Концепція розрахунку основних конструктивних параметрів додаткових продувних блоків багатоярусної фурми

P. O. Yushkevich

doi:10.31498/2225-6733.40.2020.216206

Автор(и)

P. O. Yushkevich Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України, м. Дніпро, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.40.2020.216206

Ключові слова:

конвертер, багатоярусна фурма, триярусна фурма, двоярусна фурма, додаткові продувні блоки, методика розрахунку

Анотація

Встановлено, що у сучасних умовах роботи з урахуванням нестабільності у забезпечені сировинної бази для киснево-конвертерних цехів Національних металургійних підприємств України з точки зору підвищення ефективності є актуальним впровадження багатоярусних конструкцій верхніх фурм. Аналіз літературних джерел показав, що незважаючи на промисловий та експериментальний досвід використання багатоярусних фурм у киснево-конвертерному виробництві, на сьогодні відсутні методики розрахунку для отримання їх конструктивних параметрів, що може призвести до виявлення ряду суттєвих недоліків пов’язаних з цим у разі експлуатації в умовах роботи Національних металургійних підприємств України фурм такого типу, розроблених за різними емпіричними підходами. Відповідно до цього постала необхідність у розробці концепції методики для розрахунку основних конструктивних параметрів додаткових продувних блоків багатоярусної фурми. За рахунок проведення аналітичних та розрахунково-статистичних досліджень з застосуванням існуючих методик для розрахунку конструктивних параметрів верхніх фурм та за подальшої обробки отриманих даних уперше запропоновано вітчизняну концепцію методики з 19 рівнянь для визначення основних конструктивних параметрів додаткових продувних блоків багатоярусної фурми. Розроблена методика дозволяє визначити: кількість додаткових продувних блоків у багатоярусній фурмі ; мінімальну та максимальну висоту їх розташування відносно торця головки багатоярусної фурми; вільну довжину стовбура фурми відносно висоти розташування останнього додаткового продувного блоку з урахуванням поширення факелів допалювання, до торця наконечника багатоярусної фурми, за базової кількості додаткових продувних блоків. Встановити основні параметри циліндричних сопел у n-му додатковому продувному блоці багатоярусної фурми: кут нахилу до вертикальної осі фурми ; кількість ; довжину ; кут між осями сусідніх сопел . Для знаходження вищезазначених основних конструктивних параметрів розроблені необхідні допоміжні рівняння, що дозволяють визначити характеристики звукових струменів, що витікають з циліндричних сопел додаткових продувних блоків: довжину вертикального та горизонтального розповсюдження факела допалювання , ; діаметр завіси факелів допалювання . Запропоновано рівняння для встановлення максимально допустимого сумарного використання дуття на n-ну кількість додаткових продувних блоків та мінімально доцільної витрати дуття на один додатковий блок для проведення основних допоміжних технологічних операцій з застосуванням багатоярусної фурми

Біографія автора

P. O. Yushkevich, Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України, м. Дніпро

Кандидат технічних наук, науковий співробітник

Посилання

Перелік використаних джерел (ДСТУ):

Бойченко Б.М. Конвертерне виробництво сталі : теорія, технологія, якість сталі, рециркуляція матеріалів і екологія / Б.М. Бойченко, В.Б. Охотский, П.С. Харлашин. – Дніпропетровськ : РВА «Дніпро-ВАЛ», 2006. – 456 с.

Разработка конструкции двухъярусной фурмы и режима продувки ванны 160-т конвертеров ПАО «АрселорМиталл Кривой Рог» с ее использованием / А.Г. Чернятевич [и др.] // Теория и практика металлургии. – 2012. – № 5-6. – С. 76-85.

Чернятевич А.Г. Инновационная технология комбинированной продувки конвертерной ванны кислородом и нейтральным газом с применением многоярусных фурм // А.Г. Чернятевич, Л.С. Молчанов, П.О. Юшкевич / Актуальні проблеми розвитку металургійної науки та освіти : наукові праці Всеукраїнської науково-технічної конференції, присвяченої 100-річчю з дня народження Г.Г. Єфіменка (4-5 квітня 2017 р.; Дніпро). – Дніпро : НМетАУ, 2017. – С. 193-198.

Rymarchyk N. Post combustion lance in Basic Oxygen Furnace (BOF) operations / N. Rymarchyk // Steelmaking Conference Proceedings. – 1998. – Pp. 445-449.

Чернятевич А.Г. Комбинированная продувка конвертерной ванны с использованием трехъярусной фурмы / А.Г. Чернятевич, П.О. Юшкевич // Литье. Металлургия. 2015 : Материалы ХІ Международной научно-практической конференции (26-28 мая 2015 г.; Запорожье). –Запорожье : «ЗТПП», 2015. – С. 437-438.

Чернятевич И.В. Современное состояние и направления совершенствования конструк-ций кислородных фурм для продувки конвертерной ванны / И.В. Чернятевич // Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия». – 2008. – № 12. – С. 23-27.

Чернятевич А.Г. Разработка и совершенствование конструкции двухъярусной фурмы для 160-т конвертеров ПАО «ЕМЗ»/ А.Г. Чернятевич, А.Г. Коваленко, А.В. Сущенко // Теория и практика металлургии. – 2014. – № 3-6. – С. 20-28.

Королькова Л.Н. Исследование процесса дожигания оксида углерода над зоной продувки в конвертере / Л.Н. Королькова, Э.Э. Меркер, Г.А.Карпенко // Бюллетень на-учно-технической и экономической информации «Черная металлургия». – 2011. – № 9. – С. 38-41.

Организация газодинамической защиты над зоной продувки в конвертере с учетом влияния шлака / Э.Э. Меркер, Г.А. Карпенко // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. – 2001. – № 3. – С. 18-22.

Дожигание монооксида углерода в конвертере. Газовая динамика // В.Б. Охотский, Ю.Н. Борисов, А.Д. Зражевский, А.В. Шибко / Известия ВУЗов : Черная металлургия. – № 6. – 1992. – С. 4-5.

Исследование структуры и параметров реакционных зон при верхней продувке применительно к проектированию многоцелевых конвертерных фурм / Е.В. Протопопов, А.Г. Чернятевич, Д.А. Лаврик, Е.Л. Мастеровенко // Известия ВУЗов : Черная металлургия. – 2002. – № 12. – С. 16-21.

Фейлер С.В. Использование составных сопел в кислородных фурмах продувки металлического расплава в большегрузных конвертерах / С.В. Фейлер, Е.В. Протопопов, Д.Т. Неунывахина // Вестник Российской академии естественных наук. – 2016. – Вып. 18. – С. 111-117.

References:

Boychenko B.M., Okhotskyy V.B., Kharlashyn P.S. Konverterne vyrobnytstvo stali: teoriya, tekhnolohiya, yakist’ stali, retsyrkulyatsiya materialiv i ekolohiya [Converter steel production: theory, technology, steel quality, material recycling and ecology]. Dnipropetrovsk, RVA «Dnipro-VAL» Publ., 2006. 456 p.(Ukr).

Chernyatevich A.G., Sigarev Ye.N., Chernyatevich I.V. Razrabotka konstruktsii dvukh’yarusnoy furmy i rezhima produvki vanny 160-t konverterov PAO «ArselorMitall Krivoy Rog» s yeye ispol’zovaniyem [Development of the design of a two - tier lance and the mode of purge of a bath of 160-t converters of PJSC «ArcelorMittal Krivoy Rog» with its use]. Teoriia i praktika metallurgii – Theory and practice, 2012, no. 5-6, pp. 76-85.(Rus.)

Chernyatevich A.G., Molchanov L.S., Yushkevich P.O. Innovatsionnaya tekhnologiya kombinirovannoy produvki konverternoy vanny kislorodom i neytral’nym gazom s primeneniyem mnogoyarusnykh furm. Nauk. pratsі Vseukr. nauk.-tekhn. konf., prisviachenoї 100-rіchchiu z dnia narodzhennia G.G. Єfіmenka «Aktual’nі problemi rozvitku metalurgіinoї nauki ta osvіti» [Innovative technology of the combined purge of a converter bath with oxygen and neutral gas with use of multilevel lances. Proceedings of All-Ukr. Sci.-techn. conf. dedicated to the 100th anniversary of the birth of G.G. Efimenko «Actual problems of development of metallurgical science and education»]. Dnipro, 2017, pp. 193-198. (Rus.)

Rymarchyk N. Post combustion lance in Basic Oxygen Furnace (BOF) operations. Steelmaking Conference Proceedins, 1998, pp. 445-449.

Chernyatevich A.G., Yushkevich P.O. Kombinirovannaya produvka konverternoy vanny s ispol’zovaniyem trekh’yarusnoy furmy. Materialy ХІ Mezhd. Nauch.-prakt. Konf. «Lit’ye. Metallurgiya. 2015» [Combined purge of the converter bath using a three-tier lance. Proceedings of XI Int. Sci.-Pract. Conf. «Casting. Metallurgy. 2015»]. Zaporozh’ye, 2015, pp. 437-438. (Rus.)

Chernyatevich I.V. Sovremennoye sostoyaniye i napravleniya sovershenstvovaniya konstruktsiy kislorodnykh furm dlya produvki konverternoy vanny [Current state and directions of improvement of oxygen lance constructions for converter bath purge]. Biulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii «Chernaia metallurgiia» – Bulletin of Scientific, Technical and Economical Information «Ferrous metallurgy», 2008, no. 12, pp. 23-27.(Rus.)

Chernyatevich A.G., Kovalenko A.G., Sushchenko A.V. Razrabotka i sovershenstvovaniye konstruktsii dvukh’yarusnoy furmy dlya 160-t konverterov PAO «YEMZ» [Development and improvement of the design of a two-tier lance for 160 tons of converters of PJSC «EMZ»]. Teoriya i praktika metallurgii – Theory and practice, 2014, no. 3-6, pp. 20-28.(Rus.)

Korol’kova L.N., Merker E.E., Karpenko G.A. Issledovaniye protsessa dozhiganiya oksida ugleroda nad zonoy produvki v konvertere [Investigation of the process of afterburning of carbon monoxide over the purge zone in the converter]. Biulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii «Chernaia metallurgiia» – Bulletin of Scientific, Technical and Economical Information «Ferrous metallurgy», 2011, no. 9, pp. 38-41.(Rus.)

Merker E.E., Karpenko G.A. Organizatsiya gazodinamicheskoy zashchity nad zonoy produvki v konvertere s uchetom vliyaniya shlaka [Organization of gas-dynamic protection over the purge zone in the converter taking into account the influence of slag]. Izvestiia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Chernaia Metallurgiia – Izvestiya. Ferrous Metallurgy, 2001, no. 3, pp. 18-22. (Rus).

Okhotskiy V.B., Borisov Yu.N., Zrazhevskiy A.D., Shibko A.V. Dozhiganiye monooksida ugleroda v konvertere. Gazovaya dinamika [Afterburning of carbon monoxide in the converter. Gas dynamics]. Izvestiia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Chernaia Metallurgiia – Izvestiya. Ferrous Metallurgy, 1992, no. 6, pp. 4-5.(Rus.)

Protopopov Ye.V., Chernyatevich A.G., Lavrik D.A., Masterovenko Ye.L. Issledovaniye struktury i parametrov reaktsionnykh zon pri verkhney produvke primenitel’no k proektirovaniyu mnogotselevykh konverternykh furm [Investigation of the structure and parameters of the reaction zones at the top blowing as applied to the design of multipurpose converter tuyeres]. Izvestiia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Chernaia Metallurgiia – Izvestiya. Ferrous Metallurgy, 2002, no. 12, pp. 16-21.(Rus.)

Feyler S.V., Protopopov Ye.V., Neunyvakhina D.T. Ispol’zovaniye sostavnykh sopel v kislorodnykh furmakh produvki metallicheskogo rasplava v bol’shegruznykh konverterakh [Use of composite nozzles in oxygen lances for blowing metal melt in heavy-duty converters]. Vestnik Rossiiskoi akademii estestvennykh nauk – Bulletin of the Russian Academy of Natural Sciences, 2016, no. 18, pp. 111-117.(Rus.)