Концепція розрахунку основних конструктивних параметрів додаткових продувних блоків багатоярусної фурми
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.40.2020.216206Ключові слова:
конвертер, багатоярусна фурма, триярусна фурма, двоярусна фурма, додаткові продувні блоки, методика розрахункуАнотація
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 фурмиПосилання
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.)
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).
Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.