Анотація до роботи:

Безчерев О.С. „Вдосконалення дуттьових пристроїв кисневих конверторів на основі дослідження процесу допалювання відхідних конверторних газів”, рукопис на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.16.02 «Металургія чорних металів», Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2007 р.

Дисертація присвячена питанню розробки нових ефективних пристроїв (способів) для вторинного допалювання СО-вмісних відхідних газів в агрегатах конверторного типу.

Розроблено статичну математичну модель конверторної плавки з вторинним допалюванням відхідних газів, яка дозволяє в першому наближенні встановити діапазони оптимальних значень керуючих параметрів процесу допалювання залежно від варіанту підведення дуття, шихтовки плавок та зони організації процесу в агрегаті.

Розроблено комплексну функціонально-детерміновану динамічну математичну модель допалювання відхідних газів у порожнині кисневого конвертора з урахуванням макрокінетики плавки. З її використанням проведено аналітичні дослідження процесу вторинного допалювання відхідних газів та одержано основні закономірності для раціональної його організації в конверторах з верхнім та комбінованим дуттям.

Розроблено нові ефективні пристрої (способи) для вторинного допалювання відхідних газів у порожнині конверторів.

У результаті впровадження в конверторному цеху ВАТ «ММК ім. Ілліча» кисневих фурм нової конструкції для вторинного допалювання конверторних газів одержано річний економічний ефект 406 326,85 грн.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове технічне вирішення наукового завдання поліпшення техніко-економічних показників виплавки конверторної сталі за допомогою вдосконалення дуттьових пристроїв кисневих конверторів на основі дослідження процесу допалювання відхідних конверторних газів.

2. Встановлено діапазони оптимальних значень керуючих параметрів процесу допалювання конверторних газів залежно від варіанта підведення дуття, шихтовки плавок та зони організації процесу в агрегаті на основі розробленої статичної математичної моделі конверторної плавки з вторинним допалюванням відхідних газів.

3. З використанням розробленої комплексної функціонально-детермінованої динамічної математичної моделі допалювання відхідних газів в порожнині кисневого конвертора з урахуванням макрокінетики плавки виконано аналіз впливу параметрів процесу вторинного допалювання на основні динамічні характеристики конверторної плавки, що дозволило розробити практичні рекомендації щодо його ефективної організації.

Отримано залежності a та h_Q від параметрів процесу вторинного допалювання для різних варіантів його організації і конвертування чавуну, а також від виду брухту, що використовується в шихті, „віку” футерівки агрегату та інших факторів.

4. Установлено, що оптимальна величина для LD-конвертора становить ~ (5...10) %, для агрегату з комбінованою продувкою – ~ (5...15) %. При цьому середня за продувку плавки величина h_Q для конверторів верхнього дуття становить ~ (20...35) % при організації вторинного допалювання в газовій фазі над ванною та ~ (30..50) % - в ШГМЕ. Для конверторів комбінованого дуття ці значення становлять ~ (20...60) % та ~ (50...80) % відповідно. У цілому, з техніко-економічних міркувань, для агрегатів з комбінованою продувкою прийнятною є організація процесу вторинного допалювання відхідних газів у газовій фазі над ванною та в ШГМЕ, а для LD-агрегатів - тільки в ШГМЕ.

5. Одержано, що на величину h_Q істотний вплив має «вік» футерівки конвертора: більші значення цього параметра (за інших рівних умов) мають місце при «старій» футерівці. Тому використання дуттьових пристроїв для реалізації технології вторинного допалювання відхідних газів рекомендується в першу чергу в другій половині кампанії з футерівки конвертора.

6. Установлено зменшення з_Q зі збільшенням характерного розміру кусків брухту x (y), що пов’язано з динамікою температурного поля в різних зонах агрегату; причому різниця у величині з_Q при використанні брухту різних видів може досягати ~20 % відн. при верхній продувці ванни та ~30 % відн. - при комбінованій. Це дозволяє прогнозувати ефективність процесу вторинного допалювання конверторних газів залежно від шихтових умов плавок.

7. Підтверджено, що процес вторинного допалювання відхідних газів у конверторі найбільш ефективно реалізується з регульованою подачею вторинного дуття по ходу продувки плавки; при цьому найбільш відповідально слід підходити до встановлення та регулювання параметрів процесу на початковому етапі продувки, а подачу вторинного дуття на заключному етапі продувки (переважно в LD-конверторах) доцільно виключати з техніко-економічних міркувань.

8. Одержано, що при подачі вихрових потоків вторинного дуття, які організуються за допомогою дуттьових пристроїв з оптимальними конструктивними параметрами, істотно підвищується ефективність процесу вторинного допалювання конверторних газів; так, для LD-агрегату при організації процесу в ШГМЕ середня за продувку плавки величина h_Q збільшується в ~ (1,10...1,15) разу, при цьому ступінь допалювання залишається на тому самому рівні. Розроблено практичні рекомендації щодо конструювання дуттьових пристроїв для ефективного вторинного допалювання відхідних газів.

9. З використанням розроблених фізичної та математичної моделей процесу вторинного допалювання конверторних газів імпульсно-узгодженими струменями отримано залежності для визначення оптимальної тривалості імпульсів подачі потоків первинного та вторинного кисню; визначено значення цього параметра для LD-агрегатів.

10. Розроблено нові ефективні пристрої (способи) для вторинного допалювання відхідних газів: 1) комбіноване сопло (патент України № 18227 А); 2) спосіб продувки конверторної ванни імпульсно-узгодженими струменями (патент України № 37988 А) та 3) відповідна йому продувальна фурма (патент України № 42550А); 4) фурма з центральним сопловим модулем з тангенціальним завихрювачем кисневого потоку (патент України № 59077A). Стосовно до умов роботи 160-т LD-агрегатів конверторного цеху ВАТ «ММК ім. Ілліча» розроблено та впроваджено в 2006 р. нову конструкцію наконечника кисневої фурми для вторинного допалювання відхідних газів. В результаті впровадження одержано річний (2006 р.) економічний ефект ~ 0,4 млн. грн.

Публікації автора:

1. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Состояние и пути решения проблемы дожигания отходящих газов в кислородном конвертере // Вестник Приазовского государственного технического университета: Сб. научн. тр. - Мариуполь, 1999. - Вып.8. - С.50-54.

2. Сущенко А.В., Безчерев А.С. О математическом моделировании процесса дожигания отходящих газов в кислородном конвертере // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць. - Маріуполь, 2000. - Вип. 9. - С.23-26.

3. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Дожигание отходящих газов в кислородном конвертере импульсно-согласованными струями // Металлургическая теплотехника. Сб. науч. тр. Национальной металлургической Академии Украины. – Днепропетровск: НМетАУ, 2001. – Т.4. – C.157-161.

4. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Кислородная фурма для эффективного дожигания отходящих газов в LD-конвертере // Металлургическая теплотехника. Сб. науч. тр. Национальной металлургической Академии Украины. – Днепропетровск: НМетАУ, 2003. – Т.9. – C.182-185.

5. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Моделирование процесса дожигания монооксида углерода в кислородном конвертере при различных вариантах подвода дутья // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць. - Маріуполь, 2004. - Вип.14. - С.44-48.

6. Безчерев А.С., Сущенко А.В. Моделирование процесса дожигания монооксида углерода в кислородном конвертере // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2004 – № 8. – С. 44-48.

7. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Исследование процесса дожигания конвертерных газов с использованием динамической математической модели // Вісник Приазовського державного технічного університету: Зб. наук. праць. - Маріуполь, 2007. - Вип.17. - С. 61-65.

8. Сущенко А.В., Ларионов А.А., Климанчук В.В., Семенюк П.П., Волков А.М., Бухало А.И., Небога Б.В., Безчерев А.С. Разработка и внедрение кислородной фурмы для интенсификации дожигания отходящих газов в 160-т конвертерах Мариупольского металлургического комбината им. Ильича // Бюл. НТ и ЭИ. Черная металлургия. – 2007. - № 2 (1286). - С. 66-69.

9. Сущенко А.В., Безчерев А.С. К вопросу о дожигании отходящих газов в кислородном конвертере // Материалы VI-ой международной научно-технической конференции "Тепло- и массообменные процессы в металлургических системах", 7-9 сентября 2000 г. - Мариуполь: ПГТУ. - 2000. - С.353-356.

10. Сущенко А.В., Безчерев А.С. О взаимодействии струй вторичного кислорода с отходящими конвертерными газами // Материалы VII-ой международной научно-технической конференции "Тепло- и массообменные процессы в металлургических системах", 6-8 сентября 2006 г. - Мариуполь: ПГТУ. - 2006. - С.200-204.

11. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Математическое моделирование дожигания отходящих газов в кислородных конвертерах // Тезисы докладов международной научной конференции „Современные проблемы теории и практики производства качественной стали”, 8-10 сентября 2004 г. - Мариуполь: ПГТУ. - 2004. - С.116-118.

12. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Моделирование процесса дожигания монооксида углерода в кислородном конвертере // Тезисы докладов 1-ой международной научно-технической конференции „Прогрессивные технологии в металлургии стали: XXI век”, 21-23 сентября 2004 г. - Донецк: ДонНТУ. - 2004. - С. 28-29.

13. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Математическое моделирование факела дожигания отходящих газов в полости кислородного конвертера // Матеріали 3-ої міжнародної науково-практичної конференції „Прогресивні технології у металургії сталі: ХХІ сторіччя”, 31 жовтня -2 листопада 2006 р. - Донецьк: ДонНТУ. - 2006. - С. 98-103.

14. Сущенко А.В., Поживанов М.О., Семенченко П.М., Куземко Р.Д., Безчерев О.С., Гришин А.Б. Комбіноване сопло. Патент України на винахід № 18227А за заявкою № 96020703 від 23.02.96 р. МКВ 6 С 21 С 5/48. Опубл. 25.12.97р. Бюл. № 6.

15. Сущенко А.В., Безчерев О.С. Спосіб продування рідкого металу з допалюванням відхідних газів. Патент України на винахід № 37998А за заявкою № 2000052758 від 15.05.00 р. МКВ С 21 С 5 /32. Опубл. 15.05.01 р. Бюл. № 4.

16. Сущенко А.В., Безчерев О.С. Фурма. Патент України на винахід № 42550А за заявкою № 2001042177 від 03.04.01 р. МКВ С 21 С 5 /48. Опубл. 15.10.01 р. Бюл. № 9.

17. Бойко В.С., Ларіонов О.О., Климанчук В.В., Сущенко А.В., Безчерев О.С. Волков О.М., Бухало А.І. Фурма для продування розплаву струменями двох типів. Патент України на винахід № 59077A за заявкою № 2003010045 від 02.01.03 р. Опубл. 15.08.03 р. Бюл. №8.

У наведених роботах авторові належить наступне: [1,2] - літературний та патентний пошук за темою дисертаційної роботи, участь в аналізі його результатів, постановці завдань дослідження, написанні статті; [3,9] - основні положення фізичної моделі, математична модель процесу, участь у написанні статті; [4] - участь у проведенні експериментальних досліджень на газодинамічному стенді, обробці їх результатів, написанні статті; [5,6,11,12] -математична модель процесу, прикладне програмне забезпечення для її реалізації, проведення аналітичних досліджень, участь в аналізі результатів та написанні статті (доповіді); [7] - основні положення математичної моделі процесу, прикладне програмне забезпечення для її реалізації, проведення аналітичних досліджень, участь в аналізі результатів та написанні статті; [8] - ескізне опрацювання конструкції наконечника конверторної фурми, обробка результатів випробувань, участь у написанні статті; [10,13] - прикладне програмне забезпечення для реалізації математичної моделі процесу, проведення аналітичних досліджень, участь в аналізі результатів та написанні доповіді; [14] – участь у проведенні експериментальних досліджень на газодинамічному стенді, обробці їх результатів, написанні формули винаходу та патенту; [15] - пошук аналогів та прототипу, участь в написанні формули винаходу та патенту; [16] - пошук аналогів та прототипу, участь в написанні формули винаходу та патенту; [17] - участь в проведенні експериментальних досліджень на газодинамічному стенді, обробці їх результатів, написанні формули винаходу та патенту.