.-2000-.- № 3(17).- С.15-18.

38. Петренко В.А. Влияние структуры столба доменной шихты на оптимальность восстановительных процессов.// Металл и литьё Украины.-2000 .- № 7-8.- С.20-23.

39. Ковшов В.Н., Петренко В.А., Бочка В.В. Эффективность использования различных видов окускованного сырья в доменном переделе. // Современные проблемы металлургии. Том 3., С. 100-111. Материалы научно-практической конференции "Проблемы и перспективы получения конкурентоспособной продукции в горно-металлургическом комплексе Украины" (24-25.10.2000). - Днепропетровск: Системные технологии. - 2001. - 544 с.

40. Шахта доменной печи: А.с. 1257090 СССР,МКИ 4С21 В7/04 /Ковшов В.Н., Петренко В.А., Бондарь В.М., Борисов С.Г., Терещенко Н.В., Деревянко В.И., Васюченко А.И., Колесник Н.П.(СССР).- №3858228/22-02 ; Заявлено 25.02.85г.; Опубл. 15.09.86г.; Бюл.- №34.

41. Способ ведения доменной плавки: А.с. 1266863 СССР, МКИ 4С21 В5/0 /Ковшов В.Н. Дышлевич И.И., Терещенко Н.В., Бондарь В.М., Петренко В.А. Тарановский В.В., Ткач А.Я., Грищенко В.П.(СССР).-№ 3713678/22-02; Заявлено 26.03.84г.; Опубл. 30.10.86г.; Бюл.№40.

42. Шахта доменной печи : А.е. 1435603 СССР, МКИ 4С21 В7/06 /Петренко В.А., Бондарь В. М., Ковшов В.Н., Деревянко В.И., Васюченко А.И., Салий Э.Н., Китаев В.Н., Колесник Н.П., Борисов С.Г. (СССР). -№ 3904606/22-02; Заявлено 04.06.85г.; Опубл. 08.07.88г.; Бюл.№41.

43.Способ ведения доменной плавки: А.с. 475927 СССР.МКИ С21 В5/00 /Ковшов В.Н., Терещенко Н.В., Петренко В.А., Бондарь В.М. ,Тарановский В.В., Ткач А.Я., Большаков В.И., Руденко А.А., Грищенко В.П., Покрышкин В.Л. (СССР). - № 4024062/31-02; Заявлено 14.10.85г.; Опубл. 30.04.89г.; Бюл.№16.

44. Шахта доменной печи: А.с. 1571072 СССР, МКИ С21 В7/06 /Петренко В.А., Бондарь В.М., Верешак В.И., Ковшов В.Н., Хавский Н.Н., Васюченко А.И., Бембинек Ю.Е., Галушкин В.П., Коркодола И.И., Николаев С.А. (СССР).- № 4345475/31-02; Заявлено 17.12.87г.; Опубл. 15.06.90.; Бюл.№22.

АННОТАЦИЯ

Петренко В.А. Интенсификация процессов газодинамики и масообмена в доменной плавке. - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.02. - Металлургия черных и цветных металлов и специальных сплавов. - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2008.

Диссертация посвящена научно обоснованной разработке и внедрению эффективных методов интенсификации процессов газодинамики и массообмена в доменной плавке, направленных на решение проблемы снижения расхода кокса и увеличения производительности печей. На основании научных обобщений, теоретических разработок, лабораторных и промышленных исследований решена важная научно-техническая проблема. Исследованы и получены математические модели физических и газодинамических свойств агломерата, окатышей и нового вида железорудного сырья - локальных спеков окатышей, газодинамических параметров столба материалов в доменной печи, хода процессов косвенного и смешанного восстановления железорудных материалов. Предложены технологическая модель выбора рационального состава современной доменной шихты, технология формирования структуры столба материалов, обеспечивающая возможности интенсификации газодинамического режима и оптимальные параметры хода процессов восстановления. Теоретически обоснованы и предложены методы интенсификации плавки путем использования нетрадиционных видов энергии для доменного процесса: электрической, ультразвука и радиационной. Основные результаты внедрены на доменных печах Украины.

Ключевые слова: железорудное сырье, доменная плавка, интенсификация, газодинамические параметры, массообмен, восстановление, математическое моделирование, оптимизация, электрическая энергия.

АННОТАЦІЯ

Петренко В.О. Інтенсифікація процесів газодинаміки й масообміну в доменній плавці. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктори технічних наук по спеціальності 05.016.02. - Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2008 р.

Дисертація присвячена науково обґрунтованій розробці й впровадженню ефективних методів інтенсифікації процесів газодинаміки й масообміну в доменній плавці, спрямованих на рішення проблеми зниження витрати коксу й збільшення продуктивності печей. На підставі наукових узагальнень, теоретичних розробок, лабораторних і промислових досліджень вирішена важлива науково-технічна проблема. Досліджені та отримані математичні моделі фізичних і газодинамічних властивостей агломерату, обкотишів і нового виду залізорудної сировини - локальних спіків обкотишів, газодинамічних параметрів стовпа матеріалів у доменній печі, ходу процесів непрямого й змішаного відновлення залізорудних матеріалів. Запропоновано технологічну модель вибору раціонального складу сучасної доменної шихти, технологія формування структури стовпа матеріалів, що забезпечує можливість інтенсифікації газодинамічного режиму та оптимальні параметри ходу процесів відновлення. Теоретично обґрунтовані та запропоновані методи інтенсифікації плавки шляхом використовування нетрадиційних видів енергії для доменного процесу: електричної, ультразвуку й радіаційної. Основні результати впроваджені на доменних печах заводів України.

Ключові слова: залізорудна сировина, доменна плавка, інтенсифікація, газодинамічні параметри, відновлення, математичне моделювання, оптимізація, електрична енергія, ультразвук, радіаційне опромінювання.

ABSTRACT

Petrenko V.A. Intensify of Gas Dynamics and Mass-exchange Process in Blast Furnace Melt. - Manuscript.

Doctoral of Technique Dissertation Specialization 05.16.02. - Metallurgy of ferrous and Non-ferrous metals and special alloys.-National Metallurgical Academy of Ukraine, Dniepropetrovsk, 2008.

Dissertation is dedicated to the scientific well-grounded working-out and introduction effective method of intensify of gas dynamics and mass exchange process in blast furnace melt, which is directed to solving the problem of decreasing the coke consumption and increasing blast furnace productivity. It was solved important science-technical problem based on scientific generalization, theoretical works, laboratory and industry investigations. Mathematical models of physical and gas dynamic properties of sinter, pellets and new kind of iron-ore row material - local cakes of pellets, gas dynamic parameters of material column in blast furnace, process of indirect and mixed reduction of iron-ore row material were obtained and investigated. Technological model of rational composition modern blast furnace charge, technology forming structure of material column were proposed. There were theoretically based and proposed methods of melt intensify by using untraditional kind of energy for blast furnace process: electrical, ultrasonic and radiation. Main results are introduced in blast furnace shops of several Ukrainian Works.

Key words: iron-ore row material, blast furnace melt, intensify, gas dynamics, mass exchange, reduction, mathematics model, optimizing, electric energy, ultrasonic, irradiation.

Размещено на Allbest.ru