Підвищення безпеки експлуатації конструкцій головок для верхніх конвертерних фурм
DOI:
https://doi.org/10.31498/2225-6733.52.2025.351012Ключові слова:
зміцнюючий штифт, стійкість, продувка розплаву, зварний шов, охолодна вода, аварійна ситуація, дуттьовий пристрій, конвертерний цех, економічний ефектАнотація
Метою роботи є розробка верхніх дуттьових пристроїв для подачі в робочу порожнину кисневих конвертерів для виплавки сталі різних технологічних газів (кисню, азоту та інших), які забезпечують значну безпеку виробництва при їх експлуатації та мають більш високу стійкість у порівнянні з іншими конструкціями. На основі проведеного аналізу різних літературних джерел і патентного пошуку та результатів промислового випробування різних конструкцій головок (як штатних головок, так і розроблених автором раніше) до верхніх кисневих фурм була розроблена та запропонована інноваційна конструкція безпечної фурменої головки (з розробкою необхідної технічної документації для виготовлення дуттьового пристрою) для 250-т конвертерів ПАТ «Дніпровський металургійний комбінат» (м. Кам’янське, Україна), що захищена патентом України на винахід № 78112. Результатами даної роботи вперше доведено високу ефективність розвантаження зовнішнього мідного зварного шва завдяки застосуванню в конструкції фурменої головки спеціальних зміцнюючих штифтів. Це є найбільш ефективним і необхідним заходом для підвищення безпеки експлуатації та стійкості будь-якої конструкції головки до верхньої кисневої фурми. Застосування нової безпечної конструкції фурменої головки, що описана в роботі, дозволить значно підвищити безпеку конвертерного виробництва сталі, а також збільшити стійкість головок до верхніх кисневих фурм у порівнянні з відомими конструкціями, що призведе до повного виключення можливості виникнення великих аварій у цеху через руйнування зовнішнього мідного зварного шва фурменої головки та витрат додаткових коштів на її ліквідацію. Також це дасть можливість отримати значний економічний ефект завдяки високій ефективності вирішення зазначених проблем, які завжди присутні в діючих конвертерних цехах
Посилання
Failure Analysis of Basic Oxygen Furnace Lance Head Assembly / S. K. Gupta et al. Journal of Failure Analysis and Prevention. 2020. Vol. 20. Pp. 605-612. DOI: https://doi.org/10.1007/s11668-020-00866-1.
Lim S.-M., Park S.-S., Yi,K.-W. Extension of Lance Life by Change of Height of Lances in the Smelting Furnace of Mitsubishi Process. Metals and Materials International. 2021. Vol. 27. Pp. 3721-3729. DOI: https://doi.org/10.1007/s12540-020-00712-x.
Panteikov S. P. Stages of Improvement for Welded Structures with Five-Nozzle Lance Heads in the Converter Shop of Public Joint Stock Company «Dneprovsky Metallurgical Combine». Steel in Translation. 2020. Vol. 50. Pp. 756-761. DOI: https://doi.org/10.3103/S0967091220110108.
Zhul’kovskii O. A., Panteikov S. P., Zhul’kovskaya I. I. Information-Modeling Forecasting System for Thermal Mode of Top Converter Lance. Steel in Translation. 2022. Vol. 52. Pp. 495-502. DOI: https://doi.org/10.3103/S0967091222050138.
Heat Transfer Calculation for Numerical Simulation of Thermal Mode of Slag–Splashing Lance in the Forecasting System / O. Zhulkovskyi et al. Mathematical Modeling and Simulation of Systems : Selected Papers of 18th International Conference, Chernihiv, Ukraine, 13-15 November 2023. Vol. 1091. Pp. 70-81. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-67348-1_6.
Dong P., Zheng S., Zhu M. Numerical Study on Gas-Metal-Slag Interaction with Single-Flow Postcombustion Oxygen Lance in the Steelmaking Process of a Top-Blown Converter. The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2022. Vol. 74. Pp. 509-1520. DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-021-05147-2.
Peculiarities of Exhaust Gases Afterburning in Converter with Application of Two-Tier Oxygen Lance Blowing / E.V. Protopopov et al. Steel in Translation. 2021. Vol. 51. Pp. 872-878. DOI: https://doi.org/10.3103/S0967091221120093.
Effect of a self-rotating oxygen lance system on mass transfer between slag and molten steel / Gao Q., Wu W., Zhi J.-G., Zhang B., Li X.-C. Journal of Iron and Steel Research International. 2021. Vol. 28. Pp. 152-159. DOI: https://doi.org/10.1007/s42243-020-00515-9.
Effects of Nozzle Layout and Parameters on the Jet Characteristics of a CO2 + O2 Mixed Oxygen Lance / C. Feng et al. Metallurgical and Materials Transactions B. 2020. Vol. 52. Pp. 425-439. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-020-02048-8.
Influence of Carrier Gas of Converter Oxygen Lance on Smooth Distribution of O2−CO2−CaO Mixed Jet / W. Li et al. Transactions of the Indian Institute of Metals. 2020. Vol. 73. Pp. 3027-3035. DOI: https://doi.org/10.1007/s12666-020-02105-5.
Effect of Nozzle Exit Wear on the Fluid Flow Characteristics of Supersonic Oxygen Lance / C. Feng et al. Metallurgical and Materials Transactions B. 2020. Vol. 51. Pp. 187-199. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-019-01722-w.
Jet Characteristics of a High-Mach-Number Oxygen-Lance Nozzle Under High Oxygen Pressure / Y. Zhang et al. Metallurgical and Materials Transactions B. 2021. Vol. 52. Pp. 4070-4081. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-021-02325-0.
A Numerical Study on Blowing Characteristics of a Dynamic Free Oxygen Lance Converter for Hot Metal Dephosphorization Technology Using a Coupled VOF-SMM Method / Li M., Shao L., Li Q., Zou Z. Metallurgical and Materials Transactions B. 2021. Vol. 52. Pp. 2026-2037. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-021-02155-0.
CFD Modeling and Experimental Validation of Top-Submerged-Lance Gas Injection in Liquid Metal / D. Obiso et al. Metallurgical and Materials Transactions B. 2020. Vol. 51. Pp. 1509-1525. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-020-01864-2.
Determining the Bubble Dynamics of a Top Submerged Lance Smelter / A. Kandalam et al. Resource Awareness of Systems and Society / Recycling & Waste Symposium 2022: Developing Tomorrow’s Technical Cycles, Anaheim, USA, 27 February – 3 March 2022. Vol. I. Pp. 541-551. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-92563-5_57.
X-ray Radioscopic Visualization of Bubbly Flows Injected Through a Top Submerged Lance into a Liquid Metal / M. Akashi et al. Metallurgical and Materials Transactions B. 2020. Vol. 51. Pp. 124-139. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-019-01720-y.
Obiso D., Reuter M., Richter A. CFD Investigation of Rotational Sloshing Waves in a Top-Submerged-Lance Metal Bath. Metallurgical and Materials Transactions B. 2021. Vol. 52. Pp. 2386-2394. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-021-02182-x.
Bubble Formation and Surface Sloshing in the TSL Flow with a Viscous Liquid / L. Cao et al. The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2022. Vol. 74. Pp. 4920-4929. DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-022-05539-y.
Physical Modeling of Slag Foaming in Combined Top and Bottom Blowing Converter / R. Wang et al. The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2022. Vol. 74. Pp. 151-158. DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-021-04984-5.
Єрьомін О. Компенсація теплового розширення труб. URL: https://aw-therm.com.ua/articles/details/655 (дата звернення: 10.09.2025).
Vacuum Technology for Magnesium Alloys During Die Casting of Radiators / O. Stalnichenko et al. Advanced Manufacturing Processes VI : Selected Papers from the 6th Grabchenko’s International Conference on Advanced Manufacturing Processes (InterPartner-2024), Odesa, Ukraine, 10-13 September 2024. Pp. 220-229. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-82746-4_20.
Study of the Laws of Random Fluctuations in the Parameters of Foundry Processes and the Quality of Castings / O. Ponomarenko et al. Innovations in Mechanical Engineering IV : Conference proceedings, Prague, Czech Republic, 18-20 June 2025. Pp. 402-411. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-93554-1_36.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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.
