Разработка математических моделей процесса огневого рафинирования меди в агрегатах с донной продувкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Черемисин Дмитрий Дмитриевич

• Черемисин Дмитрий Дмитриевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Черемисин Дмитрий Дмитриевич

Введение

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ И ТЕХНОЛОГИИ ОГНЕВОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ

1.1 Современное состояние и перспективы развития технологии внепечной обработки металлических расплавов

1.2 Основы современных технологий огневого рафинирования меди

1.3 Предпосылки, целесообразность и возможность огневого рафинирования меди в печи-ковше

1.4 Обзор математических и натурных моделей теплового состояния расплава в ковше и описания гидродинамики "донной" продувки в пузырьковом режиме

1.5 Выводы

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПЕЧИ-КОВША ДЛЯ ОГНЕВОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ ПРИ НАГРЕВЕ СВЕРХУ

2.1 Нестационарная тепловая модель печи-ковша для огневого рафинирования

меди

2.2 Модель диффузионной кинетики восстановления оксида меди газами

2.3 Математическое описание внутренних источников тепла в процессе огневого рафинирования меди в печи-ковше

2.4 Математическое моделирование теплового режима печи-ковша с учетом тепловых эффектов экзо- и эндотермических реакций рафинирования

2.5 Выводы

ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПЕЧИ-КОВША И ГИДРОДИНАМИКИ ПУЗЫРЬКОВОГО РЕЖИМА ПРИ ДОННОЙ ПРОДУВКЕ

3.1 Математическое моделирование изменения объема единичного газового

пузыря в процессе его всплытия в расплаве меди

3.2 Закономерности нестационарного движения одиночного пузыря в расплаве меди при донной продувке агрегата печь-ковш

3.3 Математическое моделирование теплового режима печи-ковша при пузырьковой продувке расплава газом

3.4 Выводы

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ВНЕДРЕНИЮ СОГЛАСОВАННОЙ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ ПЕЧИ-КОВША ОГНЕВОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ

4.1 Составление теплового баланса печи-ковша с учетом тепловых эффектов

экзотермических реакций и расчет горения топлива

4.2 Расчет и выбор топливосжигающих устройств

4.3 Расчет и выбор фурмы для продувки

4.4 Оценка экономических аспектов замены мазута природным газом на стадии восстановления при огневом рафинировании меди

4.5 Выводы

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ - Акты об использовании результатов диссертационной работы

Введение

Актуальность темы исследования. Теоретические закономерности нестационарного тепломассообмена в условиях продувки металлических расплавов газообразными реагентами переменного состава являются сравнительно малоизученной областью. Вместе с тем изыскание научно обоснованных режимов операций окисления и восстановления металла, в частности, при анодной плавке черновой меди, поиск рациональных условий ввода газа в расплав необходимо осуществлять с учетом процессов теплообмена, диффузионной кинетики гетерогенных реакций и гидрогазодинамической обстановки в расплаве.

Данная работа посвящена математическому моделированию процесса рафинирования металла в ковше с использованием "донной" продувки расплавов газообразными реагентами в "пузырьковом" режиме с технической проработкой возможной реализации технологии на примере создания пилотной установки -агрегата печь-ковш для огневого рафинирования меди. Потенциальная возможность достижения положительных металлургических результатов рафинирования, наличие готовых конструктивных и технологических решений, предполагаемое повышение топливно-энергетической эффективности процесса, необходимость сравнительно невысоких капитальных затрат определяют на данном этапе дальнейшие перспективы использования таких агрегатов, прежде всего, в малотоннажном производстве меди.

В дальнейшем опыт, полученный на основе выполненных исследований, возможно использовать при создании и модернизации рафинировочных тепловых агрегатов различных типов и емкости, с использованием донной продувки газами в пузырьковом режиме, в том числе и на промышленных предприятиях черной металлургии.

Степень разработанности темы исследования. Обзор российских и зарубежных литературных источников позволил выявить существование принципиально различных подходов к исследованию гидродинамики движения

пузырей в жидких средах и моделированию теплового режима агрегатов типа печь-ковш. Большинство таких работ направлено на решение проблем, характерных для черной металлургии, рафинирования и разливки стали, конвертерных и сталеплавильных процессов, флотационных процессов, кипения жидкостей и физики растворов поверхностно-активных веществ. В мировой практике огневого рафинирования меди в качестве восстановителя достаточно широко используется природный газ. Однако, число работ, посвященных кинетике процессов восстановления оксида меди (1) газообразными углеводородами в барботажных условиях, весьма ограничено.

Количество работ непосредственно посвященных математическому описанию таких процессов можно определить как незначительное, при этом сами литературные данные носят преимущественно фрагментарный характер, что можно объяснить сложностью и недостаточной изученностью самой физической природы этих процессов, нестационарностью их характера, а также необходимостью учета множества факторов в совокупности.

Объект исследования - технология рафинирования металлических расплавов с применением донной продувки расплава газом в пузырьковом режиме.

Предмет исследования - тепловой режим агрегата печь-ковш для огневого рафинирования меди, физико-химические процессы восстановления оксида меди газами, гидрогазодинамика движения газовых пузырей в расплаве.

Цель работы - разработка математических моделей для совершенствования технологии огневого рафинирования меди с заменой на стадии восстановления в стационарных анодных печах мазута природным газом, с оценкой возможности реализации процесса в агрегате печь-ковш.

Задачи исследования:

1. Разработка нестационарной математической модели теплового режима агрегата печь-ковш при огневом рафинировании меди.

2. Разработка математической модели кинетики восстановления оксида меди (1) газообразными углеводородами.

3. Создание нестационарной математической модели гидродинамики пузырькового режима движения газов в расплаве меди и определение влияния движения газовых пузырей на тепловое состояние расплава в ковше.

4. Оценка влияния тепловых эффектов экзо- и эндотермических реакций рафинирования черной меди в ковше на тепловое состояние расплава.

5. Представление расчетно-обоснованных практических рекомендаций по варианту технической реализации внедрения процесса огневого рафинирования меди в печи-ковше в условиях производства НИМ ОАО "Уралэлектромедь".

Научная новизна и теоретическая значимость исследования:

1. Разработана и исследована математическая модель теплового режима при донной продувке расплава в печи-ковше в пузырьковом режиме, учитывающая нестационарный характер протекания теплофизических процессов и движения газовых пузырей.

2. Создана математическая модель процесса восстановления оксида меди (I) газообразными реагентами в пузырьковом режиме, что позволило выявить зависимости изменения во времени концентрации восстановителя в пузырьке, содержания кислорода в расплаве рафинируемой черновой меди и скорости восстановления закиси меди и установить, что скорость восстановления оксида меди (I) лимитируется диффузией кислорода в объеме расплава.

3. Разработана гидрогазодинамическая модель движения и отрыва газовых пузырей в расплаве меди, позволяющая прогнозировать время существования поверхности контакта фаз и установить закономерности, определяющие изменение размеров газового пузырька в процессе всплытия.

4. Представлен принципиально новый методологический подход к построению модели теплового режима расплава, продуваемого газом в пузырьковом режиме с использованием параметра ср, характеризующего степень газонаполненности слоя расплава. В рамках предлагаемого подхода введено понятие объемного коэффициента теплоотдачи аь для слоя расплава.

Практическая значимость работы:

1. Выданы рекомендации по переоборудованию разливочных ковшей емкостью 36 т в полупромышленную установку печь-ковш для проведения поисковых исследований рафинирования черновой меди.

2. Разработана конструкция крышки печи-ковша с тангенциальным расположением горелочных устройств, предложены конструкции и тип горелок для отопления агрегата. Показано, что для поддержания температурного режима расплава черновой меди, выдаваемой из конвертера с исходной температурой 1150 °С, до уровня температур окислительного рафинирования и восстановления металла 1150-1250 °С удельный расход газа составляет 11,6 м3/т меди.

3. Проведена ориентировочная оценка продолжительности раскисления меди с 0,7 до 0,25% кислорода. Показано, что при использовании донного пористого модуля диаметром 110 мм и пористостью 30%, при размере единичной поры 1 мм, время восстановления составляет 1,5 ч. При этом достигается полное использование продуктов неполного сжигания природного газа, удельный расход природного газа равен 8,785 м3/т меди.

4. Рекомендован тип донных продувочных модулей на основе пористых огнеупоров с размером поры 0,7 - 1,0 мм и пористостью блока не менее 26-32%.

5. Показана возможность замены мазута более дешевым газообразным восстановителем на основе природного газа при организации донной продувки в стационарных анодных печах, что позволит снизить производственные затраты на 60,49 руб./т меди и обеспечит возможность роста производительности агрегата на 2,44%.

6. Прикладная ценность выполненных исследований подтверждается актом об использовании результатов научно-исследовательской работы по теме 0420 "Разработка математической модели теплового режима печи-ковша для рафинирования меди с использованием природного газа", проводимой для филиала "Производство полиметаллов" (НИМ) ОАО "Уралэлектромедь" в соавторстве с сотрудниками Уральского федерального Университета. Полученные результаты также были использованы и при разработке и отладке

математической модели, созданной в рамках НИР "Модернизация динамической системы охлаждения, оптимизация отбора тепла с поверхности слитка MHJI3 2,3 ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" (ММК).

Методология и методы исследования.

Использованы методы математического моделирования, метод аналогии, численного решения дифференциальных уравнений с использованием пакетов информационных программ Femlab, Matead, Statistica и табличного процессора MS Excel. Использованы основные положения теории теплообмена и гидрогазодинамики в слое и статистической обработки результатов математического моделирования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты математического моделирования температурного поля расплава рафинируемой меди в агрегате печь-ковш при варьировании различных параметров (начальная температура расплава, температура газов под крышкой, длительность процесса, особенности футеровки) с учетом влияния тепловых эффектов химических реакций.

2. Результаты исследования основных закономерностей диффузионной кинетики и макромеханизма гетерогенной химической реакции восстановления кислорода жидкой системы Си-О переменного состава на основе продуктов неполного сгорания природного газа в условиях донной продувки расплава в пузырьковом режиме.

3. Концепция построения математической модели теплового режима печи-ковша при подаче газов "снизу" и её формализация с использованием параметра Ф, характеризующего степень газонаполненности слоя расплава как отношение объема пузырей к объему расплава.

4. Результаты математического моделирования, дающие возможность установить рациональные режимы продувки расплава меди газообразными реагентами и позволяющие сделать вывод о принципиальной технической возможности и технико-экономической эффективности замены мазута природным газом на стадии восстановления при огневом рафинировании меди и о

принципиальной возможности проведения процесса огневого рафинирования меди в агрегате печь-ковш с использованием донной продувки расплава природным газом.

Достоверность полученных результатов подтверждается использованием современных методик теоретического анализа, апробированного программного обеспечения, надежных методов статистической обработки данных, сходимостью результатов моделирования с практическими результатами, а также отсутствием противоречий известным данным в области теории и практики металлургических процессов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка математических моделей процесса огневого рафинирования меди в агрегатах с донной продувкой»

Апробация работы.

Результаты работы представлялись на всероссийских и международных конференциях: 10-ая Всероссийская науч.-практ.конф "Энергетики и металлурги настоящему и будущему России" (МГТУ, Магнитогорск, 2009 г); Международная научно-техн. конф. "Современные металлические материалы и технологии" (СпбГУ, Санкт-Петербург, 2009 г); международная конференция «Инженерная поддержка инноваций и модернизации» (УрФУ, Екатеринбург, 2010 г); Международная научно-практ. конф. "Энергосберегающие технологии в промышленности" (МИСиС, Москва, 2010 г); конференция "Неделя металлов в Москве." (Металл-Экспо, Москва, 2011 г); Всероссийская научн. практ. конф. "Перспективы развития технологии переработки углеводородных, растительных и минеральных ресурсов" (Иркутск, 2011 г); Международная научно-техн. конф. "Современные металлические материалы и технологии" (СпбГПУ, Санкт-Петербург, 2011 г); XIII международный конгресс сталеплавильщиков (Выкса, 2012 г); Международная научно-техн. конф. "Современные металлические материалы и технологии" (СпбГПУ, Санкт-Петербург, 2013 г); XIII международный конгресс сталеплавильщиков (Полевской, 2014 г); IV Междунар. науч.-техн. конф "Перспективные технологии, материалы и оборудование в литейном производстве" (ДГМА, Краматорск, Украина, 2013 г); Международная научно-техн. конф. "Современные металлические материалы и технологии" (СпбГПУ, Санкт-Петербург, 2015 г); 8. Internationale Metallurgie Fachmesse mit

Kongressen METEC (Dussel dorf, 2015 г); XIV международный конгресс сталеплавильщиков (Череповец, 2016 г) и прочих.

Личный вклад автора заключается в научно-теоретическом обосновании, формировании цели и направлений, постановке исследований, непосредственном участии в анализе и обобщении полученных результатов моделирования, подготовке научных публикаций.

Публикации.

По теме диссертационного исследования автором опубликовано 17 научных работ, в том числе 4 в изданиях из перечня ВАК и 4 в изданиях, входящих в базу международного цитирования Scopus.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников. Содержит 144 страницы, 33 рисунка, 13 таблиц. Список использованных российских и зарубежных литературных источников включает в себя 152 наименования.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ И ТЕХНОЛОГИИ ОГНЕВОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ

1.1 Современное состояние и перспективы развития технологии внепечной обработки металлических расплавов

Во второй половине прошлого столетия развитие науки и техники в совокупности с возникновением дефицита ресурсов, ростом требований к качеству стали, необходимостью широкой дифференциации заданных свойств различных сталей и обеспечения гибкости движения полупродукта между технологическими переделами, а также ограниченностью возможностей влияния на физические и физико-химические условия проведения металлургических процессов в существующих сталеплавильных агрегатах привело к созданию принципиально новых металлургических технологий, обеспечивающих повышение эффективности и объема производства в целом. Одним из элементов таких технологий является внепечная обработка металлических расплавов [1].

Внепечная обработка в металлургии черных металлов развивалась с 60-х годов прошлого века [3] и сегодня является промежуточным переделом между выплавкой стали в дуговых печах (ДСП), кислородных конвертерах, мартеновских печах и её разливкой на машинах непрерывного литья заготовки (МНЛЗ) или ином последующем переделе. Первоначально единственной функцией агрегатов печь-ковш была транспортировка горячего металла в пределах цеха с возможностью краткосрочного подогрева.

В ходе своего развития агрегаты дополнялись фурмами для вдувания инертных газов или кислорода [5, 6] в расплав, устройствами для подачи твердых сыпучих материалов [5, 7, 8], трайб-аппаратами [15], системами вакуумирования, электромагнитного перемешивания [10].

Необходимая циркуляция металла также может быть организована и более дешевым способом: продувкой инертным газом через пористые блоки, расположенные в днище ковша, при этом упрощается конструкция и уменьшаются затраты на эксплуатацию ковша. Помимо этого, донные

продувочные устройства можно дополнительно использовать для химического подогрева расплава в ковше [11]. Процесс подачи газов в расплав "снизу" через пористую пробку в сочетании с дуговым подогревом "сверху" в ковше был впервые опробован в США на металлургическом заводе «Finkl and Sons» в 1967 г. В дальнейшем этот процесс получил название «FINKL-VAD», а первые установки печь-ковш были построены фирмами ASEA/SKF в 1965 г. в Швеции [9]. Запатентованный способ обработки металла, предложенный ASEA/SKF, представлял собой нагрев расплава в ковше "сверху" при помощи крышки-свода, оборудованной тремя электродами для дугового обогрева, и вакуумплотной крышки для проведения вакуумирования. Несколько позднее основные патенты на технические решения установки «ASEA-SKF» приобрела итальянская компания «Danieli», которая успешно работает на рынке установок печь-ковш в течение последних двух десятилетий [12].

Сегодня "в мировом клубе производителей металлургического оборудования" можно насчитать порядка двадцати машиностроительных компаний, занимающихся инжинирингом и производством агрегатов печь-ковш [13]. В последние два десятка лет западные мировые лидеры металлургического машиностроения активно продвигают свои разработки [15 - 17] не только на традиционные для себя рынки, но и на открывшиеся рынки стран СНГ.

Нельзя не отметить и отечественные разработки в области внепечной обработки стали [14, 20 - 22]. Известно, что первая на территории СССР установка печь-ковш была построена в 1985 году на Молдавском металлургическом заводе по проекту ВНИИМЕТМАШ-ЮУМЗ, в то время как первый импортный агрегат печь-ковш фирмы Danieli был поставлен для завода утяжеленных бурильных и ведущих труб СМНПО им. Фрунзе в г. Сумы в 1987 году. Большинство агрегатов печь-ковш в России появились во второй половине 90-х годов [18], на сегодняшний день насчитывается более 50 таких установок в России и 270 в мире [18, 19].

На современном уровне развития металлургической науки и техники внепечная обработка металла дает возможность не только повысить качество и

снизить себестоимость продукции, поднять энергоэффективность и объем производства в целом [2], но получить кардинально новую по характеристикам сталь [4].

В целом, во всем мире 25% всех агрегатов печь-ковш были построены с емкостью ковша 60 - 250 т для сталеплавильных заводов с основными кислородными печами, 75% были заказаны сталеплавильными заводами с электропечами с весом плавки 20 - 150 т Хотя установки печь-ковш свыше 100 т составляют около 38% от количества всех используемых агрегатов данного типа, авторы [23] отмечают сравнительно более низкую экономическую эффективность обработки в агрегатах печь-ковш плавок малой массы относительно плавок большей массы, но подтверждают целесообразность обработки плавок среднего объема до 12 т.

Таким образом, устойчивая тенденция по переносу максимально возможного количества операций рафинирования металла в сталеразливочный ковш, наблюдаемая во второй половине XX столетия в сталеплавильном производстве, распространилась не только на "большую" металлургию, где в настоящее время методами внепечной металлургии обрабатывают сотни миллионов тонн стали [5, 7], но и на производство черных металлов, не связанное с большими объемами плавок (литейное производство, мини-заводы).

Дальнейшим закономерным развитием концепции внепечной обработки металлических расплавов может стать применение малотоннажных агрегатов печь-ковш в цветной металлургии, в частности, в процессах огневого рафинирования медных расплавов.

1.2 Основы современных технологий огневого рафинирования меди

При конвертировании медных штейнов, основной целью которого является количественное удаление железа и серы, получают черновую медь марок МЧ1 -МЧ6 с содержанием меди 96% - 99,5%. Более 95% выплавляемой в мире черновой меди подвергают дальнейшему двухстадийному рафинированию [24]. Первая стадия заключается в огневом (окислительно-восстановительном)

рафинировании, при котором из расплавленной меди в результате протекания окислительных реакций удаляют примеси, что впоследствии дополняется второй стадией - электрохимическим рафинированием, где происходит глубокая очистка меди от примесей с извлечением ценных благородных металлов. Усредненный состав черновой меди по основным элементам приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1- Усредненный состав черновой меди различных марок

элемент Си+Ай+Аи Бе 8е РЪ 8Ъ Аз N1 8 В1

минимальное значение 96,0 0,05 0,05 од 0,03 0,03 0,08 0,02 0,002

максимальное значение 99.6 0,3 од 1,2 0,25 0,4 1,0 од 0,005

В основе технологии огневого рафинирования меди лежит меньшее сродство к кислороду у рафинируемой меди по сравнению с удаляемыми примесями и ограниченная растворимость оксидов-примесей в объеме расплава меди. Благодаря этому при подаче кислородосодержащего реагента происходит селективное окисление примесей и за счет меньшей их удельной плотности дальнейшее всплытие на поверхность и переход в шлак [25].

Согласно закону действующих масс [26], медь, являясь основным компонентом расплава, преимущественно вступает во взаимодействие с газообразным окислителем при продувке расплава:

4[Си]+{02}=2Си20. (1.1)

Затем, по мере образования и растворения до концентрации 10-12% Си20 в ванне меди [27], происходит непрямое окисление более активных металлов -примесей (П):

хП+уСи20=Пх0у+2уСи. (1.2)

Согласно теории А.Н. Вольского [28], необходимым условием протекания химической реакции окисления примеси является более высокая упругость

(Р )

диссоциации у о2/си2о оксида меди в сравнении с упругостью диссоциации

(Р )

оксида-примеси у °2 .

Термодинамическую возможность окислительного рафинирования

черновой меди можно рассматривать на основе сравнительного анализа окислительных потенциалов закиси меди я:0(Си20) и оксидов примесей лг0(ПхОу) в системе «медный расплав - шлак» [29]:

^О(МеО) = Да^+ДЛп^ + Х(А(?)ме,МеО , (1.3)

аМе

где ;г0(Ме0)- окислительный потенциал МеО; стандартное изменение

энергии Гиббса для реакции образования оксида МеО; аМе0,аМе - активность оксидов и металла в случае образования растворов; ^](ДО)МеМе0-дополнительное

изменение энергии Гиббса за счет фазовых превращений металла и оксида.

Таким образом, согласно справочным данным зависимостей стандартного изменения энергии Гиббса реакций образования оксидов от температуры, можно составить ряд оксидов в порядке убывания их стандартного окислительного потенциала [29]: Си20; В1203; РЬО; А8203; МО; СоО; Бп02; БеО; ZnO.

Соответственно, при огневом рафинировании меди наиболее полно окисляются и удаляются примеси с наибольшим сродством к кислороду: цинк, железо, олово, кобальт, алюминий. Однако "препятствием" к эффективному удалению примеси на этапе огневого рафинирования может быть ее высокая растворимость в меди, как, например, у никеля. В число трудноудаляемых примесей входят мышьяк, сурьма, свинец, висмут. И для более глубокого удаления этих примесей необходимо дополнительно вводить щелочные флюсы, что снижает активность оксидов примесей. Присутствуют в расплаве и практически неудаляемые примеси: золото, серебро, платина, селен, теллур, извлечение которых происходит на этапе электрохимического рафинирования [27].

Стоит отметить, что в процессе окисления металла кислородный потенциал окислителя в условиях постоянной продувки ванны кислородсодержащим реагентом и насыщения расплава меди Си20 остается постоянным. В то же время кислородный потенциал окисляющихся примесей является величиной переменной, поскольку изменяются активности компонентов как в расплаве меди,

так и среди оксидов примесей. Таким образом, величины кислородных потенциалов л0 (С112О), л0 (ПхОу) зависят не только от активности кислорода в металле, но и от наличия в расплаве совокупности других компонентов, поскольку они, в свою очередь, также оказывают влияние на активность кислорода и примесей [29].

Отдельным вопросом является окисление серы, присутствующей в расплаве в основном в виде СигБ. К концу окислительного периода происходит интенсивное выделение сернистого газа [30]:

Си28 + 2 Си20 = 6Си + БОг. (1.4)

При взаимодействии чистых веществ расчетное значение упругости

диссоциации достигаемое в соответствии с этой реакцией, при 1100 °С

составляет достаточно большую величину. Однако в рафинируемом расплаве концентрация Си20 и особенно СигБ невелика, поэтому в этих условиях ^о2 будет значительно ниже. Для получения концентрации серы ниже 0,01% необходимо, чтобы в равновесных условиях содержание кислорода в меди было не менее 0,1%. Вместе с тем при приближении системы к равновесному состоянию скорость реакции резко снижается. Поэтому для обеспечения необходимой скорости процесса концентрацию кислорода в жидкой меди увеличивают до 0,9% [30].

По окончании окислительной стадии огневого рафинирования расплав меди с растворенной в нем закисью меди насыщен кислородом и газовыми пузырьками. Удаление газообразных продуктов из расплава и максимальное восстановление оксидов меди - основные задачи восстановительной стадии огневого рафинирования.

Раскисление меди можно проводить, используя различные восстановители: свежесрубленную древесину, мазут, угольную мелочь или природный газ. При разложении восстановительных реагентов образуются оксид углерода, водород, углеводороды, которые восстанавливают закись меди (СщО) с образованием газовой фазы:

Си20 + Н2 = 2Си + Н20; Си20 + СО = 2Си + С02; 4Си20 + СН4 = 8Си + С02+ 2Н20.

(1.5)

(1.6) (1.7)

Соответственно, в процессе восстановительной и окислительной стадий огневого рафинирования меди неизбежно насыщение расплава газами, поэтому для более полного их удаления необходимо обеспечивать интенсивный барботаж расплава. Кроме того, возможно использование и традиционных для металлургии методов: дразнение "на плотность", продувку инертным газом (аргон, азот) или даже вакуумирование.

Огневое рафинирование меди - периодический процесс, состоящий из последовательных стадий: подготовки и загрузки печи, плавления или разогрева меди, окислительной обработки (окисления), съема шлака, восстановительной обработки (восстановления, дразнения) и разливки рафинированной меди.

В мировой практике процессы огневого рафинирования черновой меди проводят в различных металлургических агрегатах, наиболее распространенными из которых являются стационарные анодные отражательные печи, наклоняющиеся печи конвертерного типа (например, печи Ои1:окшпри, Маегг), вращающиеся печи барабанного типа.

На примере стационарных анодных отражательных печей медеплавильного комбината ОАО "Уралэлектромедь" в таблице 1.2 представлена временная продолжительность всех стадий процесса огневого рафинирования меди в зависимости от количества медных отходов (ОМ) в шихте при полной загрузке печи от 350 до 382 т [31].

Существующая в холдинге производственная цепочка предполагает поставку с заводов продуцентов на ОАО "Уралэлектромедь" черновой меди в виде слитков массой 800 - 1500 кг, произведенных на других предприятиях холдинга. Перед проведением окислительно-восставительного рафинирования слитки черновой меди необходимо повторно разогреть и расплавить, что в целом снижает энергоэффективность производства меди. Помимо этого, возникают дополнительные затраты на транспортировку и хранение слитков.

Таблица 1.2 - Режимная карта работы анодных печей

Длительность операции, ч:мин

Наименование операции В шихте до В шихте от 40 до В шихте более

40 т ОМ 100 т ОМ 100 т ОМ

Загрузка 2:00 2:20 3:40

I подплавление 2:00 2:10 2:10

I догрузка 0:20 0:20 0:30

II подплавление 2:00 2:10 2:10

II догрузка 0:30 0:40 1:00

Плавление 3:30 3:30 3:30

Окисление 3:30 3:30 4:30

Восстановление 1:50 2:00 2:10

Разлив 6:20 6:20 6:20

Общее время цикла 22:00 23:00 26:00

Для того, чтобы избежать необходимости повторного расплавления, можно проводить огневое рафинирование черновой меди сразу после её выпуска. Отсюда возникает необходимость в технологическом агрегате, позволяющем путем переоборудования имеющихся разливочных ковшей в агрегаты печь-ковш проводить окислительно-восстановительное рафинирование не меньшей глубины с большей энергоэффективностью и при наименьших возможных капитальных затратах.

1.3 Предпосылки, целесообразность и возможность проведения огневого рафинирования меди в печи-ковше

Зарекомендовавший себя в черной металлургии агрегат печь-ковш широко распространен в мире, что наряду с относительной простотой и унификацией конструктивных и технологических решений, применяемых при проектировании и строительстве этого агрегата, делает его сравнительно более привлекательным с точки зрения капитальных затрат. Современное развитие технологий внепечной обработки стали подразумевает широкий арсенал средств по доведению качественных параметров металла до заданного уровня, которые легко можно применить и в рафинировании меди в печи-ковше: продувка газами, нагрев, подача сыпучих материалов и прочее.

Что касается металлургии меди, то процессы внепечной обработки расплава в разливочных ковшах с использованием газообразных углеводородов

проводились на комбинате "Уралэлектромедь" в 1980 г. и дали положительный результат. Однако были определены [32, 33] лишь основные закономерности, влияющие на изменение температуры расплава, и на этом литературные данные по описанию процесса рафинирования меди в ковше исчерпываются.

Восстановление меди жидкими реагентами (мазут, сырая нефть, дизельное топливо) в стационарных отражательных печах обычно осуществляется с помощью стальных трубок, погружаемых в расплав через рабочие окна агрегата. Известно, что в этом случае контакт кислорода меди с восстановителем преимущественно происходит на поверхности зеркала ванны по мере растекания жидкого реагента до его испарения. При донной продувке расплава газом ожидается, что удельная поверхность контакта становится кратно большей. Выбор оптимального гидродинамического режима движения пузырьков позволит обеспечить необходимое для реализации диффузионных и кинетических стадий гетерогенной реакции время их пребывания в объеме жидкой меди, что значительно повышает степень использования реагента.

В краткосрочной и среднесрочной перспективе внедрение агрегата печь-ковш для рафинирования меди на российских предприятиях прежде всего стоит рассматривать как создание полигона для "обкатки" технологических аспектов замены дорогостоящего мазута природным газом в восстановительном этапе огневого рафинирования меди. Также агрегат печь-ковш для огневого рафинирования меди в настоящий момент может быть интересен предприятиям с небольшими объемами производства.

Донная продувка черновой меди кислородом через пористые втулки обеспечит процесс ее окисления. А для восстановления и дразнения меди целесообразно использовать донную продувку расплава природным газом. "Пузырьковый" режим восстановительной продувки обеспечит не только равномерное растворение восстановителя в расплаве и более длительное время прохождения каждым отдельным пузырьком восстановителя высоты расплава, но и большую общую удельную поверхность границы раздела фаз "расплав-газ". В результате это приведет к более длительному и более обширному контакту

расплава с восстановителем и интенсификации массообменных процессов. Помимо этого, донная продувка будет способствовать более быстрому переходу оксидов и неметаллических включений в шлак, эффективному перемешиванию и нормализации расплава, выравниванию температурного поля и концентраций в объеме расплава. В качестве последующего этапа можно предложить повсеместно используемую во внепечной обработке стали донную продувку инертным газом (азот, аргон) с целью более полного удаления остаточных газов из рафинируемой меди.

Таким образом, внедрение донной продувки расплава меди газами в стационарных анодных отражательных печах позволит снизить затраты за счет использования более дешевого восстановителя, а также нарастить производительность в результате сокращения длительности восстановительного периода рафинирования за счет более полного и эффективного использования восстановителя. Достижение максимальной полноты использования восстановителя будет возможным после отработки гидрогазодинамических и диффузионно-кинетических режимов ввода газообразного реагента в расплав, что и предполагается сделать на полигонной "пилотной" установке печь-ковш. Создание такой экспериментальной установки повлечет за собой сравнительно небольшие капитальные затраты, заключающиеся в переоборудовании одного из имеющихся разливочных ковшей путем оснащения крышкой, устройствами для нагрева и продувки расплава, который впоследствии может быть использован на предприятии, например, для ликвидации "передува" меди кислородом в конвертере.

Строго говоря, из всего огромного перечня средств, используемых в современной внепечной обработке, принципиальную возможность проведения огневого рафинирования меди в печи-ковше определяет технология внешнего нагрева, продувки металла газами, что и позволяет сформулировать основные проблемы, которые будут рассмотрены в настоящей работе.

Для нагрева и поддержания температуры рафинируемого расплава необходимо дополнительно подводить внешнюю тепловую энергию. В черной

металлургии это делается за счет электродугового нагрева расплава в ковше под крышкой либо за счет теплоты сгорания природного газа, подаваемого через горелочные устройства, установленные в крышке. Вариант отопления природным газом в нашем случае будет более предпочтительным в связи с достаточно низкой его стоимостью в нашей стране и спецификой медеплавильного производства, не предполагающей наличия инфраструктуры для использования токов особо большой силы.

Особенностью медного расплава является его относительно высокая теплопроводность, осложняющая поддержание температурного поля расплава в малофутерованном агрегате. В течение всего процесса рафинирования способность поддержания перегрева металла в достаточно узком заданном диапазоне температур одна из приоритетных задач [34 - 36], определяющая возможность проведения рафинирования в печи-ковше. Недостаточный перегрев, помимо отрицательного влияния на ход массообменных процессов, может приводить к сложностям на заключительном этапе разливки [37]. Чрезмерное повышение температуры в отдельных областях негативно скажется на энергоэффективности процесса и качестве рафинируемого металла, например, за счет снижения устойчивости оксидов примесей [38]. Еще одним значительным нюансом в тепловой картине рафинирования меди в печи-ковше будет дополнительно выделяющаяся и поглощаемая теплота при протекании экзо- и эндотермических химических реакций, соответствующих окислительной и восстановительной стадиям огневого рафинирования меди.

Одной из важных проблем является вопрос сохранения тепла в ковше. Решение этого вопроса дополнительным футерованнием и применением оптимальных конструктивных решений позволит снизить температуру выпуска из конвертера, что приведет к значительному сокращению затрат на энергоносители и стабилизации теплового режима в ковше, что, в свою очередь, позволит увеличить срок службы футеровки и повысить качество металла. Распределение температуры в расплаве после заполнения ковша неравномерно: в объеме ванны есть области с более низкой температурой. Это вызвано тепловыми потерями

расплава в местах соприкосновения с огнеупорной футеровкой стенок и днища ковша, с одной стороны, и локализацией нагрева "сверху", с другой стороны. Неравномерное распределение температуры в ванне нельзя выровнять только термоконвекционными потоками даже при продолжительном простое. На равномерность распределения температуры большое влияние оказывает перемешивание ванны.

В работе [39] постулируется необходимость проведения различных гидродинамических воздействий на расплавы цветных металлов и их сплавов на конечном, наиболее ответственном этапе металлургического производства цветных металлов, особенно непосредственно перед литьем. Среди гидродинамических методов воздействия на расплав можно выделить 4 большие группы: механическое перемешивание, электромагнитное или индукционное перемешивание [39], обработка расплава ультразвуковыми колебаниями либо вибрационное воздействие [38], продувка расплава газами "сверху" [40] или "снизу" [41, 42] либо комбинация нескольких из этих методов [43]. Каждый из этих вариантов имеет как свои недостатки, так и отдельные преимущества.

Основной целью настоящей работы в технологическом отношении является замена мазута природным газом на восстановительном этапе огневого рафинирования черновой меди, предполагающая продувку расплава газообразным реагентом.

Продувка "сверху" подразумевает подачу газовой фазы сквозь погружную фурму с одним или несколькими соплами или инжекционную трубку. Глубина погружения продувочной фурмы ограничена, соответственно достижение максимального охвата расплава газообразным реагентом будет затруднено. Донная продувка позволяет максимально равномерно распределить газовую фазу в теле расплава.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Черемисин Дмитрий Дмитриевич, 2019 год

Список литературы

1. Кудрин В.А. Внепечная обработка чугуна и стали / Кудрин В.А. - М.: Металлургия, 1992. - 336 с.

2. Фукс Г. Технология ковшевого рафинирования стали: новые концепции / Фукс Г., Кнапп X., Гепер К. // Электрометаллургия. - 1999. - № 12 - С. 20-24.

3. Поволоцкий Д.Я. Внепечная обработка стали / Поволоцкий Д.Я., Кудрин В.А., Вишкарев А.Ф. - М.: МИСиС, 1995. - 256 с.

4. Кнохин В.Г. Совершенствование методов внепечного рафинирования и микролегирования стали / Кнохин В.Г., Буряковский Г.А., Кныш А.Г. // Черная металлургия. 1989. - № 9 - С. 59-60.

5. Григорян В.А. Теоретические основы электросталеплавильных процессов / Григорян В.А., Белянчиков JI.H., Стомахин А.Я. М.: Металлургия, 1987. -272 с.

6. Кнюппель Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. Ч. II. Основы и технология ковшевой металлургии. -М.: Металлургия, 1984. - 414 с.

7. Носов Ю.Н. Ввод в эксплуатацию 350-т агрегата ковш-печь в ОАО ЗСМК/ Носов Ю.Н. // Сталь 0038-920Х. - 2008. - № 1 - С. 14-16.

8. Sundberg Y. Bottom blowing fusion/ Sundberg Y. // Scand. J. Metallurgy, 1978, №7, p. 81-87.

9. Окороков Г.Н. Концепция электросталеплавильных цехов с комплексами постоянного тока / Окороков Г.Н., Шевцов А.З., Донец А.И. и др. // Сталь. -1997. -№ 6 - С. 42-45.

10. Stickler Н. ASEA -Process / Stickler Н. // Zietschr. 1966, 11 № 3, p. 50-53.

11. Достижения в технологии рафинирования на 160-т установке ковш-печь ОАО ОЭМК // Сталь. -2007. - № 3 - С. 41.

12. Черная металлургия, металлургия России и Украины: [электронный ресурс] 2015 // Steeltimes, М. 2012-2018 URL: http: //steeltimes. ru/books/steelmaking/min

izavod/32/32.php.

13. Рашников В. Ф. Электросталеплавильный цех — залог дальнейшего

повышения эффективности сталеплавильного производства ОАО ММК / Рашников В. Ф., Тахаутдинов Р. С., Сарычев А. В., Ивин Ю. А., Саранчук Н.В. // ISSN 0038—920Х. Сталь. - 2007. - № 2 - С. 58-59.

14. Коваль А.Е. О технологии выплавки подшипниковой стали с использованием средств внепечной обработки в ОАО "Днепроспецсталь" / А.Е. Коваль, JI. Н. Король, А. С. Сальников // ISSN 0038—920Х. Сталь. - 2006. - № 5 - С.28

15. Кузьмин М.Г. Электросталеплавильный комплекс на основе печи ДСП-30Н2/ М. Г. Кузьмин, В. С. Чередниченко // ISSN 0038—920Х. Сталь. - 2006. - № 5 _ С.48-49.

16. Фатьянов А. П. Серия отечественных агрегатов ковш-печь для внепечной обработки стали / А. П. Фатьянов, М. Н. Соколовский // ISSN 0038—920Х Сталь. - 2006 - № 5. - С. 17-18.

17. Смирнов А.Н. Вариант реконструкции мартеновского цеха специализированного металлургического завода / А. Н. Смирнов, В. М. Сафонов, А. Ю. Цупрун и др. // ISSN 0038—920Х. Сталь,- 2006. - № 8 - С.8-9.

18. Белобров Ю. Н. Многофункциональный комплекс внепечной обработки стали: Установка ковш-печь - вакууматор VD/VOD (опыт реализации в условиях разных мини-заводов) / Ю. Н. Белобров, В. Н. Тиунов, С. В. Матвейков и др. // ISSN 0038—920Х Сталь. - 2006 г. - № 5 - С. 19

19. Кац Я.Л. Разработка процесса ковшевой обработки стали / Кац Я. JI. // Металлург. -1999. -№4 - С. 42-43.

20. Кац Я.Л. Энергетическая эффективность нагрева стали при внепечной обработке. Труды 4-го конгресса сталеплавильщиков. - М.: ОАО Черметинформация. - 1997. - С. 296.

21. Балландино В. Внепечная обработка стали в ковше-печи: практический подход / В. Балландино, К. Джорджи // Сталь. - 2006. - № 5 - С. 21.

22. Челищев Е.В. Общая металлургия (Металлургия черных и цветных металлов) / Челищев Е.В., Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Рыжонков Д.И. - М.: Металлургия, 1971. - 480 с.

23. Голубцов В.А. О методах внепечной обработки металла в агрегатах печь-ковш / Голубцов В.А., Рогожина Т.В., Иванчиков Е.А. // Литейное производство. -2011. - № 5 - С. 9-10.

24. Все о металлургии: [электронный ресурс]// Огневое рафинирование меди М. 2015 URL: http://metall-archive.ru/tyazhelye-metally/1496-ognevoe-rafinirovanie-medi.html

25. Набойченко С.С. Процессы и аппараты цветной металлургии. Учебник для вузов / Набойченко С.С., Агеев Н.Г., Дорошкевич А.П., Жуков В.П., Елисеев Е.И., Карелов C.B., Лебедь А.Б., Мамяченков C.B. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - 700 с.

26. Жуков В.П. Рафинирование меди. Учебное пособие для студентов вузов / Жуков В.П., Спитченко В.Ф., Новокрещенов С.А., Холод С.И. - М-во образования и науки РФ ФГАОУ ВПО "Уральский Федеральный ун-т им. первого Президента России Б.Н.Ельцина" - Екатеринбург: УрФУ, 2010. - 317 с.

27. Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов. - М.: Металлургия, 1985. - 440 с

28. Вольский А.Н. Теория металлургических процессов / Вольский А.Н. Сергиевская Е.М. - М.: Металлургия, 1968. - 344 с

29. Жуков В.П. Пирометаллургия меди. Теория, практика, прикладная статистика / Жуков В.П., Холод С.И. - Екатеринбург: УрФУ, 2015. - 853 с.

30. Худяков И.Ф. Металлургия меди, никеля и кобальта. Изд. 2ое / Худяков И.Ф., Тиханов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. - М.: Металлургия, 1977 -296 с.

31. Технологическая инструкция ТИ 00194429-0100-01-2008 ОАО "Уралэлектромедь", Медеплавильный цех. Утв. Ашихин В.В.

32. Гольцев В.А. Дегазация меди при внепечном рафинировании / Гольцев В.А., Челноков Н.Ф., Купин Н.П., Калита В.Г. // Цветная металлургия. 1981. - № 15- с. 21-22.

33. Алешин С.Ф. Испытания системы внепечного рафинирования анодной меди

на комбинате "Уралэлектромедь" / С.Ф. Алешин, В.А.Гольцев, В.Г.Калита и др. // Цветная металлургия. - 1982. - № 17 - С. 20-22.

34. Сарычев Б.А. Математическое моделирование теплофизических процессов при легировании Cr-Ni-Mo стали в ковше / Б.А.Сарычев и др.// Сталь. - 2007 - № 2 - С. 55-57.

35. Костыря И. Н. Исследование и разработка высокоэффективных способов снижения тепловых потерь металла в сталеразливочном ковше конвертерного цеха комбината "Азовсталь" / И. Н. Костыря, О. В. Носоченко, Н. А. Вожол и др. // ISSN 0038—920Х Сталь. -2006. - № 5 - С. 37.

36. Дегай A.C., Влияние температурного режима внепечной обработки на свойства расплавов и механические характеристики горячедеформированных труб / Дегай A.C. // Сталь. - 2006. - №5 - С.22.

37. Черемисин Д.Д. Теплотехнические аспекты процесса огневого рафинирования меди в печи-ковше. Состояние вопроса и постановка задач исследования / Черемисин Д.Д., Белоусова М.В., Новокрещенов С.А., // материалы Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, МГТУ им. Носова, май 2009г.

38. Лубяной Д. А. Внепечная обработка расплава методом резонансно-пульсирующего рафинирования./ Лубяной Д. А. // Сталь. - 2006. - № 5 - С. 21.

39. Егоров С.Г. О применении гидродинамических воздействий на металлические расплавы. / С. Г. Егоров и др. // Теория и практика металлургии. - 2008. - № 5/6 - С. 24-27.

40. Охотский В.Б. Продувка сталеплавильной ванны сверху в режиме глубокого проникновения. Модель процесса. / Охотский В.Б. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2008. - № 6 - С. 10-14.

41. Харламов Д. А. Разработка энергосберегающего режима внепечной обработки стали в агрегате ковш-печь: Дис. канд. техн. наук: 05.16.02. - М. МИСиС, 2003. - 140 с.

42. Еланский Г.Н. Свойства и структура расплавов железа /Еланский Г. Н., Кудрин В.А. // Сталь. - 1991. - №10 - С. 13-17.

43. Шумахер Э.А. APS и DPS интенсификации перемешивания стали газами в ковше и ковше-печи / Шумахер Э.А., Шумахер Э. Э., Хёшеле А. и др. // ISSN 0038—920Х. Сталь. - 2007 - № 5 - С.23-24.

44. Еронько С.П. Шиберные системы для технлогических переливов стали / Еронько С.П., Смирнов А. Н., Цупрун А. Ю. // ISSN 0038—920Х. Сталь. -2006. - № 5 - С.42.

45. Примаченко В. В. Огнеупорные пробки новой конструкции для донной продувки стали в ковшах с внепечной обработкой / Примаченко В. В. // Новые огнеупоры. - 2003. - № 5 - С. 48.

46. Хайнен А. Внедрение новой системы ковшовых затворов на фирме "Saarstahl AG" / Хайнен А., Акерман К., Бюльман Р. // ISSN 0038—920Х. Сталь. - 2007. - № 5 - С.49-52.

47. Sennikov S.G. Огнеупорные материалы и оборудование фирмы "Мейртон" для продувки стали инертными газами./ Сенников С.Г., Шестаков A.B., Виноградов СВ. // Огнеупоры и техническая керамика. -2000. - №10 - С.51-56.

48. Joo S. Modeling mixing in steelmaking ladle / Joo S., Guthrie R.I.L., Kamal G.: Steelmaking Conference Proceedings 1989. S. 517-528.

49. Примаченко B.B. Усовершенствованные донные продувочные устройства для внепечной обработки стали / Примаченко В.В., Мартыненко В.В., Устиченко В.А. // Новые огнеупоры. - 2007. - № 3 - С. 42а-42.

50. Воробьев Н. И. Механизм перемешивания металла при продувке газами в сталь - ковше / Воробьев Н. И. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2003. - N5,- С. 18-20.

51. Шиляев М.И. Моделирование тепломассообмена при формировании пузырей в барбатажных аппаратах / Шиляев М.И., Толстых A.B., Деренок А.Н. и др. // Теоретические основы химической технологии. - 2003. - Т. 37 - № 6 - С. 575-583.

52. Арзамасцев A.A. Модель роста газовых пузырьков в процессах флотации / Арзамасцев A.A., Дудаков В.П., Рудобашта С.П. // Вестник Тамбовского университета. - 1999. - Т. 4. - № 1. - С. 105-107.

53. Присняков В.Ф. Рост пузырей в жидкости/ Присняков В.Ф. // ИФЖ. - 1970. -Т. 18- №5-С.844-848.

54. Кашакашвили Г.В. Глубинная продувка стали через выпускные отверстия агрегатов / Кашакашвили Г.В., Габисиани А.Г., Кашакашвили И.Г. // Металлург. - 2010. - № 2 - С. 78-79.

55. Охотский В. Б. Размеры пузырей в мартеновской ванне / Охотский В. Б. // Известия вузов. Черная металлургия. - 2007. - № 8 - С. 21-23.

56. Гусев А. А. Математическая модель заключительного этапа продувки конвертерного процесса / Гусев А. А. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2000. - № 5 - С. 6-11.

57. Протопопов Е. В. Математическое моделирование гидродинамических процессов в шлаковой и металлической фазах конвертерной ванны при комбинированной продувке / Протопопов Е. В. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2002 - № 4 - С. 9-13.

58. Самохвалов С.С. Теплоф1з1чш процесси в багатофазних середовищах: теоретичш основи комп'ютерного моделювання. - Кшв: ш-т системних дослщжень мш. освпи Украши. - 1994. - С. 172.

59. Ярошенко А. В. Разработка новых регламентов донной продувки при использовании комбинированного дутья в конвертерах. / Ярошенко А. В., Суханов Ю. Ф., Долгих Ю. Н. // Сталь. - 2011. - № 5 - С. 16-17.

60. Чернятевич А. Г. Экспериментальное исследование и математическое моделирование гидродинамики расплава в двухкамерном ковше / Чернятевич А. Г. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2002. -№ 10 - С. 17-24.

61. Чаудри Т. М. Моделирование течения газовзвеси в фурме стальковша при различных тепло физических свойствах несущего газа. / Чаудри Т. М., Харлашин П. С. // Металлургическая и горнорудная промышленность. -

2007. - №2-С. 12-17.

62. Камкина JI. В. Образование и рост пузырей при реализации совмещенной схемы вакуумирование - продувка / Камкина JI. В. и др. // Теория и практика металлургии. -2011. -№ 3/4. - С. 135-139.

63. Бигеев A.M. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали / Бигеев

A.M., Бигеев В.А. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - 544 с.

64. Николаев О. А. Технология выплавки стали в двухванном агрегате и способы ее подготовки для разливки на сортовых MHJI3 / Николаев О. А., Сарычев А.

B., Ивин Ю. А. // ISSN 0038—920Х. Сталь. - 2006. - № 5 - С.23-24.

65. Дюдкин Д.А. Производство стали на агрегате ковш-печь / Дюдкин Д.А, Бать

C.Ю., Гринберг С.Е., Маринцев С.Н. - Донецк: Юго-Восток, 2003 -300 с.

66. Гончар Б. С. Исследование гидродинамики и оптимизация параметров донных фурм для продувки стали в промежуточном ковше. / Гончар Б. С., Диюк Е. Ф., Кислица В. В. // Сталь0038-920Х. - 2010. - № 8 - С. 38-41.

67. Чичкарев Е. А. Моделирование процессов барботажного перемешивания и массообмена при обработке железоуглеродистых расплавов ЩЗЭ / Чичкарев Е. А. // Сталь0038-920Х. - 2009. - № 11 - С. 28-31.

68. Зборщик A.M. Анализ термодинамики и кинетики десульфурации чугуна магнием / Зборщик A.M. // Сталь. - 2001. - № 7 - С. 17-20.

69. Охотский В. Б. Усвоение кислорода при продувке сталеплавильной ванны. Струйный режим / Охотский В. Б. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2003. -№3-С. 14-17.

70. Филиппов С.И. Теория металлургических процессов. - М.: Металлургия, 1967.-279 с.

71. Соковнин О.М. Гидродинамика движения сферических частиц, капель и пузырей в неньютоновской жидкости. Аналитические методы исследования / Соковнин О.М., Загоскина Н.В., Загоскин С.Н. // Теоретические основы химической технологии. - 2012,- Т. 46 - № 3 - С.243.

72. Astaria G. Motion of Gas Bubles in Non-Newtonian Liquids / Astaria G., Apuzzo G. // AIChE J. 1965. V. 11. №5. P. 815

73. Wasserman M.L. Upper and Lower Bounds on the Drag Coefficient of a Sphere in a Power-Model Fluid / Wasserman M.L. Slattery J. C. // AIChE J. 1964. V. 10. №3. P. 383

74. Левин В.Г. Физико-химическая гидродинамика. - М: Изд-во АН СССР, 1952.

- 538с.

75. Соковнин О.М. Гидродинамика движения сферических частиц, капель и пузырей в неньютоновской жидкости. Численные методы исследования / Соковнин О.М., Загоскина Н.В., Загоскин С.Н. // Теоретические основы химической технологии. - 2012. - Т. 46 - № 5 - С. 540.

76. Dazhi G.The Drag of Sphere in a Power-Law Fluid / Dazhi G., Tanner R.I. // J.Non-Newton. Fluid Mech. 1985. V. 17 P. 1.

77. Tripathi A. Power Law Fluid Flow over Spheroidal Particles / Tripathi A., Chhabra R.P., Sundararajan T // Ind. Eng. Chem. Res. 1994. V. 33. № 2. P. 403.

78. Пиптюк В.П. Изучение теплового состояния ванны установки ковш-печь / Пиптюк В.П., Поляков В.Ф., Самохвалов С.Е. и др. // Металлург. -2011. -№ 7 -С. 50-53.

79. Пиптюк В.П. Исследование гидродинамики 350-тонной ковшовой ванны при обработке стали на установке ковш-печь / Пиптюк В.П., Поляков В.Ф., Самохвалов С.Е. // Металлург - 2009. - № 11 - С. 47-50.

80. Пиптюк В. П. Исследование тепло-, массообменных процессов в ванне установки ковш-печь. / В. П. Пиптюк и др. // Теория и практика металлургии.

- 2008. -№ 3-С. 3-5.

81. Пиптюк В.П. Экспериментальная проверка адекватности математических моделей гидродинамики и массопереноса для условий обработки расплава на установке ковш-печь / Пиптюк В.П., Самохвалов С.Е., Павлюченков И.А. и др. // Металлург - 2013. - № 3 - С. 50-53.

82. Вихлевщук В.А. Математическое моделирование гидродинамики шлакометаллической ковшевой ванны на установке ковш-печь переменного тока / В.А. Вихлевщук, В.П. Пиптюк, В.Ю.Болотов и др. // Математическое моделирование - 2005. - №1(13) - С. 53-58.

83. Пиптюк В.П. Математическое моделирование процессов тепло-, массобмена при обработке металлического расплава на УКП переменного тока / Пиптюк В.П., Болотов В.Ю., Павлюченков И.А.и др. // Математическое моделирование - 2005. - №2(14) - С. 49-56.

84. Пиптюк В.П. Влияние постоянного тока на характер массопереноса в металлическом расплаве установки ковш-печь. Часть 1. Действие электромагнитных сил / Пиптюк В.П., Крикент И.В., Павлюченков И.А.и др. // Теория и практика металлургии - 2007. - №2-3 - С. 60-64.

85. Пиптюк В.П. Влияние постоянного тока на характер массопереноса в металлическом расплаве установки ковш-печь. Часть 2. Модель массопереноса / Пиптюк В.П., Самохвалов С.Е., Павлюченков И.А. и др. // Теория и практика металлургии - 2007. - №4-5 - С. 14-17.

86. Вихлевщук В.А. Математическая модель гидродинамики расплава в заполняемом сталеразличвочном ковше с учетом донной продувки металла аргоном / Вихлевщук В.А., Омесь Ю.Н., Самохвалов С.Е. // Математическое моделирование - 1998. - №3 - С. 75-79.

87. Самохвалов С.Е. Метод расщепления по физическим факторам для несоленоидального движения газожидкостных сред / Самохвалов С.Е. // Инженерно-физический журнал - 1988. - №3 - С. 454-459.

88. Самохвалов С.Е. Теплофизические процессы в многофазных средах: теоретические основы компьютерного моделирования. - Дншродзержинськ: ДДТУ, 1994. - 174с.

89. Кислица В. В. Исследование гидрогазодинамики процесса рафинирования металла в промежуточных ковшах. / Кислица В. В. // Сталь - 2009. - № 8 - С. 24-27.

90. Ландау Л.Д. Гидродинамика / Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - М.: Наука, 1986. - 736с.

91. Телегин А.С. Тепломассоперенос / Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2002. - С.263-264.

92. Пиптюк В.П. Данные для численного исследования теплового состояния

ковшевой ванны большой емкости при обработке расплава на УПК / Пиптюк В.П., Поляков В.Ф. и др. // Сб. науч. тр. ИЧМ Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии - Днепропетровск, 2009. - С. 152-159.

93. Еронько С.П. Физическое моделирование процессов внепечной обработки и разливки стали / Еронько С.П., Быковских C.B. - Киев: Техника, 1998. - 136 с.

94. Яковлев Ю.Н. Физическое и математическое моделирование сталеплавильных процессов // Сб. науч. тр. МИИ Вопросы теории и практики сталеплавильного производства. -М.: Металлургия, 1991. - С. 32-44.

95. Письменов С.А. Гидродинамика ванны при продувке металла в ковше-печи: фиизическое моделирование / Письменов С.А., Поволоцкий Д.Я., Устюгов АА. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия - 2007. - № 3-С. 5-6.

96. Чернятевич А. Г. Экспериментальное исследование и математическое моделирование гидродинамики расплава в двухкамерном ковше / Чернятевич А. Г. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия -2002. - № 10-С. 17-24.

97. Бабанин А.Я. Взаимодействие газовых пузырей химически активных элементов с жидкой сталью / Бабанин А.Я., Белов Б.Ф., Аксененко В.А. // Труды девятого конгресса сталеплавильщиков. - М.:Черметинформация, 2007. - С.372-378.

98. Штапура Е.В. Моделирование продувки жидкой стали в ковше нейтральным газом / Штапура Е.В., Жаворонков Ю.И., Бойченко Б.М. // Новости науки Приднепровья. НМетАУ. - 2008. - №1/2 - С. 112-114.

99. Гизатулин P.A. Статистика пузырьков при продувке жидкости воздухом / Гизатулин P.A. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия - 2007 - № 8 - С. 26-29.

100. Шишимиров М. В. Моделирование продувки кислородом ванны ДСП / Шишимиров М. В. // Известия высших учебных заведений. Черная

металлургия - 2012. - № 7 - С. 26-32.

101. Хлопонин В.Н. Способ интенсификации перемешивания стали во внепечных агрегатах / В.Н. Хлопонин, И.В. Зинковский, Э.А. Шумахер // Сталь - 2003. -№5 - С.20-25.

102. Гизатулин P.A. Закономерности распределения газовой фазы в жидкости при продувке снизу / Гизатулин P.A. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2006 - №10(65) - С.63-69.

103. Гуляев A.B. Математическая модель процесса взаимодействия газовых струй с жидкой металлической ванной / А.В.Гуляев, C.B. Коминов, Б.Н. Окороков и др. // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия - 2000. -№7-С. 20-23.

104. Живченко В. С. Моделирование турбулентных потоков в барботируемом ковше / Живченко В. С. // Сталь - 2010. - № 12 - С. 27-30.

105. Сборщиков Г. С. Математическая модель процесса продувки стекломассы газовым потоком, подаваемым через фурмы, находящиеся под уровнем расплава / Сборщиков Г. С., Гришаева С. В. // Стекло и керамика - 2012. -№6-С. 14-17.

106. Jarzebski A. Drag and mass transfer in multiple drop slow motion in power law fluid / Jarzebski A., Malinovski J. // Chem. Eng. Sei. 1986. V. 41 P. 2569.

107. Тешуков В.M. Кинетическая модель пузырькового течения / Тешуков В.М. // Прикладная механика и техническая физика - 2000. - Т.41 - №5 - С. 130-139.

108. Biesheuvel A. Two-phase flow equations for a dilute dispersion of gas bubles in liquid / Biesheuvel A. van. Wijngaarden L. // J. Fluid Mech. 1984. V. 148 P. 301-318.

109. Kishore N. Drag coefficient of viscous spheres at intermediate and high Reynolds numbers / Kishore N, Chhabra R.P., Eswaran V. // Chem. Eng. J. 2008. V. 139 P.224.

110. Китаев Б.И. Теплотехника доменного производства / Китаев Б.И., Ярошенко Ю.Г., Суханов E.JL, Овчинников Ю.Н., Швыдкий B.C. - М.: Металлургия,

1978.-248 с.

111. Швыдкий B.C. Разработка математической модели теплового режима печи-ковша для проведения процессов огневого рафинирования меди / Швыдкий B.C., Новокрещенов С.А., Гольцев В.А., Берняев О.Г. // Творческое наследие Б.И. Китаева: труды Междунар. науч. - практ. конф. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - С. 324-328.

112. Новокрещенов С. А. Расчет температурного поля расплава меди в печи-ковше / Новокрещенов С.А., Швыдкий B.C., Гольцев В.А., Берняев О.Г. // Творческое наследие Б.И. Китаева: труды Междунар. науч. - практ. конф. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - С. 320-324.

113. Дрейцер Г.А. Теплообмен при свободной конвекции: Учебн. пособие / Дрейцер Г. А. - Москва: МАИ, 2002. - 96 с.

114. Новокрещенов С.А. Моделирование температурного поля печи-ковша в процессе огневого рафинирования черновой меди / Новокрещенов С.А., Жуков В.П., Холод С.И., Черемисин Д.Д. // Труды междун. научно-техн. конф. - СПБ.: Изд-во Политехи. Ун-та, 2009 - С. 36-45.

115. Новокрещенов С.А. Математическая модель нестационарного процесса движения газового пузыря при продувке расплава в печи-ковше / Новокрещенов С.А., Швыдкий B.C., Лисиенко В.Г., Жуков В.П., Черемисин Д.Д. // Научные труды международной заочной конференции «Инженерная поддержка инновации и модернизации». Вестник РУО АИН РФ № 10-1. -Екатеринбург: ИВТОБ, 2010. - С. 74-76.

116. Жуков В.П. Кинетика восстановления оксида меди (1) газами / Жуков В.П., Новокрещенов С.А., Агеев Н.Г., Холод С.И. // Труды междун. научно-техн. конф. - СПБ.: Изд-во Политехи. Ун-та. 2009. - С. 31-36.

117. Вольхин А.И. Анодная и катодная и медь / Вольхин А.И., Елисеев Е.И., Жуков В.П. Смирнов Б.Н. - Челябинск: Книга, 2001. - 431 с.

118. Баканов Б.П. Рафинирование стали инертным газом / Баканов Б.П., Бармотин И.П., Власов H.H. и др. - М.: Металлургия, 1975. - 230 с.

119. Широков A.B. Исследование кинетики раскисления меди продуктами

неполного сгорания природного газа / А.В.Широков, И.Н. Пискунов, О.Г.Миллер. // Цветная металлургия - 1966. - №11 - С. 34-37.

120. Лавров Л.Г. Раскисление меди смесью природного газа с воздухом при огневом ее рафинировании / Л.Г. Лавров, А.Н.Попков, Г. А. Комлев и др. // Цветные металлы - 1972. - №8 - С.4-8.

121. Ванюков A.B. Теория пирометаллургических процессов / Ванюков A.B., Зайцев В.Я. - М.: Металлургия, 1993. - 382 с.

122. Явойский В.И. Теория продувки сталеплавильной ванны / Явойский В.И., Дорофеев Г.А., Повх И.Л. - М.: Металлургия, 1974. - 495 с.

123. Чурсин В. М. Плавка медных сплавов / Чурсин В. М. - М.: Металлургия, 1982. - 152 с.

124. Арсентьев В.П. Экспериментальные работы по теории металлургических процессов / Арсентьев В.П., Падерин С.Н., Серов Г.В. и др. - М.: Металлургия, 1989. - 288 с.

125. Жуков В.П. Математическое моделирование кинетики восстановления оксида меди (I) продуктами неполного сгорания природного газа. Сообщение 2 / Жуков В.П., Новокрещенов С.А., Агеев Н.Г. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия - 2013. - № 3 - С. 58-62.

126. Новокрещенов С.А. Совершенствование математической модели теплового режима печи-ковша с учетом тепловых эффектов реакций окисления в процессе огневого рафинирования меди / Новокрещенов С.А., Швыдкий

B.C., Жуков В.П., Черемисин Д.Д., Шалягин A.A. // Труды международной конференции. МИСиС, 2010. - С. 373-380.

127. Новокрещенов С.А. Термодинамическая модель нестационарного нагрева расплава в печи-ковше при огневом рафинировании меди / Новокрещенов

C.А., Жуков В.П., Черемисин Д.Д., Колмачихин Б.В. // Перспективы развития технологии переработки углеводородных, растительных и минеральных ресурсов. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Иркутск, 21-22 апреля 2011. - С. 23-25.

128. Новокрещенов С.А. Математическое описание внутренних источников тепла

в процессе огневого рафинирования меди в печи-ковше / Новокрещенов С.А., Жуков В.П., Черемисин Д.Д., Холод С.И. // Цветные металлы — 2011. - № 4 - С. 28-30.

129. Outokumpu HSC Chemistry. / Chemical Reaction and Equilibrium Software with Extensive Thermochemical Database// Outokumpu Research Oy Information Service. P.O. Box 60. Finland, 28101. POR 1.1997.

130. Новокрещенов С.А. Математическое модель гидродинамики пузырькового режима при донной продувке печи-ковша. Сообщение 1 / Новокрещенов С.А., Швыдкий B.C., Черемисин Д.Д., Жуков В.П., Холод С.И. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия - 2011- № 4 - С. 61-65.

131. Novokreschenov S.A. Mathematical Modeling of the Hydrodynamics of the Bubble Mode during the Bottom Blowing of the Ladle Furnace: Report I / Novokreschenov S.A., Shvydkiy V.S., Zhukov V.P., Cheremisin D.D. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2011, № 4, Vol. 48, P. 596-601.

132. Лыков A.M. Тепломассообмен. Справочник -M.:Энергия, 1971. -560с.

133. Аргон в металлургии./ Перевод с немецкого под научной редакцией П.П. Арсентьева. -М.: Металлургия, 1971. - 120с.

134. Белоусов В.В. Теплотехника и теплоэнергетика. Учеб. пособие для вузов / Белоусов В.В., Клевцов А.Г., Прибытков И.А., Сборщиков. Г.С. - М.: Металлургия, 1990. - 336с.

135. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии - Л.: "Химия", 1977. - 592 с.

136. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -М.: Наука, 1987.-492 с.

137. Григорьев В.А. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник. Кн. 2. Теплоэнергетика и теплотехника. 2-е изд. / Григорьев В.А. Зорин Б.М. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560 с.

138. Теплотехнический справочник. Под общ. ред. В.Н.Юренева и П.Д.Лебедева. В 2-х т. Изд. 2-е перераб. - М.:Энергия, 1976 - 896 с.

139. Альтшуль А. Д. Гидравлика и аэродинамика / Альтшуль А. Д., Киселев П.Г.. -М.:Изд. лит. по строительству, 1965. -274с.

140. Новокрещенов С.А. Математическое моделирование гидродинамики пузырькового режима при донной продувке печи-ковша. Сообщение III / Новокрещенов С.А., Швыдкий B.C., Черемисин Д.Д., Жуков В.П., Холод С.И. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия - 2013. -№ 5 - С. 58-62.

141. Novokreschenov S.A. Mathematical Modeling of the Hydrodynamics of the Bubble Mode during the Bottom Blowing of the Ladle Furnace: Report III / Novokreschenov S.A., Shvydkiy V.S., Zhukov V.P. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2013, № 6, Vol. 54, P. 489-492.

142. Новокрещенов С.А. Математическое моделирование гидродинамики пузырькового режима при донной продувке печи-ковша / Новокрещенов С.А., Черемисин Д.Д., Швыдкий B.C., Жуков В.П. //Перспективные технологии, материалы и оборудование в литейном производстве: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. - Краматорск: ДГМА, 2013. - 264 е., 169-175 с.

143. Novokreschenov S. Thermal Operation of Ladle Furnace With Gas Bubble Blowing The Iron and Steel Technology Conference and Exposition / Novokreschenov S., Shvidkii V., Yaroshenko Yu., Gordon. Y., Cheremisin D. // 4-5 May 2015, Cleveland Convention Center, Cleveland, Oh., USA, Vol. II Pp. 2300-2307

144. Novokreschenov S. Thermal Operation of Ladle Furnace with Gas Bubble Blowing / Novokreschenov S., Shvidkii V., Yaroshenko Yu., Gordon. Y., Cheremisin D. //15-19 June 2015, Dusseldorf, METEC & 2 nd ESTAD, Pp. 1-5

145. Новокрещенов С.А. Математическое моделирование теплового режима печи-ковша при пузырьковой продувке расплава газом. Сообщение IV./ Новокрещенов С.А., Швыдкий B.C., Жуков В.П., Черемисин Д.Д // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия - 2016. - № 1 - С. 72-78.

146. Novokreschenov S.A. Mathematical Modeling the Heat Mode of a Ladle Furnace under Bubble Melt Blowing with Gas: Report IV / Novokreschenov S.A., Shvydkiy V.S., Zhukov V.P., Cheremisin D.D. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2015, № 6, Vol. 56, P. 642-647.

147. Драганов Б.Х. Анализ динамики и теплообмена паровых пузырьков в газожидкостной среде / Драганов Б.Х., Алмаев Р.А. // Енергетика i автоматика - Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины(Киев) - 2014. - №3 - С. 21-26.

148. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной техники / Чиркин B.C. - М. Атомиздат, 1967. - 474с.

149. Зобнин Б.Ф. Теплотехнические расчеты металлургических печей. Изд. 2-ое / Зобнин Б.Ф., Казяев М.Д., Китаев Б.И., Лисиенко В.Г., Телегин А.С., Ярошенко Ю.Г. -М.: Металлургия, 1982. - 360с.

150. Казяев М.Д. Расчет тепловой работы трехзонной методической печи / Казяев М.Д., Маркин В.П., Лошкарев Н.Б. - Екатеринбург: Изд. ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ", 2002. - 47с.

151. Отчет Разработка математической модели теплового режима печи-ковша для рафинирования меди с использованием природного газа: Отчет о НИР (ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ"); Руководитель: Новокрещенов С.А, Екатеринбург дог. №0420 - Екатеринбург, 2009. - 72 с.

152. Мастрюков Б.С. Расчеты металлургических печей / Мастрюков Б.С. - М.: Металлургия, 1986. - 376с.

ПРИЛОЖЕНИЕ - Акты об использовании результатов диссертационной

работы

Акт об использовании результатов научно-исследовательской работы на тему "Разработка математической модели теплового режима печи-ковша для рафинирования меди с использованием природного газа" для ОАО "1111М" "Уралэлектромедь"

УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер

полиметаллов» медь»

О.Г.Берняев С^ 2017г.

АКТ

об использовании результатов научно - исследовательской работы на тему «Разработка математической модели теплового режима печи-ковша для рафинирования меди с использованием природного газа»

В период с января 2008 г по январь 2009 г на основании хоздоговора № 0420 по теме «Разработка математической модели теплового режима печи-ковша для рафинирования меди с использованием природного газа» для филиала «Производство полиметаллов» АО «Уралэлектромедь», г. Кировград. проведена работа по математическому моделированию теплового режима печи-ковша для рафинирования черновой меди с использованием газовоздушной смеси.

По результатам прикладных исследований была разработана модель теплового состояния расплава меди при нагреве «сверху», создана конструкция крышки печи-ковша с тангенциальным расположением горелок для пилотной установки с донной продувкой. Проведены теплотехнические и гидрогазодинамические расчёты, предложены конструкции и тип горелок. Результаты проведённых исследований использованы для оценки теплового состояния печи-ковша в режиме «советчик мастера», а также в качестве базисных (отправных) на стадии разработки агрегатов печь-ковш различного назначения и технологий продувки "снизу" через пористые втулки.

профессор, к.т.н. Новокрещенов С.А. доцент, к.т.н. Гольцев В.А. аспирант Черемисин Д.Д. профессор, д.т.н. Жуков В.Г1. профессор, д.т.н. Швыдкий B.C.

Руководитель работы Исполнители:

II

и 1

Справка о техническом внедрении научно-исследовательской работы "Модернизация динамической системы охлаждения, оптимизация отбора тепла с поверхности слитка МНЛЭ-2,3" для ОАО "ММК"

УРДЛМАШЗАВОД

ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО УРАЛЬСКИЙ ЗАВОД ТЯЖЕЛОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

ДИРЕКЦИЯ ПО ПРОДАЖАМ

№ гее.1~ г-*

От 0 ?.03.2017

СПРАВКА О ТЕХНИЧЕСКОМ ВНЕДРЕНИИ

Научно-исследовательская работа «Модернизация динамической системы охлаждения, оптимизация отбора тепла с поверхности слитка МНЛЭ-2,3» выполнена ПАО «Уралмашзавод» в 2013...2015 гг. на площадке кислородно-конвертерного цеха ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» на основании договора № 890-020-1375/212278 от 31.07.2013.

В рамках выполнения НИР научными сотрудниками ПАО «Уралмашзавод» Л.В. Булановым, Д.Д. Черемисиным и Н А. Юровским была разработана система автоматического управления процессами охлаждения, разогрева и кристаллизации жидкой стали, направленная на повышение качества сляба и снижение негативного влияния на прокатную продукцию дефектов сляба, возникающих в процессе разливки. Внедренная система основана на математических моделях теплового состояния металла, гидродинамики расплава и модели кристаллизации.

При разработке и отладке математической модели были использованы результаты диссертационной работы Д.Д. Черемисина «Разработка математической модели теплового состояния металлического расплава», выполненной под научным руководством к.т.н. С.А. Новокрещенова.

Положительные результаты от внедрения в 2015 г. системы управления в производство были подтверждены результатами опытно-промышленных испытаний и двухсторонним актом между ОАО «ММК» и ПАО «Уралмашзавод». В настоящее время разработанная и внедренная система используется в кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» и доказала свою эффективность. В соответствии с условиями договора все права на данную систему принадлежат ПАО «Уралмашзавод».

Заведующий технической службой Дивизиона «Нестандартное, энергетическое оборудование»

ПАО «Уральский завод тяжелого машиностроения»

Служба заместителя технического директора

по конструкторским разработкам Вх. N8 ФА-1-1 ОТ РЗ 20'7 г.

А.А. Вяткин