Новолипецкий металлургический комбинат, Липецк, Россия

С. В. Мясоедов, начальник доменного цеха, эл. почта: myasoedov_sv@nlmk.com
В. А. Свинухов, старший эксперт Университета НЛМК, эл. почта: svinukhov-vladislav@yandex.ru

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС, Москва, Россия
М. А. Бараненко, старший преподаватель, эл. почта: mary1981@list.ru
П. И. Черноусов, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: p.chernou@yandex.ru

В статье представлены результаты анализа влияния введения мелкофракционного кокса в состав железорудной части (ЖРС) доменной шихты на ее газодинамические характеристики. Несмотря на отсутствие универсального алгоритма загрузки, целенаправленное введение коксового орешка в ЖРС является эффективным инструментом управления газодинамикой доменного процесса. Значительный разброс удельных перепадов давления на доменных печах ПАО «НЛМК» при использовании мелкофракционного кокса обусловливается конструктивными особенностями печей и применяемыми системами загрузки шихты. Для количественной оценки влияния коксового орешка на газодинамику использовано уравнение Эгона, связывающее перепад давления газа с такими параметрами, как высота слоя, эквивалентный диаметр куска и порозность. На основе этого уравнения рассчитан параметр удельного газодинамического сопротивления (УГДС). Использование коксового орешка модифицирует железорудную часть шихты: объем пустот в ней возрастает, а уровень газодинамического сопротивления снижается. Сравнительный анализ фракций показывает, что фракция размером 25–40 мм более эффективно улучшает газодинамический режим, чем более мелкая фракция 10–25 мм.

1. Муравьева И. Г., Тогобицкая Д. Н., Нестеров А. С., Иванча Н. Г. Новый уровень управления доменной плавкой в разработках ИЧМ // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 11. С. 1231–1237. DOI: 10.32339/0135-5910-2019-11-1231-1236
2. Семенов Ю. С. Разработка и реализация новых подходов к диагностике и управлению доменной плавкой // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 2. С. 123–132.
3. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Бегинюк В. А., Селиванов В. Н., Чернов В. П. Совершенствование хода доменного процесса повышением расхода природного газа по газодинамике в верхней ступени теплообмена // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т. 15. № 1. С. 37–44.
4. Bahgat M., Abdel Halim K. S., El-Kelesh H. A., Nasr M. I. Blast furnace operating conditions manipulation for reducing coke consumption and CO2 emission // Steel Research International. 2012. No. 83(7). P. 686–694.
5. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Полинов А. А., Павлов А. В., Семенюк М. А., Бегинюк В. А. Стабилизация соотношения расходов природного газа и дутья по фурмам доменной печи // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 1(14). C. 26–26.
6. Гостенин В. А., Пишнограев С. Н., Полинов А. А., Гридасов В. П. Интенсификация работы доменных печей путем оптимального соотношения расходов природного газа и кислорода // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2011. №6(1338). С. 16–23.
7. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Чернов В. П., Бегинюк В. А. Совершенствование доменного процесса за счет создания условий для увеличения потребления природного газа применением сырья повышенной прочности // Черные металлы. 2017. № 8. С. 27–33
8. Shi L., Wen Y. B., Zhao G. S., Yu T. Recognition of blast furnace gas flow center distribution based on infrared image processing // Journal of Iron and Steel Research International. 2016. Vol. 23. No. 3. P. 203–209
9. Ноздрачев В. А., Ярошевский С. Л., Терещенко В. П. Перспективы технологии доменной плавки. – Донецк : Новый мир, 1996 г. – 173 с.
10. Пос С., Понгис Н. Проблемы вдувания больших количеств угольной пыли в доменную печь // Черные металлы. 1991. №9. С. 63–69.
11. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Теплых Е. О. и др. Сравнение качества коксового орешка различного вида // Кокс и химия. 2012. № 2. С. 29–32.
12. Hashimoto Y., Kitamura Y., Ohashi T., Sawa Y., Kano M. Transient modelbased operation guidance on blast furnace // Control Engineering Practice. 2019. Vol. 82. P. 130–141.
13. Логинов В. И., Верин А. Л., Соломатин С. М. и др. Влияние смешивания рудного сырья с коксом на газодинамические условия и технико-экономические показатели доменной плавки // Сталь. 1977. № 5. С. 391–394.
14. Логинов В. И., Соломатин С. М., Корж А. Т. Опытные плавки при загрузке доменных печей смесью кокса и агломерата // Металлург. 1976. № 4. С. 14–18.
15. Логинов В. И., Мусиенко К. А., Воронков Д. В. и др. Работа доменных печей при совместной загрузке железорудных материалов и кокса в скип // Сталь. 1987. № 12. С. 7–12.
16. Кузин А. В. Коксовый орешек – компенсирующее мероприятие для улучшения газопроницаемости «сухой» зоны доменной печи. – Донецк : ДонНТУ Металлургия, 2007. – 122 с.
17. Ярошевский С. Л., Афанасьева З. К., Кузин А. В. Основные принципы расчета и организации технологии доменной плавки при замене дополнительными топливами 30–60 % кокса (отечественный и зарубежный опыт) // Творческое наследие Китаева Б.И.: труды Международной научно-практической конференции, 11-14 февраля 2009 г. – Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2009 г. – С. 138–148.
18. Ухмылова Г. С. Требования европейских доменщиков к качеству кокса // Кокс и химия. 2001. № 4. С. 24–26.
19. Кузин А. В., Ярошевский С. Л., Хлапонин Н. С. Влияние коксового орешка при введении его в железосодержащий слой шихты на газопроницаемость «сухой» зоны доменной печи // Металл и литье Украины. 2004. № 3-4. С. 22–24.
20. Ярошевский С. Л., Кузнецов А. М., Кузин А. В. и др. Эффективность технологии доменной плавки при использовании в шихте коксового орешка // Сталь. 2006. № 3. С. 2–6.
21. Ухмылова Г. С. Повышение качества кокса на металлургическом заводе в Порт Камбела, Австралия // Новости черной металлургии за рубежом. 2001. № 2. С. 29–32.
22. Ноздрачев В. А., Формосо А., Бабич А. И. и др. Развитие технологии вдувания пылеугольного топлива в доменную печь // Металлург. 1998. № 8. С. 41–44.
23. Кузин А. В. Поведение железорудных материалов в зоне когезии при загрузке их в смеси с коксовым орешком // Металлургические процессы и оборудование. 2010. № 3 (21). С. 4–7.
24. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Чевычелов А. В. и др. Влияние коксового орешка на фильтрацию жидких продуктов плавки в горне доменной печи // Вестник Магнитогорского государственного технического. университета им. Г. И. Носова. 2010. № 4 (32). С. 28–30.
25. Харченко А. С., Сибагатуллин С. К., Колосов А. В. Использование нейросетевого моделирования для изучения газодинамического режима в нижней части доменной печи в условиях ее работы с коксовым орешком // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2011. № 11. С. 23–26.
26. Сысоев Н. П., Сибагатуллин С. К., Кропотов В. К. и др. Оценка влияния на доменную плавку кокса фракции менее 40 мм // Труды V международного конгресса доменщиков. – Днепропетровск : Пороги, 1999. – С. 216–218.
27. Пат. 2092564. Способ загрузки доменной печи. / ПАО «Северсталь», Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) ; заявл. 11.05.1995 ; опубл. 10.10.1997.
28. Пат. 2157411. Способ выплавки предельного чугуна в доменной печи / Бабаев Э. Д., Хайдуков В. П., Надежин А. А. и др. ; заявл. 20.01.2000 ; опубл. 10.10. 2000.
29. Пат. 2167202. Способ ведения доменной плавки / Урбанович Г. И., Урбанович Е. Г., Григорьев В. Н., Скурыгин Л. С., Яриков И. С., Сергеев В. П., Самсиков Е. А., Дерновский А. В., Торшин А. Н., Ляпин С. С. ; НЛМК ; заявл. 30.11.1999 ; опубл. 20.05.2001.
30. Пат. 2187558. Способ ведения доменной плавки / Логинов В. Н., Суханов М. Ю., Нетронин В. И., Захаров А. В., Гуркин М. А., Джигота А. Д., Изюмский Н. Н., Вышинская Е. Д. ; Открытое акционерное общество «Северсталь» ; заявл. 06.12.2000 ; опубл. 20.08.2002.
31. Пат. 2207381. Способ выплавки чугуна в доменной печи / Лисин В. С., Скороходов В. Н., Скороходов А. Н. Курунов И. Ф., Береснева М. П. ; ООО «Румелко» ; заявл. 24.10.2001 ; опубл. 27.06.2003.
32. Пат. 2228362. Способ доменной плавки / Раковский Б. М., Романова В. С. ; заявл. 20.06.2002 ; опубл. 10.05.2004.
33. Пат. 2308490. Способ ведения доменной плавки / Логинов В. Н., Суханов М. Ю., Васильев Л. Е., Каримов М. М., Можаренко Н. М., Нестеров А. С., Якушев В. С. ; Открытое акционерное общество «Северсталь» (ОАО «Северсталь») ; заявл. 07.08.2006 ; опубл. 20.10.2007.