Донбасский государственный технический университет (Алчевск, Россия)

С. В. Куберский, профессор, канд. техн. наук, профессор, professorkuberskiy@gmail.com

Статья посвящена развитию теории и технологии процесса дугового глубинного восстановления (ДГВ) элементов из техногенных отходов для рафинирования, раскисления и легирования железоуглеродистых расплавов. Важным технологическим требованием ДГВ является синхронное расходование рудно-восстановительной смеси (РВС) и комбинированного железографитового электрода (КЭ), входящих в состав рудно-восстановительного блока (РВБ). Для прогнозирования скорости расходования КЭ при использовании РВС на базе различных техногенных отходов разработана и верифицирована четырехфакторная регрессионная модель, учитывающая влияние на этот параметр минимального и эффективного потенциалов ионизации газовой фазы, теплопроводности оксидной добавки в электродную смесь (ЭС) и газовыделения при карботермии ее оксидных составляющих. С использованием предложенной регрессионной модели подготовлены прогнозы составов РВС и ЭС для утилизации золы тепловых электростанций методом ДГВ, которые необходимы для разработки эффективной технологии ковшевой обработки стали этим материалом.

1. Панфилов М. И. и др. Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии. – М. : Металлургия, 1987. – 238 с.
2. Петрушов С. Н. и др. Перспективы разработки техногенных месторождений на примере переработки шлаков сталеплавильного производства Алчевского меткомбината // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2002. № 4. С. 123–125.
3. Смирнов А. Н., Зборщик А. М. Внепечное рафинирование чугуна и стали: учебное пособие. – Донецк : ГВУЗ «ДонНТУ», 2012. – 186 с.
4. Валуев Д. В. Внепечные и ковшовые процессы обработки стали в металлургии: учебное пособие. – 2-е испр. изд. – Томск: ТПУ, 2009. – 206 с.
5. Смирнов А. Н. и др. Электродуговая и электромагнитная обработка расплавов: монография. – Алчевск : ДонГТУ, 2013. – 320 с.
6. Низяев К. Г., Бойченко Б. М. Десульфурация чугуна и стали магнием, восстановленным в зоне погруженной в металл электрической дуги // Бюллетень НТЭИ. Черная металлургия. 2007. № 11. С. 34–39.
7. Семирягин С. В. Разработка технологии десульфурации чугуна алюмотермическим восстановлением магнезита в глубине металлического расплава: дис. канд. техн. наук: 05.16.02. ДонГТУ. Алчевск, 2005. – 200 с.
8. Проценко М. Ю. Разработка ресурсосберегающей технологии дугового глубинного восстановления марганца из шлака силикомарганца в железоуглеродистые расплавы: дис. канд. техн. наук: 05.16.02 // ДонГТУ. Лисичанск, 2016. – 191 с.
9. Бигеев В. А. и др. Особенности работы ДСП на длинных дугах // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. № 4. 2006. С. 20–23.

10. Поррачин П., Онести Д., Гроссо А., Миани Ф. Роль вспенивания шлака в оптимизации тепловой работы ДСП переменного тока // Сталь. 2005. № 44. С. 84–86.
11. Макаров А. Н., Кузнецов А. В. Исследование влияния толщины слоя шлака и электромагнитного выдувания на КПД дуг в дуговых сталеплавильных печах // ЭСиК. № 2 (31). 2016. С. 27–29.
12. Макаров А. Н. Влияние высоты слоя шлака на КПД дуг и расход электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия «Строительство. Электротехника и химические технологии». 2020. № 4 (8). С. 66–72.
13. Горланов Е. С., Сизяков В. М., Шариков Ф. Ю. и др. Проблемы и решения защиты углеграфитовых электродов // iPolytech Journal. 2024. Т. 28. № 3. С. 513–537. DOI: 10.21285/1814-3520-2024-3-513-537
14. Фещенко Р. Ю., Ерохина О. О., Литаврин И. О., Рябошук С. В. Повышение окислительной стойкости графитированных электродов дуговых печей // Черные металлы. 2023. № 7. С. 31–36.
15. Ячиков И. М., Портнова И. В., Быстров М. В. Анализ эффективности использования принудительного охлаждения графитированных электродов для снижения их расхода в электродуговых печах // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. 2019. Т. 7. № 1. C. 24–29.
16. Alavi B., Aghajani H., Ehtesabi H. (et al). A dual-layer ceramic coating based on silicon carbide and boron oxide on the graphite surface to establish high temperature oxidation resistance // J Aust Ceram Soc. 2024. 60. pp. 1153–1165. DOI: 10.1007/s41779-024-01019-5
17. Alian Moghadam H., Jabbari M., Daneshmand S. (et al). Effects of TiO2/SiC/SiO2 coating on graphite electrode consumption in sublimation and oxidation states as determined by EAF simulation and experimental methods // Sur face and Coatings Technology. 2021. 420 127340. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2021.127340
18. Быстров М. В. Практические рекомендации по конструкции системы испарительного охлаждения графитированных электродов дуговых печей // Теория и технология металлургического производства. 2024. № 2 (49). С. 16–26.
19. Dai H., Dai D., Zhang Z. et al. Dynamic behavior of a graphite electrode under thermal shock from a pulsed arc // Proceedings of the 4th International Symposium on Plasma and Energy Conversion. ISPEC 2022. Springer Proceedings in Physics, Vol. 391. Springer, Singapore. DOI: 10.1007/978-981-99-1576-7_6
20. Апалькова Г. Д. Разрушение графитированных электродов в условиях термического удара // Новые огнеупоры. 2018. № 3. С. 57–63.
21. Zeng H., Lin F., Cai L. (et al) Study on erosion mechanism of graphite electrode in two-electrode spark gap switch // Rev. Sci. Instrum. 2012. 83. DOI: 10.1063/1.3677325
22. Крутянский М. М., Нехамин С. М., Митрофанов М. В. Электрические режимы дуговых печей постоянного и переменного тока для литейного производства // Электрометаллургия. 2018. № 2. С. 8–16.
23. Кухарев А. Л. Моделирование электрической дуги на базе уравнений магнитной гидродинамики // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического института. 2023. № 30 (73). С. 37–46.
24. Грудницкий О. М., Исхаков Р. А-Р., Коробов В. К. Пути снижения удельного расхода графитированных электродов на электродуговых сталеплавильных печах // Литье и металлургия. 2011. № 1 (59). С. 100–101.
25. Федулова М. А. Физико-химические процессы в сварочной дуге: учеб. пособие. – Екатеринбург : Изд-во ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2009. – 79 с.
26. Куберский С. В. Улучшение параметров дугового глубинного восстановления полезных элементов при внепечной обработке железоуглеродистых расплавов // Сталь. 2023. № 10. С. 20–26.