Анотація до роботи:

Новохатський О.М. Теоретичні основи руху продуктів плавки та регулювання процесами в горні доменної печі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.16.02 – "Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів". – Приазовський державний технічний університет. – Маріуполь, 2009.

У дисертації на підґрунті наукових, теоретичних розробок і промислових досліджень розв'язано важливу науково-технічну проблему підвищення ефективності виплавки чавуну на підставі аналізу закономірностей зміни параметрів процесів у горні. Розроблено теоретичні основи та математичну модель закономірностей випорожнювання й наповнення горна рідкими продуктами плавки. Використовуючи гідродинамічну мережу ліній течії й ліній рівних швидкостей рідких продуктів плавки в горні печі під час їх випуску, розроблено аналітичний метод визначення зміни геометричних розмірів шлакової депресійної воронки в період випуску і наповнення горна. Виконано аналіз процесів у горні доменної печі й зроблено порівняльний аналіз зіставлення з розрахунками визначення об'єму горна, заповненого залишковим шлаком після закінчення випуску. Розроблено систему контролю за станом горна доменної печі.

Удосконалено технологію доменної плавки на підставі аналізу закономірностей зміни параметрів процесів у горні. Розроблено систему контролю втрат тепла в нижній частині шахти, розпару та заплечиків і розроблено метод регулювання ходу доменної печі впродовж оповзання гарнісажу. Виявлено причини окружної нерівномірності роботи доменної печі й розроблено заходи для їх усунення. Розроблено й випробувано фурму для спільного подавання вуглеводневих домішок та кисню з метою запобігання завалювання горна графітною спіллю.

Докторська дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, яка містить наукові положення та науково обґрунтовані результати металургійної галузі науки, що розв'язують важливу науково-прикладну проблему підвищення ефективності виплавки чавуну за рахунок удосконалення керуванням доменною плавкою на підставі аналізу закономірностей зміни параметрів процесів у горні, до яких здобувач є суб'єктом авторських прав.

1. Уперше сформульовано наукові основи протікання процесів у нижній частині доменної печі, які пояснюють порушення горизонтальної поверхні чавуну й шлаку з утворенням воронок у періоди спорожнення й наповнення горна продуктами плавки. Установлено, що в період спорожнення горна протягом 10-15 хвилин в чавуні утворюється воронка, у яку захоплюється шлак. У шлакові утворюється в зоні каналу льотки депресивна воронка й через 35-50 хвилин відбувається прорив горнових газів. У період наповнення воронка вирівнюється й горн печі заповнюється продуктами плавки. У період випуска чавуну шлак виконує функцію затвора, який запобігає прориву горнових газів через канал чавунної льотки й забезпечує повну видачу маси накопиченого чавуну.

2. Розроблено динамічну математичну модель зміни рівня рідких продуктів плавки в період їх випуска й визначення кількості залишкового шлаку, що залишається в момент продувки каналу чавунної льотки горновими газами, а також динамічну модель вирівнювання депресивної воронки після закриття каналу чавунної льотки. Розроблено методика побудови геометричних розмірів депресивної воронки шлаку, яка після закінчення випуску займає об'єм горна від 14,0% до 83,0%, залежно від режиму випуску і об'єму доменної печі. Час вирівнювання депресивної воронки становить від 15 до 35 хвилин у період наповнення горна.

3. На підставі аналізу процесів, що відбуваються в нижній частині печі, і розроблених методик балансу продуктів плавки розроблено аналітичний і фізичний способи визначення режиму й кількості випусків продуктів плавки за добу з горна доменної печі на підставі аналізу показників плавки й використання даних нових технічних засобів контролю електрограм на кожусі низу печі, які дозволили збільшити продуктивність печі на 9,6%, зменшити витрату коксу на 0,16%.

4. Одержали подальший розвиток методи управління доменною плавкою на підставі критеріїв тенденції зміни теплового стану печі й дренажних умов горна, сформованих на базі даних, отриманих від датчиків контролю інтенсивності випромінювання рідких продуктів плавки, витікаючих з каналу чавунної льотки, і величини різниці електропотенціалів, розташованих по висоті й обводу кожуха нижньої частини печі й оброблених системою контролю за станом горна доменної печі.

5. Розроблено технічні засоби визначення тенденції зміни рівня продуктів плавки, дренажних умов горна й загального теплового стану доменної печі на підставі контролю електрограм на кожусі печі й інтенсивності випромінювання потоку продуктів плавки, витікаючих із горна печі. Розроблено способи керування дренажними умовами й тепловим станом горна через зміну параметрів комбінованого дуття й величину рудного навантаження на колошнику печі. Був одержаний економічний ефект близько 7,0 млн. грн.

6. Уперше в практиці доменного виробництва встановлений зв'язок між зростанням і початком оповзання гарнісажу, температурою й кількістю води в системі паровипарного охолоджування низу печі. Розроблено автоматичну систему контролю зміни температури й витрати води на випарне охолоджування, яка дозволила точно визначити момент початку оповзання гарнісажу й теплові втрати через кладку печі.

7. Уперше науково обгрунтована ефективність керування режимом завантаження й параметрів дуття в період оповзання гарнісажу. Час запізнювання надходження додаткового коксу в горн печі від моменту оповзання гарнісажу зменшився з 5 до 1,5-2 годин, що дозволило зменшити витрату додаткового коксу й стабілізувати температуру в горні печі. Економічний ефект становив більше 1 млн. крб.

8. Одержали розвиток наукові основи визначення причин, що викликають стаціонарну нерівномірність роботи горна на печах, які мають дві і більше льоток. Установлено, що конструктивні особливості горна, у першу чергу взаємне розташування льоток по висоті горна, кут їх нахилу істотно впливають на закономірності поведінки рідких продуктів плавки під час випуску, утворення випускних воронок чавуну й шлаку. Розроблено й упроваджено методику й засоби контролю обводової нерівномірності роботи низу печі, що з'являється за вищевикладених конструктивних особливостей горна. Налагодження устаткування, яке обслуговує канали чавунних льоток, дозволило зменшити стаціонарну окружну нерівномірність роботи горна й отримати економічний ефект 825 тис. крб.

9. Промислове випробування комплекту фурм нової конструкції вказало на їх високу надійність. Перепад температур між напірною і витікальною водою, що йде на охолоджування повітряних фурм, змінювався в допустимих межах (4-5⁰С). Згорання природного газу відбувалося в повному об'ємі з виділенням максимальної кількості тепла.

Розроблено наукові основи використання схем подачі вуглеводневих домішок з технічним киснем під час виплавки переробного чавуну з метою енергозбереження, а також зниження процесів сажовиділення й зменшення випадків захаращування горна. Розроблено й випробувано конструкцію повітряної фурми, що забезпечує сумісне подавання вуглеводневих добавок у суміші з киснем.

10. На доменних печах Алчевського металургійного комбінату, Дніпропетровського металургійного заводу ім. Петровського, Єнакіївського металургійного заводу й Дніпровського металургійного комбінату впроваджені технології управління доменною плавкою на підставі аналізу закономірностей зміни параметрів процесів у горні, що дозволило зменшити витрату коксу на 0,3-0,7% й збільшити продуктивність печей на 1-9,6%.

Загальний економічний ефект від упровадження технологічних розробок становив 8,5 млн. грн. Теоретичні розробки автора впроваджені в навчальний процес кафедри металургії чорних металів Донбаського державного технічного університету як новий лекційний матеріал, лабораторні роботи й методичні вказівки для студентів спеціальності 7.090401 – «Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів».

Публікації автора:

1. Новохатский А.М. Проблемы доменного производства Украины // Донбасский горно-металлургический институт: Сб. научн. трудов. – Алчевск, 2001. Вып.13. – С. 156-158.

2. Новохатский А.М. Изучение закономерностей движения расплавов в горне доменной печи // Донбасский горно-металлургический институт: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2002. Вып. 15. – С.207-213.

3. Новохатский А.М. Аналитический метод определения изменения геометрических размеров шлаковой депрессионной воронки в период выпуска продуктов плавки из горна доменной печи // Металл и литьё Украины. – 2008. –№5.– С. 47-49.

4. Новохатский А.М. Анализ закономерностей протекания массообменных процессов в горне доменной печи // Металл и литьё Украины.– 2008.– №6. – С. 5-7.

5. Новохатский А.М., Михайлюк Г.Д., Манаков В.П. Аналитический метод определения количества выпусков жидких продуктов плавки из горна доменной печи // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2004. – Вып. 18. – С.270-279.

6. Новохатский А.М., Михайлюк Г.Д. Система контроля работы горна доменной печи // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2003.– Вып. 17. – С. 276-282.

7. Новохатский А.М., Михайлюк Г.Д. Методики и технические средства определения технологического состояния горна доменной печи // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов. – Алчевск, 2008. – Вып. 27. – С. 201-209.

8. Новохатский А.М. Совершенствование режима выпуска продуктов плавки из горна доменной печи// Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць.– Маріуполь, 2008.– Вип. 18. – С.19-22.

9. Новохатский А.М. Влияние гидродинамических условий работы горна на химический состав чугуна // Металл и литьё Украины.– 2008.– № 7,8. – С. 24-26.

10. Новохатский А.М. Сверло для вскрытия канала чугунной лётки // Донбасский горно-металлургический институт: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2001. – Вып. 14. – С. 322-325.

11. Новохатський О.М. Контроль захаращування і активізація роботи горна доменної печі // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2008. – Вып. 26. – С. 155-159.

12. Новохатский А.М. Контроль теплового состояния доменной печи // Металл и литьё Украины: – 2008. – № 10. – С. 26-29.

13. Новохатский А.М., Михайлюк Г.Д. Система контроля потерь тепла в нижней части шахты, распара и заплечиков // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2007. – Вып. 23. – С. 153-158.

14. Новохатский А.М. Динамика нарастания и оползания гарнисажа на стенках футеровки доменной печи // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов. – Алчевск, 2007. – Вып. 24. – С. 195-204.

15. Новохатский А.М. Управление ходом доменной печи при оползаниях гарнисажа // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2007. – Вып. 25. – С.137-145.

16. Новохатский А.М. Окружная неравномерность работы горна доменной печи // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2006.– Вып. 22. – С.115-122.

17. Новохатский А.М. Технологические особенности работы горна и доменной печи // Металл и литьё Украины. – 2008. – №11-12. – С. 3-7.

18. Новохатский А.М. Совершенствование технологии вдувания дополнительного топлива // Донбасский горно-металлургический институт: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2000. Вып. 11. – С. 153-157.

19. Новохатский А.М. Совершенствование подачи углеводородных добавок в смеси с кислородом в горн доменной печи // Донбасский государственный технический университет: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2006. Вып. 21. – С. 63-72.

20. Контроль работы горна на основе регистрации процессов протекающих в доменной печи / Новохатский А.М., Дорофеев В.Н., Михайлюк Г.Д. // Sprawozdanie z konferencji naukowo badawczej. Modelowanie procesowredukcji i ich aplikaci u przemy sle. – Poland, Katowice/ Ustron, 1991. – С. 1-8.

21. Совершенствование технологии вдувания дополнительного топлива в горн доменной печи / Новохатский А.М. // НАН Украины: Сб. научн. трудов "Новые технологии – путь в будущее". – Донецк, 1999. – С. 265-272.

22. Новохатский А.М., Михайлюк Г.Д. Патрон крепления бура машины для вскрытия канала чугунной лётки доменной печи // Донбасский горно-металлургический институт: Сб. научн. трудов.– Алчевск, 2002. – Вып. 16. – С.110-113.

23. Система индикации уровня жидких продуктов плавки в горне и теплового состояния низа доменной печи / Новохатский А.М., Михайлюк Г.Д. // Сб. докладов "Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии". – М., 2002. – С. 237-238.

24. Система контроля работы горна доменной печи / Новохатский А.М., Дорофеев В.Н., Михайлюк Г.Д. // Труды международной научно-технической конференции посвященной 70-летию КГГМК Криворожсталь. "Теория и практика производства чугуна". – Кривой Рог, 2004. – С. 534-538.

25. Monitoring system of work of the blast furnace forge / Novokhatskij A.M., Dorofeyev V.N., Mihajlyuk G.D. // III. Demir-Celik kongresi ve SERGISI. – Eregli / Zonguldak, 2005. – С. 75-77.

26. Новые системы контроля параметров доменного процесса / Новохатский А.М., Дорофеев В.Н., Михайлюк Г.Д., Тищенко О.М. // Сб. научн. трудов по материалам междунар. конф. "Стратегия качества в промышленности и образовании". – Болгария, Варна, 2005.– С. 32-35.

27. Совершенствование вдувания дополнительного топлива / Новохатский А.М. // Сб. трудов V Междунар. конгресса доменщиков. – Днепропетровск – Кривой Рог, 1999. – С. 223-225.

28. Нетрадиционные материалы и технологии при производстве чугуна и стали / Акмаев А.И., Новохатский А.М., Куберский С.В. // Сб. докладов "Обновляющаяся стальная промышленность в свете устойчивого развития".– Венгрия, Дунауйварош, 2008. – С. 201-206.

29. А.с. №1627561 СССР, МКИ³ С 21 В 5/00. Способ промывки горна доменной печи / В.Н. Дорофеев, А.М. Новохатский, Г.Д. Михайлюк, Г.Г. Васюра, В.А. Гордиенко, С.И. Первушин, Е.В. Слободянюк, К.А.Николаев (СССР). – № 4618121/02; заявл. 09.11.88; опубл. 15.02.91, Бюл. №6.

30. А.с. 1488310 А1 СССР, МКИ³ С 21 В 7/24. Способ регулирования теплового состояния доменной печи / А.М. Новохатский, В.Н. Дорофеев, С.И Первушин, Ю.В. Анищенко, К.А. Николаев, Г.Д. Михайлюк (СССР). – № 4247448/23-02; заявл. 23.02.87; опубл. 23.06.89, Бюл. №23.

31. А.с. 1257089 СССР, МКИ³ С 21 В 5/00. Способ ведения доменной печи / В.Н. Дорофеев, Г.С. Якименко, В.И. Первушин, А.М. Новохатский, С.И. Первушин (СССР). – № 3451141/22-02; заявл.22.04.82; опубл. 15.09.86, Бюл. № 34.

32. А.с. 1702694 СССР, МКИ³ С 21 В 5/00. Способ ведения доменной плавки / А.М. Новохатский, С.И. Первушин, Н.Н. Дубко, В.А. Рыбинов (СССР). – № 4374270/02; заявл. 02.02.88; ДСП № 000151.

33. А.с. 1527271 СССР, МКИ³ С 21 В 7/16. Дутьевая фурма доменной печи / А.М. Новохатский, В.А. Гордиенко, С.И. Первушин, В.А. Рыбинов, В.И. Докукин (СССР). – № 4374329/31-02; заявл. 02.02.88; опубл. 07.12.89, Бюл. №45.

34. А.с. 1447858 СССР, МКИ³ С 21 В 7/24. Система контроля уровня расплава по окружности горна доменной печи / В.Н.Дорофеев, А.М.Новохатский, А.М.Гривко, Г.Д.Михайлюк, С.И.Первушин, С.И.Сазонов, К.А.Шумилов (СССР). – №4192498 / 31-02; заявл. 05.02.87; опубл. 30.12.88, Бюл. №48.

Результати дисертаційної роботи захищені шістьма деклараційними патентами на винахід України: №№ 4719, 4728, 4729, 51166А, 61314А, 70594А.