автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Развитие теории и совершенствование технологии ошлакования футеровки кислородных конвертеров

На правах рукописи

Соколов Валерий Васильевич

Развитие теории и совершенствование технологии ошлакования футеровки кислородных конвертеров

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк — 2007

003160454

Работа выполнена на кафедре металлургии стали ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор,

заслуженный работник высшей школы Протопопов Евгений Валентинович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Бабенко Анатолий Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Дмитриенко Владимир Иванович

Ведущая организация1 ФГУП «ЦНИИЧермет им И П Бардина»

Защита состоится «ЛО » fl^TuSAfrdP 2007 г в^^ часов на заседании диссертационного совета Д 212 252 01 при ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу: 654007, г Новокузнецк Кемеровской обл, ул Кирова, 42, СибГИУ. Факс (3843) 46-57-92 E-mail: ds21225201@sibsiu ru.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Сибирского государственного индустриального университета

Автореферат разослан « 29 » сентября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д т н , доцент

Никитин А.Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Кислородно-конвертерный процесс по-прежнему является ведущим сталеплавильным процессом в мировом производстве высококачественной стали благодаря своим ресурсо- и энергосберегающим возможностям К числу особо важных последних достижений кислородно-конвертерной плавки следует отнести внедрение технологий нанесения шлакового гарнисажа на футеровку агрегата посредством раздувки азотными струями подготовленного конечного шлака с высоким содержанием (8-14 %) оксида магния Это позволило на ряде зарубежных металлургических предприятий достичь стойкости футеровки конвертеров до 20-30 тыс плавок и значительно сократить потребление дорогостоящих периклазоуглеродистых огнеупоров

Разработанная и внедренная в России технология выплавки стали под конвертерными шлаками, имеющими повышенное содержание М^О, с нанесением шлакового гарнисажа, дополнительным факельным торкретированием и подваркой футеровки обеспечивает в настоящее время стойкость конвертеров за компанию только 2500-3500 плавок В этой связи для кислородно-конвертерного производства России актуальными задачами сегодняшнего дня являются

- развитие теории, совершенствование существующих и изыскание новых вариантов повышения стойкости футеровки конвертеров путем нанесения шлакового гарнисажа с использованием специальных гарнисажных фурм, чтобы достигнутые показатели соответствовали достижениям зарубежной металлургической практики,

- развитие теоретических основ и прикладных аспектов разработки новой ресурсо- и энергосберегающей технологии ошлакования футеровки конвертеров с использованием специальных фурм, совмещающих операции раздувки подготовленного конечного шлака азотными струями и вертикального факельного торкретирования с подачей торкрет-масс на основе обожженных магнезита или доломита

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами хоздоговорных и госбюджетных НИР университета в рамках научно-технической программы «Производственные технологии», утвержденной Федеральным агентством по образованию РФ

Цель работы. На основе теоретических и экспериментальных исследований в новых направлениях гидрогазодинамических и тепломассообменных закономерностей процесса нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования футеровки конвертеров найти эффективные пути совершенствования известных и разработки новых энерго- и ресурсосберегающих технологических ,.ч вариантов продления срока службы футеровки конвертеров и фурменных уст- \ ройств для их реализации Л

Научная новизна. С использованием усовершенствованных вариантов установок и методик низкотемпературного моделирования впервые получена достоверная информация об особенностях структуры и поведения зон взаимо-

действия многоструйного дутья с шлаковой ванной малой высоты, в диапазоне управляющих воздействий (расход азота и высота фурмы при выбранной конструкции наконечника с одно- и двухрядным расположением сопел) при обеспечении пробоя газовыми струями ванны жидкого шлака с образованием отраженных от днища обратных газошлаковых потоков и направленным брызговы-носом на различные горизонты футеровки конвертера

На основе низкотемпературных экспериментов и численного моделирования гидрогазодинамических и тепломассообменных процессов, сопровождающих ошлакование и факельное торкретирование футеровки большегрузных конвертеров, разработаны новые технологические варианты продления срока службы футеровки, в том числе

- вариант раздувки шлака азотными струями через специальную фурму с двухрядным расположением сопел в наконечнике, когда центральной группой направленных вниз основных струй, формирующихся соплами Лаваля, осуществляется раздувка подготовленного конечного шлака, а периферийной группой направленных вверх струй, истекающих из цилиндрических сопел в сторону футеровки верхнего конуса конвертера, обеспечивается отражение брызг шлака от ствола фурмы с направлением последних на верхние горизонты футеровки агрегата,

- вариант ремонта футеровки с использованием специальной фурмы, совмещающей операции раздувки конечного шлака сверхзвуковыми азотными струями и факельного торкретирования с нанесением на стены конвертера дешевых торкрет-масс, принимающих участие в процессе формирования шлака последующей плавки

Разработана методика проектирования новых конструкций фурм исключительно для раздувки шлака, а также комбинированных торкрет-фурм, совмещающих операции нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования футеровки конвертера

Практическая значимость и реализация результатов. Полученные в работе научные результаты использованы для совершенствования технологии горячих ремонтов футеровки 160 и 350-т конвертеров ОАО «ЗападноСибирский металлургический комбинат» посредством нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования

Разработанные технологические рекомендации, конструкции фурменных устройств для раздувки шлака и факельного торкретирования внедрены в промышленную эксплуатацию, что позволило повысить стойкость футеровки 160-т до 4500 плавок и 350-т конвертеров до 3260 плавок и получить годовой экономический эффект 22070,8 тыс. руб, в том числе с долевым участием автора 5517,7 тыс руб

Предмет защиты и личный вклад автора На защиту выносятся основные положения, представляющие научную новизну и практическую значимость

- результаты теоретического обоснования технологии нанесения шлакового гарнисажа на поверхность футеровки конвертера,

- результаты низкотемпературного моделирования различных режимов ошлакования футеровки конвертеров путем направленной раздувки шлакового расплава азотом через фурмы с одно- и двухрядным расположением сопел,

- теоретические и технологические положения новых способов горячего ремонта футеровки большегрузных конвертеров с использованием фурм, приспособленных исключительно для нанесения шлакового гарнисажа, а также комбинированных торкрет-фурм, выполняющих операции раздувки шлака и факельного торкретирования,

- результаты численного моделирования гидрогазодинамических и теп-ломассообменных процессов, сопровождающих ошлакование и факельное торкретирование футеровки конвертера,

- методика проектирования новых конструкций фурменных устройств для раздувки шлака с двухрядным расположением сопел в наконечнике, а также комбинированных торкрет-фурм, предназначенных для раздувки шлака и факельного торкретирования,

- результаты отработки технологии нанесения шлакового гарнисажа и торкретирования футеровки 160-т и 350-т конвертеров

Автору принадлежит разработка технологических вариантов горячих ремонтов футеровки конвертеров с использованием фурм с двухрядным расположением сопел для нанесения шлакового гарнисажа и комбинированной торкрет-фурмы, выполняющей функции раздувки конечного шлака и факельного торкретирования футеровки, разработка методики проектирования фурм для раздувки шлака и факельного торкретирования, результаты обработки и обобщения данных экспериментов и численного моделирования технологии нанесения шлакового гарнисажа и торкретирования футеровки большегрузных конвертеров

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на У1-1Х Международных конгрессах сталеплавильщиков (Россия, 2000-2007 гг), X, XI Международной конференции «Теория и практика сталеплавильных процессов (г Днепропетровск, Украина, 2002, 2005 г ); Международной научно-практической конференции «Металлургия России на рубеже XXI века» (г Новокузнецк, Россия, 2005 г), научно-методической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения ученого-металлурга Меджибожского М Я «Современные проблемы производства стали и управление качеством подготовки специалистов» (г Мариуполь, Украина, 2002 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, из них 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов кандидатских и докторских диссертаций Получено 4 патента России на способы нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров и устройства для их осуществления

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех разделов, общих выводов, списка использованных источников из 148 наименований, приложения и содержит 149 страниц текста, 43 рисунка, 12 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, отражены научная новизна и практическая значимость полученных результатов с их публикацией и апробацией, отмечен личный вклад соискателя

1 Современное состояние теории и технологии ремонта футеровки

конвертеров с нанесением шлакового гарнисажа

Проанализированы теоретические и практические аспекты использования магнезиальных шлакообразующих материалов в конвертерной плавке, влияния шлакового и дутьевого режимов конвертирования с применением магнезиальных флюсов на технологические показатели плавки Выполнен анализ преимуществ и недостатков реализованных способов нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров путем раздувки конечного шлака Применительно к сырьевой базе черной металлургии России определены основные направления теоретических и прикладных исследований по совершенствованию технологии ремонтов футеровки конвертеров нанесением шлакового гарнисажа и факельным торкретированием, а именно

— получить недостающую на сегодняшний день информацию о гидрогазодинамических и тепломассообменных процессах в полости конвертера при раздувке шлака и факельном торкретировании футеровки, технологических особенностях предварительной подготовки конечного шлака, режимов раздельного и совместного нанесения шлакового гарнисажа и торкрет-покрытия, физико-химических и минералогических свойствах конечных конвертерных шлаков и образцов гарнисажного слоя,

- разработать на основе проведенных теоретических исследований, данных физического и математического моделирования гидрогазодинамических и тепломассообменных закономерностей нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования футеровки конвертеров более эффективные технологические варианты продления срока службы футеровки агрегатов и фурменных устройств для их реализации,

- выполнить анализ технологической и технико-экономической эффективности выплавки стали в 160-т и 350-т конвертерах с использованием предложенных технологий горячего ремонта футеровки агрегатов и конструкций фурменных устройств

2 Моделирование и оптимизация различных режимов ошлакования

футеровки конвертеров путем направленной раздувки шлакового

расплава газовыми струями

Оптимизация параметров процесса нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера потребовала более детального рассмотрения основных этапов процесса, а именно

— разбрызгивания шлака и образования под действием газовых струй капель шлака,

- перемещения капель шлака в полости конвертера по определенной траектории,

— сцепления капель шлака с поверхностью футеровки конвертера

С использованием теории подобия получены три безразмерных комплекса, определяющие процесс нанесения гарнисажа на поверхность футеровки, связанные с известными критериями подобия

р «з Ре5

П| = Яе'1, (1) (2) (3)

где Яе = —- число Рейнольдса, XV е = —— число Вебера, Рг=—- число

V а л¡gi

Фруда

На исследуемый процесс оказывают также влияние симплексы Нс=Ьс/с1с -относительная высота фурмы, - относительная глубина шлака,

Ор=с1р/<1с - относительный диаметр конвертера, Рш=рш/рг - относительная плотность шлака, Кш=уш/уг - относительная вязкость шлака, 2=ат_ш/ош - относительная поверхностная энергия, Ьс - расстояние от среза сопла до поверхности шлакового расплава, м, с1с - диаметр сопла, м, Ьш - глубина шлаковой ванны, м; (1Р ~ диаметр конвертера, м, рш, рг - плотность шлакового расплава и газа соответственно, кг/м3, от.ш- коэффициент межфазного натяжения, Н/м; сгш - коэффициент поверхностного натяжения шлака, Н/м2, % - ускорение свободного падения, м/с2, уш, V,. — кинематическая вязкость шлака и газа соответственно, м/с2

С учетом отмеченных особенностей зависимость относительной массы нанесенного на поверхность футеровки шлакового гарнисажа от определяющих критериев представляется соотношением

Мф=А Яе"' Рг"> р"ш> Нш, (4)

где Мф = тф/тш1) - безразмерная масса гарнисажа, тф - то же, в натуральном

3

масштабе, кг, ш® = рш я/4 с1р Ьш - масса конечного конвертерного шлака, кг,

А и п, - постоянные

После соответствующих преобразований уравнение (4) приведено к более простой форме

м а_ н^ Ке„„ т> (5)

Ф Шш0 N.. аш ) I яе]

в которой единственной величиной, не поддающейся предварительной оценке,

ь /

является размерный коэффициент А Здесь Яе2 = 0,334 —

число Рейнольдса, соответствующее моменту начала устойчивого разбрызгивания шлака, пт я 0,75 - показатель степени, меняющийся в зависимости от гидродинамических условий в пределах 0,6-0,9; т - время обработки, мин

7

Р?

Выполненный расчет значений оптимального расхода азота через сопло (Чопт) на раздувку шлака через штатную 4-х сопловую фурму (с!с =0,054 м) для 350-т конвертеров ОАО «ЗСМК» при различных Ьс и пт=0,7-0,8 показал (таблица 1), что цопт соизмерима с фактическими скоростями продувки, которые, в свою очередь, заведомо обеспечивают устойчивое разбрызгивание жидкого шлака (те я > яг) В данном случае

Чг2=0,23М<4 Я*, (6)

ЧГ" = 0,23 Ч7(1-пв), (7)

где (] - величина масштаба объемной скорости газа для процессов разбрызгивания жидкости

Рш ¿1 ьг2)ш, (8)

Таблица 1 - Вероятные пределы изменения величины я01гг 4-х сопловой фурмы при различных значениях 11с

Ис, м Яг, м7мин я о,гт, м3/мин при пт

0,70 0,75 0,80

0,5 22,56 75,2 90,2 112,8

КО 39,28 130,9 157,] 196,4

1,5 54,33 181,1 217,3 271,6

2,0 68,39 228,0 273,6 342,0

2,5 81,76 272,5 327,0 408,8

Для приближенной оценки скорости нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера получено соотношение

ат

= 20

Н»

Яг

1-

Зе1

Яг

,с

(9)

Оценка максимальной высоты нанесения гарнисажа по уравнению (10) дает значения

Ьшах

гр

; г —- « г Р г Р

¡Зм (2 4м),

(10)

где г„ - радиус цилиндрической части конвертера, м, Ьл и гл - глубина и радиус кратера в шлаковой ванне, м

Величина И ^соответствует приблизительно трети высоты рабочего

пространства агрегата, что безусловно указывает на целесообразность создания специальных конструкций дутьевых устройств для нанесения шлакового гарнисажа на более высокие горизонты рабочего пространства

Исходя из накопленного опыта и определенных закономерностей формирования и износа шлакового гарнисажа применительно к условиям работы 3508

т конвертеров ОАО «ЗСМК», на первом этапе выполнили разработку и совершенствование продувочных устройств и режимов раздувки шлака В наиболее приемлемом по технологическим соображениям варианте предусматривались

- обеспечение соответствия конструктивных параметров наконечника гарнисажной фурмы (число, форма и размеры сопел, расположение и угол наклона их к вертикали) параметрам (давление и расход) подачи азота,

- разработка и совершенствование специальной конструкции фурмы с двухрядным расположением сопел в наконечнике, когда центральная группа направленных вниз основных струй, формирующихся соплами Лаваля, раздувает шлак (рисунок I), а периферийная группа направленных вверх струй, истекающих из цилиндрических сопел в сторону стен конвертера, обеспечивает

подъем брызг шлака на значительную высоту и направленное их отражение от ствола фурмы на футеровку конвертера

С привлечением известных моделей взаимодействия газовых струй с жидкостью было выполнено инженерное обоснование определяющих параметров дутьевого режима ошла-кования футеровки конвертеров при многоструйной раздувке шлака через фурму с двухрядным расположением сопел в наконечнике (рисунок 1)

Учитывая сложность проведения прямых производственных экспериментов предварительно выпол-

„ , нили низкотемпературное и числен-

Рисунок 1 - Идеальная схема раздув' г ^ ное моделирование гидрогазодина-ки шлака с целью нанесения шлако- '

, мических процессов нанесения шла-

вого гарнисажа на футеровку т.

к 447 к ' кового гарнисажа Низкотемператур-

ное моделирование вели с использованием двух моделей лабораторных конвертеров с профилем рабочего пространства 350-т агрегатов ОАО «ЗСМК» в масштабе 1 20 Первая плексигласовая модель конвертера предназначалась для исследования особенностей макрофизических явлений, сопровождающих процесс взаимодействия многоструйного дутья с жидкой ванной, а также изыскания оптимальных вариантов организации зон взаимодействия с направленным брыз-говыносом капель жидкости на стены агрегата В качестве жидкости, моделирующей шлак, использовался подкрашенный красной гуашью жидкоподвиж-ный крахмальный клейстер, а в качестве азотного дутья - сжатый воздух Процесс раздувки крахмального клейстера фиксировался цифровой видеокамерой в различных ракурсах Вторая (разбираемая) металлическая модель конвертера (жесть) позволяла при нагреве и продувке жидкого парафина сжатым воздухом сохранять и изучать геометрию и особенности намороженного на стенки и

ствол фурмы слоя

Для продувки жидкой ванны с организацией направленного брызговыно-са на стены конвертера использовали модельные фурмы в масштабе 1 20 к промышленным с разными наконечниками при одно- и двухрядном расположении сопел (рисунок 2)

Динамическое подобие в дутьевом режиме модели и образца обеспечивали путем соблюдения равенства соотношений-

'-■ COSCt° П" = idem, H<j/dKp = idem, do/Du = idem, (11)

m* g

где i" - импульс азотной струи, кг м/с2, ав - угол наклона сопел к вертикали фурмы, град, пл - число сопел в наконечнике, тж=кк рж F* h» - масса жидкости, кг, рж - плотность жидкости, кг/м3, F* - площадь поверхности жидкой ванны, м2, h* - глубина жидкой ванны, м, кк - коэффициент, учитывающий форму днища конвертера, g - ускорение свободного падения, м/с2, Нф - высота фурмы над уровнем ванны, м, Du - диаметр цилиндрической части рабочего пространства конвертера, м

А-А A-A А-А А-А

Рисунок 2 - Конструктивные параметры наконечников фурм с размерами dк=16,3 мм и d0=9,2 мм а) 4-х сопловый ^вх=3,1 мм, <Лкр=2,7 мм, с!ВЬ1Х=3,4 мм, 1Д=1,1 мм, 13=5,5 мм, а=15°, do=6мм), б) 5-ти сопловый (<1ВХ=2,0 мм, с1кр=1,7 мм, ¿вых=2,3 мм, 1д=1,7 мм, 13=5,5 мм, а=15°, с!о=8мм), в) 6-ти сопловый (с1и=1,3 мм, 1Ц=5,5 мм, а=15°, до=8мм, а=6 мм, в=8 мм), г) 12-ти сопловый (dвx=2,0 мм, ¿кР=1,7 мм, йы,1Х=2,3 мм, 1Д=1,7 мм, 13=5,5 мм, dц=3,5 мм, а=18°, (р=14°, р=60°, <1о=6мм)

С учетом соотношения (11), расход газа на одно сопло м3/с) наконечника модельной фурмы определялся из выражения

У, =

Р£ Рг 111 ж

,' Рг ' Рга

(12)

■здесь Рч, - плоишь критического сечения сопла .Лаваля, м~; ' — штрих откосится к модели.

В ходе экспериментов на первой модели конвертера с использованием различных наконечников фурм (рисунок 2) были установлены два основных режима (рисунок 3) взаимодействия газовых струй с жидкой ванной крахмального клейстера глубиной, соответствующей количеству оставляемого конечного шлака.

Согласно первого режима взаимодействия (рнсунок 3, а) раздувка шлака реализуется при внедрении струй в жидкость на глубину, не превышающую величину Ьщ (рисунок I), в то время как при втором режиме (рисунок 3, б) происходит пробой струями слоя шлакового расплава. Несомненно, что второй режим взаимодействия многоструйного дутья с жидкой ванной малой высоты (рисунок 3. б) когда в рассматриваемом диапазоне величин С?,.. Н ^, «в происходит пробой струями столба жидкости* с образованием отраженных от днища обратных газовых потоков, формирующих зону взаимодействия из обособленных или соприкасающихся эллипсовидных кратеров. Такой режим является основным в практике раздувки шлака с целью нанесения гарнисажа на футеровку конвертера В данном случае диаметр основания обособленного кратера на днище конвертера (рисунок 3, б) практически совпадает с диаметром подаваемой наклонной струи на этом уровне, а обратный газовый поток вызывает перемещение по поверхности кратера в направлении большой оси волн с развитием брызгоуноса по механизму Тг'1 подрезания гребней волн с возникновением и разрушением крупных всплесков, особенно на возвышающейся периферийной части кратеров. Зона максимального брьпговыноса из обособленного кратера в плане (рисунок 3, б), сосредоточена на стороне воздействия отраженного потока газа на жидкость, т.е. в ближнем к стене конвертера полуобъеме эллипсовидного кратера.

Раздувка жидкой ванны с использованием 5-ти и 6-ти сопловых наконечников (рисунок 2), как было установлено, сопровождалась образованием

Рисунок 3 - Схемы взаимодействия [-азовых струй со шлаковой ванной при использовании 4-х соплового (а, 6) и 12-ти соплового (в) наконечников: I - конвертер; 2 - фурма; 3 - шлаковая ванна; 4 - основание эллипсовидного кратера.

более расширенных зон направленного брызговыноса, в том числе на цапфенные зоны, с повышением расхода газа Вместе с тем необходимо учесть, что при одинаковых значениях общего расхода газа и высоты фурмы над ванной увеличение количества сопел в наконечнике сопровождается снижением удельного давления струи на жидкость, что вызывает необходимость большего снижения высоты фурмы над ванной (вплоть до минимально возможного) с целью обеспечения гарантированного достижения каплями крахмального клейстера верхних горизонтов футеровки конвертера Следовательно, в реальных условиях число сопел в наконечнике фурмы, приспособленной только для раздувки конечного шлака, должно быть в строгом соответствии с расположением фурмы над уровнем ванны при максимально возможном расходе газа на раздувку шлака Если предусматривать максимальное нанесение шлакового гарнисажа на цапфенные, наиболее трудно восстанавливаемые зоны футеровки конвертера, то более эффективной конструкцией наконечника является 6-ти сопловый (рисунок 2, в), на торце которого в две стороны в направлении цапф расположены по три сопла с углом в плане, обеспечивающим объединение внешних границ кратеров

При использовании 12-ти соловых наконечников (рисунок 2, г) с двухрядным расположением сопел в однопоточной фурме был достигнут наиболее благоприятный режим раздувки крахмального клейстера с точки зрения направленного брызговыноса на футеровку, значительного снижения выноса капель жидкости на ствол фурмы и из горловины конвертера В данном случае посредством струй, формируемых четырьмя, расположенными под углом аосН=12 и 15 град соплами Лаваля, осуществлялась основная раздувка шлака с направленным на стены брызговыносом из пределов соприкасающихся внешними границами кратеров эллипсовидной формы, а с помощью восьми дополнительных струй, создаваемых цилиндрическими соплами с углом наклона Р=45, 65 и 80 град, производился своеобразный отдув капель жидкости от ствола фурмы с подъемом, разгоном и направлением их на стены конвертера

В серии экспериментов на второй модели удалось подтвердить установленные оптимальные дутьевые режимы при раздувке парафина с использованием предложенных конструкций наконечников (рисунок 2) При переносе получении х данных с модели на 350-т конвертер оптимальный диапазон изменения высоты фурмы (рисунок 4) со штатным 4-х (рисунок 2, а) и предлагаемым 12-ти сопловыми (рисунок 2, г) наконечниками составляет 1,0-2,2 и 1,0-1,5 м соответственно

Добиться значительного повышения эффективности ошлакования верхней конусной части футеровки конвертера и предотвратить образование шлаковой настыли на стволе фурмы можно при использовании 12-ти соплового наконечника с условием повышения интенсивности подачи азота до 1000-1100 м3/мин

Рисунок 4 - Зависимость относительной массы тп1т„ нанесенного на конусную (А Нк/Нра6=0,32) и цилиндрическую (Б Нц/Нра6=0,54) части рабочего пространства конвертера гарнисажа из парафина от высоты фурмы, цифры у кривых - значение параметра динамического подобия Кд> штриховыми линиями выделена область оптимального изменения высоты фурмы над ванной в процессе раздувки шлака, а - 4-х сопловый наконечник, б - 12-ти сопловый наконечник

Обработка материалов низкотемпературного моделирования по известной схеме с использованием рис 1 показала, что

- переход от первого (Ьк < Ьш) по второму (Ь„ > Ьш) режиму взаимодействия многоструйного дутья со шлаковой ванной описывается уравнением

/ ^ 149

НА „ / Х'г

— =243,2

га,

g

(13)

где суммарный импульс основных (о) газовых струй, истекающих из со-

пел Лаваля (л), кг м/с2,

- при раздувке шлака во втором режиме взаимодействия максимальный диаметр одиночной зоны взаимодействия на поверхности шлака (Ок) определяется согласно выражения

( ,0

= 1,38

те

н

ф

Рш 8 н;

угш

ф

(14)

а общий диаметр зоны взаимодействия (Э^щ) из соотношения

/ \0,63

Ообщ=9,7Нф

(1 + Ьш 18<)+с10 + (Нф + Ьш>ё^ (15)

где импульс одиночной газовой струи из сопла Лаваля, кг м/с ,

- значения рабочей высоты фурмы (Нфаб) над уровнем днища конвертера находится из уравнения

\0,Ю5

- более интенсивный брызговынос объемов шлака на футеровку конвертера обеспечивается, когда общий диаметр (Оо6ш) образуемой зоны при данной

рабочей высоте фурмы (Н^аб) и интенсивности подачи азота на раздувку шлака (С?м2, м3/мин) превышает по величине внутренний диаметр горловины конвертера (Вг)

При проектировании для раздувки шлака специальной гарнисажной фурмы с двухрядным расположением сопел в наконечнике (рисунок 1 и 2, г) дополнительное максимальное число цилиндрических сопел, направленных вверх под углом 3 к горизонтали фурмы, определяется из заданного перераспределения азотных потоков с учетом создания плотной газовой завесы, отражающей на конусную часть конвертера шлаковые капли. Угол наклона цилиндрических сопел к горизонтали фурмы (Р) и расстояние по стволу фурмы между ярусами основных и дополнительных сопел (Ня) в оптимальном варианте выбираются с расчетом соприкосновения верхних границ газовых струй с горловиной конвертера (рисунок 1)

3 Разработка, исследование и совершенствование технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку большегрузных конвертеров ОАО «ЗСМК».

При отработке и обосновании технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку 160-т конвертеров предварительно использовали математическое моделирование процесса

Выполненное на основе разработанной математической модели численное моделирование гидродинамических (рисунок 5) и теплообменных процессов при продувке шлакового расплава азотными струями с нанесением шлакового гарнисажа позволило определить расположение и параметры намороженного шлакового слоя на поверхности футеровки конвертера и стволе раздувоч-ной фурмы (рисунок 6) в зависимости от режима продувки

Полученная информация использовалась при отработке технологии горячего ремонта футеровки конвертеров В результате выполненных исследований физико-химических, петрографических и минералогических свойств конвертерных шлаков и образцов гарнисажного слоя отработаны рациональные приемы (таблица 2) двухстадийной подготовки конечного шлака (8102=13,57-15,21 %, СаО= 38,67-44,78 %, РеО=25,15-28,68 %, №^0=5,06-7,25 %, МпО=3,85-7,98 %, А1203=1,60-1,82 %, 8=0,12-0,14 %, Р205=2,53-3,08 %) при присадке извести и доломита Как установлено, для подготовки шлака к раздувке на рабочую поверхность футеровки (снижения его реакционной способности и загущения) осуществляется присадка 2,5-3,5 т извести и доломита и 0,75-1,5 т углеродсо-держащих (антрацит) материалов в зависимости от содержания углерода и марганца в металле на повалке

» У 30 5 И 5

V Ж Д. V,»«.

Рисунок 5 - Гидродинамическая картина в полости конвертера а - на начальном этапе продувки, б - на этапе подъема жидкого шлака вдоль стенки агрегата, в - на этапе сползания части шлака вдоль стенки агрегата

Левая часть поля скоростей газо-шлаковой среды (длинные стрелки) и шлака (короткие стрелки); цифры - объемные изоконцентрации шлака Правая часть - вертикальные составляющие скоростей газо-шлаковой среды в целом

Затем шлаковый расплав перемешивают азотной (азотно-кислородной) смесью, после чего раздувают азотом, подаваемым через верхнюю 5-ти сопловую (<1^=0,035 м, сс'=20 град) с расходом 400-600 м3/мин

Установлено, что в зависимости от состава конечного шлака и присадки дополнительных материалов кальциопериклаз может быть представлен либо

периклазом с изомерной примесью (до 20 %) извести, либо известью с изоморфной примесью пе-риклаза (до 40 %), зональным нарастанием извести на периклазовое ядро или пойкилитовым вро-стком одного минерала в другой Кристаллы бре-дигита-ларнита, образующие скелетно-дендритную структуру вместе с кальциоперикла-зом также являются основной огнеупорной составляющей гарнисажа При охлаждении нанесенного на футеровку конвертера шлакового расплава бредигит частично превращается в ларнит, оставшиеся глобулярные скелетные кристаллы бредигита-ларнита регенерируются за счет нарастания ларнита. По такому механизму создается огнеупорная арматурная масса гарнисажа, составляющая от 60 до 70 % его объема.

В случае использования магнезита для подготовки шлака, последний следует вводить в уже загущенный шлак, чтобы на второй стадии сформировались тугоплавкие, армирующие минеральные компоненты гарнисажного шлака, такие как остаточные частицы периклаза, новообразованные кристаллы, магнезиовюстита, магнезиальные шпинелиды и бра-унмиллериты и низкожелезистый монтичеллит

Рисунок 6 - Изменение толщины намороженного шлакового гарнисажа по высоте футеровки конвертера (1) и по высоте ствола фурмы (2)

Таблица 2 — Технологические режимы нанесения шлакового гарнисажа в 160-т конвертерах ККЦ №1

Содержание в металле перед выпуском, % Подготовка шлакового расплава Ориентировочное кол-во предварительно скачиваемого шлака, % Расход технологического газа для нанесения шлакового гарнисажа, м3/мин

С Мп присадка извести и доломита, т присадка углерод-содержащих материалов, т соотношение состава газовой смеси, Ог/Мг Продолжительность перемешивания, мин

<0,06 до 0,06 - 0,75-1,5 1/0,4 0,25-0,5 30 400-600

0,07-0,13 1/0,6

0,14 и более 1/0,8

0,060,12 до 0,08 2,5-3,5 0,75-1,5 1/0,4 1,0-1,2 30 400-600

0,09-0,15 1/0,6

0,15 и более 1/0,8

>0,12 до 0,12 2,5-3,5 - 1/0,4 0,5-1 0 30 400-600

0,13-0,17 1/0,6

0,18 и более 1/0,8

Интенсивное ошлакование футеровки в начале кампании с повышенной частотой операций замедляет ее активное обезуглероживание и ускоряет коксование рабочей зоны изделий, что позволяет уменьшить износ футеровки рабочего слоя и снизить затраты материалов на горячие ремонты Для повышения эффективности операции торкретирования доломитовой массой целесообразно наносить своеобразную «подложку» под торкретслой путем ошлакования футеровки при корректировке расхода кислорода в соответствии с содержанием углерода в торкретмассе За счет внедрения технологии нанесения шлакового гарнисажа в условиях работы 160-т конвертеров ККЦ № 1 достигнуто общее снижение операций торкретирования на ~ 16 % и частоты подварок на ~ 20 %, снижение скорости износа огнеупоров рабочего слоя футеровки в зоне максимального износа на ~ 24 % и расхода торкретмассы на 1,2-1,8 кг/т стали

а б н где

Рис 7 Характерная гидродинамическая картина в полости конвертера при продувке азотом шлакового расплава через двухрядную фурму Фурма г, д, е - 4 сопла Лаваля (с1кр=0,054 м, а=15°), расход газа <31=693 м3/мин, а, б, в - 8 сопел, расход газа СЬ=107 м3/мин, а и б - при 0=35° и <1ц=0,015 м, в и г - при 0=35° и ¿ц=0,03 м, д - при Р=60° и (¡„=0,015 м, е - при Р=60° и <3Ц=0,03 м

Результаты аналитических исследований, низкотемпературного моделирования и оптимизации различных режимов нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера показали, что к числу перспективных направлений относится вариант раздувки шлака (рисунок 1) азотными струями через фурму с двухрядным расположением сопел Предварительно, учитывая сложность проведения прямых экспериментов на 350-т конвертерах и варьирования конструкции наконечника, реализоаали численное моделирование гидродинамических процессов при раздувке шлака по предложенному варианту (рисунок 1)

Разработанная математическая модель при описании среды газ-шлаковый расплав основывается на концепции взаимодействующих и взаимопроникающих континуумов с использованием общего подхода к описанию теплофизиче-ских процессов в многофазных средах, использованного раннее Математическая модель была применена для исследования зависимости гидродинамических явлений в конвертере от изменяемых технологических параметров, таких как расход нейтрального газа, углы наклона сопел верхнего и нижнего рядов к оси симметрии конвертера и соотношение их суммарных площадей поперечных сечений (рисунок 7)

Полученная информация (рис 7) была использована при проектировании промышленной конструкции двухрядной гарнисажной фурмы (таблица 3, рисунок 8)

Таблица 3 - Параметры двухрядной гарнисажной фурмы

№ п/п Наименование параметра Значение параметра

1 Внешний диаметр фурмы, м 0,325

2 Давление азота перед подводящим гибким шлангом, МПа 1,1-1,5

3 Давление азота перед сопловым блоком фурмы (расчетное), МПа 0,9

4 Расход азота на основные сопла (СЮ, м3/мин До 1200

5 Количество основных сопел Лаваля, шт 4

6 Диаметр основных сопел в критическом сечении (с1ко), м 0,054

7 Расход азота через дополнительные сопла (СЬ), м^/мин До 150

8 Количество дополнительных цилиндрических сопел, шт 8

9 Диаметр цилиндрических сопел ((!„), м 0,015

10 Материал сопел в сопловом блоке 1Х18Н9Т

Отработанная и внедренная технология раздувки шлака с использованием двухрядной фурмы (рис 8) позволила формировать шлаковый гарнисаж, предохраняющий от значительного износа рабочий слой футеровки, на более высоких горизонтах рабочего пространства агрегата, причем толщина наносимого шлакового покрытия в верхней конусной части составляла 15-20 мм и 30-50 мм в цилиндрической части конвертера

а) б) в)

Рис. 8. Двухрядная 12-ти сопловая головка фурмы для нанесения шлакового гарнисажа на футеровку 35От конвертера: 1 - сопла Лаваля; 2 — цилиндрические сопла.

Для обеспечения высокой стойкости футеровки 160-т и 350-т конвертеров в качестве одного из основных технических решений была использована разработанная комбинированная футеровка рабочего слоя из периклазоуглероди-стых огнеупоров. Схема футеровки секторов в цилиндрической части агрегата предусматривает выполнение кладки дифференцировано по толщине и свойствам огнеупоров, обеспечивая тем самым вертикальное и горизонтальное зонирование кладки для достижения равностойкости огнеупорной кладки и гарнисажа различных участков футеровки агрегата. Секторы футеровки в зоне цапф выполняли из огнеупоров разной длины, тем самым обеспечивая кладку ступеньками-уступами Такая конструкция обеспечивает в течение всей продолжительности работы футеровки «зубчатый» профиль огнеупорной кладки в зоне цапф, что создает благоприятные условия для удержания и формирования защитного шлакового гарнисажа на поверхности футеровки. При этом огнеупоры с меньшей устойчивостью к воздействию шлаковой коррозии защищаются шлаковым гарнисажсм большей толщины.

Мри таком способе кладки в конце кампании достигается более равномерный износ и наибольший эффект по снижению удельного расхода огнеупоров.

Переход на использование периклазоуглеродистых огнеупоров (ПУПК, ПУСК) по сравнению с периклазоизвестковой футеровкой (ПИБС-75), отработка режимов нанссения шлакового гарнисажа и торкрет-масс, подварки футеровки позволили вдвое снизить удельные эксплуатационные расходы на поддержание футеровки в рабочем состоянии. В целом по кампаниям удельный расход огнеупоров составил 2,94 кг/т стали против 6,34 кг/т (с использованием ПИБС-75), что несмотря на существенную разницу в стоимости периклазоуглеродистых и п ери кл аз о и з вест к о в ы х огнеупоров позволило обеспечить снижение затрат на огнеупоры с 40.20 до 38,66 руб/т.

Разработка и внедрение мероприятий по совершенствованию эксплуатации ремонтов футеровки позволили довести стойкость 160-т конвертеров до 4500 плавок и 350-т конвертеров до 3260 плавок.

4 Разработка энергосберегающей технологии ремонта футеровки конвертеров с использованием торкрет-фурмы, совмещающей операции раздувки шлака и факельного торкретирования

В условиях ККЦ К» 2 ОАО «ЗСМК» дополнительно к раздувке шлака используется факельное торкретирование футеровки через вертикальную торкрет-фурму, поэтому наиболее целесообразно ремонт футеровки конвертеров осуществлять с использованием специальной фурмы, совмещающей операции нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования (рисунок 9) Такая фурма позволит

- при необходимости только раздувать конечный шлак основными азотными струями, истекающими из сопел Лаваля торцевого наконечника, при этом предотвращать забивание боковых торкрет-сопел и образование шлакового гарнисажа на стволе фурмы, подавая незначительное количество нейтрального газа через торкрет-сопла,

- выполнять первоначальную раздув-ку шлака с нанесением шлакового гарнисажа на стены конвертера, те наносить как бы грунтовку под торкрет-слой, формируемый в последующем факельным торкретированием с использованием дешевых материалов,

- реализовать при соответствующей конструкции наконечника торкрет-фурмы одновременно операции ошлакования нижней части футеровки конвертера и торкретирования верхней

В соответствии с разрабатываемыми вариантами технологии горячего ремонта футеровки конвертера важным являлось получение информации о процессах тепло- и массообмена между предварительно нанесенным на футеровку конвертера шлаковым гарнисажем и воздействующим на него высокотемпературным факелом подаваемой торкрет-массы Данная информация была получена путем численного моделирования с использованием разработанной математической модели сопряженных гидродинамических и тепломассопереносных процессов в полости конвертера и его футеровке в период факельного торкретирования При этом изучалась динамика газовой фазы и торкрет-массы, перенос ее компонентов — огнеупорной составляющей и топлива (кокса) с учетом его горения и динамики

Рисунок 9 - Схема ремонта футеровки 350-т конвертера с использованием фурмы, совмещающей операции раздувки шлака и факельного торкретирования

1 - конвертер, 2 - торкрет-фурма, 3 — шлаковая ванна, 4 -азотные струи, 5 - торкрет-факел

образующегося факела, а также тегтлоперекос в полости конвертера, торкрет-покрытии, шлаковом гарнисаже и футеровке конвертера, Расчеты с использованием предложенной модели продемонстрировал и качественную адекватность полученных результатов сложившимся представлениям о течении процесса факельного торкретирования, что позволяет с се помощью метолом численных экспериментов выявлять параметры, наиболее значимые для изучаемого процесса.

С использованием полученных данных была разработана и внедрена для проведения горячих ремонтов футеровки 350-т конвертеров комбинированная торкрет-га рнисажная фурма (рисунок 10).

а) б) Рисунок 10 - Конструкция (а) и фотографии (б) наконечника комбинированной торкрет-гарнисажнон фурмы:

1 - головка с соплами для нанесения шлакового гарнисажа; 2 боковые торкрет-сопла.

Фурма состоит из пяти концентриЧЫО входящих одна ы дру|ую цельнотянутых стальных труб, образующих тракты подвода торкрет-массы, кислорода на торкретирование, гиота на раздувку конечного шлака с целью формирования

шлакового гарнисажа, подвода и отвода охлаждающей воды Раздувка шлакового расплава осуществляется азотными струями, формируемыми 4-мя соплами Лаваля (<Зкр=0,052 м), размещенными в цельноточенной водоохлаждаемой головке под углом 20° к вертикальной оси фурмы Факельное торкретирование боковой поверхности конвертера осуществляется путем организации 16-ти торкрет-факелов, истекающих из 16-ти торкрет-сопел типа «труба в трубе», размещенных в четыре яруса по высоте фурмы в четырех 4-х сопловых блоках При этом оси сопел каждого последующего яруса смещены относительно друг друга на 45° с расстоянием между ярусами 0,2 м В каждом торкрет-сопле подача торкрет-массы осуществляется через цилиндрическое сопло диаметром 0,058 м, а кислорода через концентричное сопло - зазор шириной 0,004 м.

Фурма обеспечивает расход торкрет-массы до 1500 кг/мин при подаче кислорода до 450-500 м3/мин на горение топлива (кокса 20-30 % в торкретг-массе) и азота 800-1200 м3/мин на раздувку шлака Расход охлаждающей воды составляет 300-350 м3/час

С использованием комбинированной торкрет-гарнисажной фурмы исследовали четыре варианта технологии ремонта и защиты футеровки 350-т конвертеров (таблица 4)

1 — формирование гарнисажа из специально подготовленного конечного шлака с последующим торкретированием футеровки факельным способом,

2 - торкретирование футеровки конвертера факельным способом с последующим формированием гарнисажа путем раздувки конечного шлака,

3 - формирование гарнисажа из специально подготовленного конечного шлака проведенной плавки,

4 - торкретирование футеровки конвертера факельным способом

Установлено, что последующее выполнение за нанесением гарнисажа

операции торкретирования (вариант 1) приводило, как правило, к частичному (20-30 % по площади) разрушению гарнисажа по причине его оплавления и стекания по поверхности футеровки, вероятно под воздействием высокотемпературных торкрет-факелов Оставшийся слой шлакового гарнисажа, насыщенный частицами периклаза торкрегг-массы и покрытый сверху торкрет-слоем, наблюдался в течение последующих нескольких плавок, что свидетельствует о его низкой скорости износа и высокой стойкости Второй вариант торкретирования футеровки предпочтителен, чем первый и обеспечивает получение торкрет-слоя хорошего качества по всей высоте цилиндрической и верхней конической части футеровки конвертера Зафиксировано, что шлаки, из которых сформирован гарнисаж по второму варианту технологии, имеют меньшую окисленность и большее содержание Это обеспечивает их большую ус-

тойчивость к негативным факторам конвертерной плавки и лучшую возможность защиты футеровки.

Таблица 4 - Характерные параметры эксплуатации комбинированной торкрет-гарнисажной фурмы (кампания № 466)

Наименование и последовательность операции Хим состав конвер-герного шлака % Наличие додавки Параметры формирования гарнисажа Параметры формирования торкрет-слоя

РеО осн Расход м'Умин Давление М2 МПа Продолжительность, мин Расход торкрет-массы т Расход и /мин Продолжительность мин

тах 1Т1Ш тах тт

Гарнисаж-торкретирование (характерные плавки) 26,5 12,0 3,30 Додувка 1167,0 7170 1,65 1 35 2,38 30 170,0 3,36

31 3 13 7 3 84 Додувка 1217,0 767,0 1 73 1 50 2,44 3,0 170,0 3,53

32 9 14,8 3,94 Додувка 1250,0 738,0 1 53 1 38 2,31 3,0 170,0 3,29

27,7 9,9 3 48 Додувка 1333,0 967,0 1,47 1 38 5,20 4,0 170,0 6 02

32,3 6,8 3,95 Додувка 1333,0 917,0 1,67 1,54 2,33 3,5 170,0 2,56

Среднее значение 30,1 11,4 3,70 1260,0 821,2 1,61 1,43 2,93 33 170,0 3,75

Торкретирован ие-гарнисаж (характерные плавки) 31 6 15,8 421 Додувка 1273,0 746 0 1 55 1 45 201 3,5 170 0 531

27,0 12,8 3,29 1167 0 767 0 1 57 1 48 2,30 4,0 170,0 4,03

21 0 13,9 2 70 1331,0 1067 0 1,72 1,48 147 40 170,0 4 08

32 7 13 1 3 54 Додувка 1267 0 767 0 1 52 1,20 3,12 40 170 0 5 24

29,0 11,6 3,79 Додувка 1100,0 567,0 1,06 0,95 2,17 35 170,0 4,45

29,1 6,8 3,38 1333,0 967,0 1,54 1,45 1,48 4,0 170,0 5,39

29,8 11,2 3 89 Додувка 1333 0 1000,0 1 74 1,60 2,26 40 170 0 5 10

Среднее значение 28,6 12,2 3,50 1258,0 840,1 1,53 1,37 2,12 3,9 170,0 4,80

Нанесение только гарнисажа (характерные плавки) 29,5 10,5 2,83 1333,0 833,0 1 44 1,20 3,00

25 9 9,5 3,04 Додувка 1333,0 ША 1 39 1,30 3,43

25,9 9,5 3,04 Додувка 1333,0 867 0 1,39 1,30 3,43

27,7 88 3,89 Додувка 1333 0 867,0 1,50 1,26 2,54

33 5 104 4,15 Додувка 1333 0 867,0 1,98 1 66 2,34

24,0 11,4 3,50 1250,0 1000,0 1,40 1,00 2,86

Среднее значение 27,8 10,0 3,41 1319,2 883,5 1,52 1,29 2,93

При отработке технологии с первоначальным формированием гарнисажа (варианты 1 и 3) зафиксировано, как и при использовании обычной фурмы, снижение высоты нанесенного шлакового покрытия при минимальных значениях давления азота в газовой магистрали Для комбинированной фурмы пороговое значение давления азота, обеспечивающее нанесение гарнисажа по всей высоте футеровки конвертера, составляет порядка 1,6 МПа

После торкретирования комбинированной фурмой (4 вариант) наблюдается более равномерный торкрет-слой покрытия на всей поверхности футеровки независимо от уровня горизонта рабочего пространства При этом на днище фиксируется значительно меньшее количество торкрет порошка, не приварившегося к поверхности футеровки В данном случае новая конструкция фурмы, с точки зрения факельного торкретирования футеровки конвертера, является более совершенной в сравнении с обычной конструкцией торкрет-фурмы

Внедрение комплексной технологии выполнения горячих ремонтов футеровки 350-т конвертеров ОАО «ЗСМК» с использованием комбинированной торкрет-гарнисажной фурмы позволило обеспечить увеличение стойкости фу-

теровки и улучшение большинства эксплуатационных и технико-экономических показателей процесса На анализируемой кампании (табл 4) по футеровке (№ 466) достигнута стойкость 3260 плавок, что значительно превышает среднегодовые показатели

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В процессе выполнения диссертационной работы, направленной на развитие теоретических основ и практических аспектов ресурсо- и энергосберегающей технологии ошлакования футеровки кислородных конвертеров, получены следующие основные результаты

1) С использованием положений теории подобия и результатов обобщения литературных данных и производственных исследований

— выявлены основные критерии, определяющие при физическом моделировании закономерности формирования шлакового гарнисажа на поверхности футеровки при продувке конвертерного шлака струями нейтрального газа,

— получены уравнения для расчета скорости образования гарнисажного слоя, а также соотношения между массой гарнисажа и определяющими параметрами раздувки шлака

2) Выполнено инженерное обоснование определяющих параметров дутьевого режима ошлакования футеровки конвертеров при многоструйной раз-дувке шлака через обычную многосопловую фурму и фурму с двухрядным расположением сопел в наконечнике

3) С использованием разработанной методики низкотемпературного моделирования процесса раздувки конвертерного шлака:

— исследованы особенности макрофизических явлений, сопровождающих процесс взаимодействия многоструйного дутья с жидкой ванной,

— определены наиболее благоприятные варианты организации зон взаимодействия с направленным брызговыносом из них жидкости на футеровку агрегата,

— получены количественные зависимости для оценки переходных режимов взаимодействия газовых струй со шлаковым расплавом и параметров зон, пригодные доя разработки обычных и двухрядных наконечников фурм для раздувки шлака по оптимальным дутьевым режимам

4) Разработаны математические модели гидродинамических и теплопере-носных процессов в полости конвертера при продувке шлакового расплава азотными струями через фурмы с одно- и двухрядным расположением сопел в наконечнике Построенные математические модели пригодны для определения толщины и формы гарнисажного слоя, образующегося на поверхности футеровки конвертера и стволе фурмы с различной конструкцией наконечника

5) С использованием полученных рекомендаций и результатов петрографических исследований разработаны параметры подготовки конечного шлака и дутьевого режима нанесения шлакового гарнисажа с использованием штатных 4-х и 5-ти сопловых фурм, позволяющих оптимизировать показатели стойкости

23

футеровки 350-т и 160-т конвертеров соответственно

6) На основании полученных данных математического и физического моделирования, результатов промышленных исследований разработана и внедрена в производство двухрядная фурма для нанесения шлакового гарнисажа, обеспечивающая улучшение параметров формирования гарнисажа в верхних горизонтах рабочего пространства конвертера и повышение его эксплуатационных показателей

7) Для условий работы 160-т и 350-т конвертеров разработаны и внедрены в производство конструкции периклазоуглеродистых футеровок при выполнении кладки дифференцированно по толщине и свойствам огнеупоров, обеспечивая тем самым вертикальное и горизонтальное зонирование футеровки с достижением равностойкости огнеупорной кладки и гарнисажа различных участков рабочего пространства агрегатов

8) Разработана математическая модель процессов теплообмена в условиях нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования футеровки конвертеров, качественно и адекватно описывающая изучаемый процесс Результаты численного моделирования использованы при реализации предлагаемого технического решения по ремонту футеровки конвертеров с использованием фурмы, совмещающий операции раздувки шлака и факельного торкретирования

9) С использованием полученных данных разработана и внедрена в производство комбинированная торкрет-гарнисажная фурма, обеспечивающая совместное или раздельное торкретирование и последовательное нанесение шлакового гарнисажа на футеровку 350-т конвертеров Внедрена разработанная комплексная технология горячих ремонтов футеровки 350-т конвертеров с применением комбинированной торкрет-гарнисажной фурмы, позволившая обеспечить высокую стойкость футеровки, улучшить большинство эксплуатационных и технико-экономических показателей и достичь рекордной для условий цеха стойкости футеровки 3260 плавок

10) Переход на использование периклазоуглеродистых огнеупоров (ПУПК, ПУСК) по сравнению с периклазоизвестковой футеровкой (ПИБС-75), отработка режимов нанесения шлакового гарнисажа позволили вдвое снизить удельные эксплуатационные расходы огнеупорных материалов с 8-9 до 4-5 кг/т стали за счет менее интенсивного режима торкретирования и снижения расхода огнеупоров на подварку Удельный расход периклазоуглеродистых огнеупоров составил 2 94 кг/т стали против 6,34 кг/т (с использованием ПИБС-75), что позволило обеспечить снижение затрат на огнеупоры на 1,54 руб/т

11) Разработка и внедрение в условиях сталеплавильного производства ОАО «ЗСМК» мероприятий по совершенствованию эксплуатации и ремонтов футеровки позволили довести стойкость 160-т конвертеров до 4500 плавок и 350-т конвертеров до 3260 плавок Получен годовой экономический эффект в размере 22070,8 тыс руб, что при долевом участии автора 25 % составляет 5517,7 тыс руб.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Айзатулов Р С Разработка и внедрение совмещенного технологического процесса торкретирования и выплавки с использованием антрацита в 350-т конвертере ЗСМК / Р С Айзатулов, В В Соколов, Ю А Пак [и др ] // Черная металлургия Бюл НТИ-1992 -№11 -С 32-33

2 Айзатулов Р С Совершенствование способов ремонта футеровки 160-т конвертеров с применением нейтральных газов / Р С Айзатулов, В В Соколов, Е В Протопопов [и др ] // Сталь - 1999 - № 5 - С 39-42

3 Айзатулов Р С Высокоэффективная комплексная технология конвертерной плавки в современных условиях / Р С Айзатулов, В.В Соколов, Е В Протопопов [и др ] // Труды шестого международного конгресса сталеплавильщиков (17-19 октября 2000 г ), М «Черметинформация», 2000 - С 5-9

4 Соколов В В Применение мягкообожженного доломита для шлакообразования при выплавке стали в большегрузных конвертерах / В В Соколов, Ю Н Носов, Ю.А Селезнев [и др ] // Металлургия на пороге XXI века достижения и прогнозы сб тр Всероссийской науч -практ конф (9-12 октября 2002 г),Новокузнецк,-С 99-100

5 Югов П И Энергосберегающая технология нанесения шлакового гарнисажа и выплавки конвертеной стали /ПИ Югов, В В Соколов, А Б Юрьев [и др ] // ОАО «Черметинформация» Бюллетень «Черная металлургия» — 2002 - № 12 -С 24-27

6 Айзатулов Р С. Исследование особенностей формирования шлакового гарнисажа на футеровке конвертеров / Р С Айзатулов, В В Соколов, А Б Юрьев // Теория и практика кислородно-конвертерных процессов тр X Международной науч -техн конф - Днепропетровск, 2002 - С 80-82

7 Соколов В.В Совершенствование технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров ОАО ЗСМК / В.В Соколов, Р С Айзатулов, Е В Протопопов // Современные проблемы производства стали и управление качеством подготовки специалистов материалы международной науч -метод конф, посвященной 90-летию со дня рождения ученого-металлурга Меджибожского М Я (11-13 сентября 2002 г) - Мариуполь ПГТУ, 2002 -С 89-92

8 Комшуков В П Совершенствование технологии производства стали в кислородно-конвертерных цехах / В П Комшуков, В В Соколов, В М Машинский [и др ] // Металлург - 2003 - № 7 - С 59

9 Протопопов Е В Численное исследование гидродинамических процессов в полости конвертера при продувке шлакового расплав азотом через фурму с двухрядным расположением сопел / ЕВ Протопопов, В В Соколов, А Г Чернятевич [и др ] // Изв ВУЗов Черная металлургия - 2003 - № 12 -С 15-19

10 Соколов В В Моделирование особенностей формирования шлакового гарнисажа на футеровке конвертера при продувке шлакового расплава газовыми струями / В.В Соколов, Е В Протопопов, О С Самохвалов // Вестник горно-металлургической секции РАЕН Отделение металлургии, сб науч тр - Новокузнецк, 2003 -С 31-43

11 Протопопов Е В. Процессы теплообмена в условиях нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования футеровки конвертеров Матема-

тическая модель /ЕВ Протопопов, В В Соколов, А Г Чернятевич [и др ] // Изв ВУЗов Черная металлургия -2004 -№10.-С 8-13

12 Соколов В В Аналитические исследования процессов нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров Теория подобия / В В Соколов, Е В Протопопов, К М Шакиров И Изв ВУЗов Черная металлургия - 2004 -№6 -С 12-15

13 Соколов В В Состояние и перспективы развития сталеплавильного производства//Черная металлургия -2004 -№6 -С 35-38

14 Мокринский А В Совершенствование технологии производства конвертерной стали на ЗСМК / А В Мокринский, В В Соколов, В М Машинский // Сталь -2004 -№5 -С 27

15 Соколов В В Теоретическое обоснование технологии нанесения шлакового гарнисажа на поверхность футеровки кислородного конвертера Физическая модель / В В Соколов, Е В Протопопов, К М Шакиров // Изв ВУЗов Черная металлургия -2004 -№6 - С 15-18

16 Соколов В В Исследование процесса нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера с использованием фурм, приспособленных для раз-дувки шлака и факельного торкретирования / В В Соколов, Е В Протопопов, А Г Чернятевич [и др ] // Труды восьмого конгресса сталеплавильщиков (г Нижний Тагил, 18-22 октября 2004 г ), М «Черметин-формация»,2005 -С 133-139

17.Мокринский А В Перспективные направления продления срока службы футеровки конвертеров / А В Мокринский, В В Соколов, Е В Протопопов [и др.] // Сталь - 2004 - № 5 - С 40

18 Соколов В В Анализ оптимальных параметров дутьевого режима операций нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера / В В Соколов, Е В Протопопов, К М. Шакиров // Изв ВУЗов. Черная металлургия. - 2004. -№6 - С 18-21

19 Мокринский А В Новые направления повышения стойкости футеровки конвертеров / А.В Мокринский, В В Соколов, Е В Протопопов [и др ] // Новые огнеупоры -2004 - №8 - С 16-19

20 Соколов В В Комбинированная фурма для восстановления футеровки конвертера / В В Соколов, Е В Протопопов, А Г Чернятевич [и др ] // Металлургия России на рубеже XXI века сб научн тр Международной науч -практ конф - Новокузнецк. 2005 -Том И -365 с, ил -С 293-297

21 Пат 2128714 Россия, МКИ С21С 5/44 Способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера / Р С Айзатулов, Е В Протопопов, В В Соколов [и др ] - № 97116117/02, заявл 24 09 97, опубл. 04 10 99 - С 421

22 Пат 2164953 Россия, МКИ7 C2IC 5/44 Способ футеровки кислородного конвертера / Р С Айзатулов, Е В Протопопов, В.В Соколов [и др ] -№2000107529/02, заявл 28 03 2000, опубл 10 04.2001 -С 247

23 Пат 2170269 Россия, МКИ7 С21С 5/44 Способ нанесения шлакового гарнисажа / PC Айзатулов, Е В Протопопов, В В Соколов [и др] -№99117290/02, заявл 09 08 99, опубл 10 07 01 -С 266

24 Пат 2273669 Россия, МКИ8 С21С 5/44 Способ ремонта футеровки конвертера и фурма для его осуществления / А В Мокринский, Е В Протопопов, В В Соколов [и др] - № 2004124090/02, заявл 06 08 2004, опубл 10 04 2006-С 642

Подписано в печать 25.09 2007

Формат бумаги 60x90 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Тираж 100 экз заказ 5693

Открытое акционерное общество «Западно-Сибирский металлургический комбинат» Цех полиграфии и делопроизводства

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ФУТЕРОВКИ КОНВЕРТЕРОВ С НАНЕСЕНИЕМ ШЛАКОВОГО ГАРНИСАЖА.

1.1 Использование магнезиальных шлакообразующих материалов для повышения стойкости футеровки конвертеров.

1.1.1 Общие предпосылки использования магнезиальных шлакообразующих материалов в конвертерной плавке.

1.1.2 Шлаковый и дутьевой режимы конвертерной плавки с применением магнезиальных флюсов и их влияние на технологические показатели.

1.2 Преимущества и недостатки реализованных способов нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров путем раздувки конечного шлака.

1.3 Предлагаемые направления и задачи исследований по совершенствованию технологии ремонта футеровки конвертеров нанесением шлакового гарнисажа и факельным торкретированием.

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ОШЛАКОВАНИЯ ФУТЕРОВКИ КОНВЕРТЕРОВ ПУТЕМ НАПРАВЛЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ШЛАКОВОГО РАСПЛАВА ГАЗОВЫМИ СТРУЯМИ.

2.1 Аналитические исследования процесса нанесения гарнисажа на футеровку конвертера при раздувке шлака вертикальной струей.

2.2 Инженерное обоснование определяющих параметров дутьевого режима ошлакования футеровки конвертеров.

2.3 Установки и методика проведения исследований.

2.4 Результаты низкотемпературного моделирования нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера и их обсуждение

2.4.1 Гидрогазодинамические особенности раздувки шлаковой ванны при использовании специальных конструкций фурм.

2.4.2 Количественная оценка переходных режимов и параметров реакционных взаимодействия газовых струй со шлаковой ванной и их приложения к разработке наконечников фурм для раздувки шлака.

2.5 Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА, ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ШЛАКОВОГО ГАРНИСАЖА НА

ФУТЕРОВКУ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ КОНВЕРТЕРОВ ОАО

ЗСМК».

3.1 Исследование и совершенствование технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку 160-т конвертеров.

3.1.1 Моделирование особенностей формирования гарнисажа на футеровке 160-т конвертеров при продувке шлакового расплава газовыми струями.,

3.1.2 Исследование и совершенствование технологических показателей процесса.

3.2 Исследование и совершенствование технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку 350-т конвертеров.

3.2.1 Оптимизация технологии нанесения шлакового с использованием раздувочных фурм с двухрядным расположением сопел.

3.2.1.1 Математическое моделирование гидродинамической обстановки в полости конвертера при раздувке шлака азотом через фурму с двухрядным расположением сопел.

3.2.1.2 Результаты отработки технологии нанесения шлакового гарнисажа с использованием фурмы с двухрядным расположением сопел и их обсуждением.

3.3 Оптимизация конструкции футеровки 350-т конвертеров при нанесении шлакового гарнисажа.

3.4 Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ФУТЕРОВКИ КОНВЕРТЕРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ТОРКРЕТ-ФУРМЫ, СОВМЕЩАЮЩЕЙ ОПЕРАЦИИ РАЗДУВ

КИ ШЛАКА И ФАКЕЛЬНОГО ТОРКРЕТИРОВАНИЯ.

4.1 Математическое моделирование теплообменных процессов при раздувке шлака и факельном торкретировании конвертеров.

4.2 Разработка конструкции комбинированной торкрет-гарписажной фурмы для раздувки шлака и факельного торкретирования.

4.3 Результаты отработки технологии нанесения шлакового гарнисажа с использованием комбинированной торкрет-гарнисажной фурмы и их обсуждение.

4.4 Выводы по главе 4.

Актуальность работы. Кислородно-конвертерный процесс по-прежнему является ведущим сталеплавильным процессом в мировом производстве стали, развивающимся в направлениях [1,2]:

- внедоменной комплексной десиликонизации, дефосфорации и де-сульфурации чугуна перед заливкой в конвертер с внедрением различных вариантов малошлаковой технологии конвертерной плавки с комбинированным подводом дутья, обеспечивающих глубокое рафинирование стали, снижение окисленности металла и шлака, экономию раскислителей, повышение производительности и выхода годного;

- совершенствование систем контроля и управления процессом с использованием вспомогательной фурмы и текущего анализа отходящих газов, обеспечением его стандартизации, точности попадания в заданные пределы по химическому составу и температуре;

- разработки новых огнеупорных материалов и способов ремонта футеровки конвертеров, сопровождающихся значительным продлением срока службы агрегатов и сокращением расхода огнеупоров.

В числе особо важных достижений недавнего прошлого следует отметить внедрение технологии нанесения шлакового гарнисажа на периклазоуг-леродистую футеровку конвертера посредством раздувки подготовленного конечного шлака с высоким содержанием М§0 (8-14%) азотом через многосопловую кислородную фурму [3-7]. По последней информации [6,7] металлурги Китая, используя передовой опыт США, добились продления срока службы ковертеров до 20-23 тыс. плавок и на многих агрегатах выполняется только одна перефутеровка в год. Благодаря использованию технологии раздувки шлака и больших количеств М£0 для торкретирования в настоящее время можно, как упоминается в [8], достичь стойкости футеровки конвертеров свыше 30 тыс. плавок.

Разработанная и внедренная в России [9-12] технология выплавки стали под конвертерными шлаками, имеющими повышенное содержание 1^0, с нанесением шлакового гарнисажа, дополнительным торкретированием и подваркой футеровки позволила довести стойкость конвертеров за кампанию только до 2500-3000 плавок на ОАО «ЗСМК» [9,10], 3700-4000 плавок на ОАО «ММК» [11] и до 4500 плавок на ОАО «Северсталь» [12]. Последнее свидетельствует о необходимости совершенствования существующих и изыскания новых вариантов повышения стойкости футеровки конвертеров, чтобы достигнутые показатели соответствовали зарубежной металлургической практике.

В настоящее время технология выплавки стали в кислородно-конвертерных цехах России предусматривает удаление в значительных количествах серы и фосфора непосредственно в процессе плавки, а горячие ремонты футеровки конвертеров в преобладающем количестве цехов осуществляются путем нанесения шлакового гарнисажа раздувкой подготовленного конечного шлака и/или факельного торкретирования с подачей торкрет-масс на основе обожженных магнезита или доломита. В этой связи актуальной задачей сегодняшнего дня является развитие теоретических основ и прикладных аспектов разработки ресурсо- и энергосберегающей технологии ошлако-вания футеровки конвертеров с одновременным использованием в новых технологических направлениях установок вертикального факельного торкретирования.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом хоздоговорных и госбюджетных НИР университета в рамках научно-технической программы «Производственные технологии», утвержденной Федеральным агентством по образованию РФ.

Цель работы. На основе теоретических и экспериментальных исследований в новых направлениях гидрогазодинамических и тепломассообмен-ных закономерностей процесса нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования футеровки конвертеров найти эффективные пути совершенствования известных и разработки новых ресурсосберегающих технологических вариантов продления срока службы футеровки большегрузных конвертеров и фурменных устройств для их реализации.

Научная новизна. Разработаны и предложены усовершенствованные варианты установок и методик низкотемпературного моделирования по изучению особенностей гидрогазодинамических процессов при раздувке шлакового расплава с использованием специальных конструкций фурм.

Впервые получена достоверная информация об особенностях структуры и поведения зон взаимодействия многоструйного дутья с шлаковой ванной незначительной высоты, в диапазоне управляющих воздействий (расход азота и высота фурмы при выбранной конструкции наконечника с одно-и двухрядным расположением сопел) при обеспечении пробоя газовыми струями ванны жидкого шлака с образованием отраженных от днища обрат-пых газошлаковых потоков и направленным брызговыносом на различные горизонты футеровки конвертера.

На основе низкотемпературных экспериментов и численного моделирования гидрогазодинамических и тепломассообменных процессов, сопровождающих ошлаковапие и факельное торкретирование футеровки большегрузных конвертеров, разработаны новые технологические варианты продления срока службы футеровки, в том числе:

- вариант раздувки шлака азотными струями через специальную фурму с двухрядным расположением сопел в наконечнике, когда центральной группой направленных вниз основных струй, формирующихся соплами Ла-валя, осуществляется раздувка подготовленного конечного шлака, а периферийной группой направленных вверх струй, истекающих из цилиндрических сопел в сторону футеровки верхнего конуса конвертера. При этом обеспечивается отражение брызг шлака от ствола фурмы с направлением последних на верхние горизонты футеровки агрегата.

- вариант ремонта футеровки с использованием специальной фурмы, совмещающей операции раздувки конечного шлака сверхзвуковыми азотными струями и факельного торкретирования с нанесением на стены конвертера дешевых торкрет-масс, принимающих участие в процессе формирования шлака последующей плавки.

Разработана методика проектирования новых конструкций фурм исключительно для раздувки шлака, а также комбинированных торкрет-фурм, совмещающих операции нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования футеровки конвертера.

Практическая значимость. Полученные в работе научные результаты использованы для совершенствования технологии горячих ремонтов футеровки 160 и 350-т конвертеров ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» посредством нанесения шлакового гарнисажа и факельного торкретирования.

Разработанные технологические рекомендации, конструкции фурменных устройств для раздувки шлака и факельного торкретирования внедрены в промышленную эксплуатацию, что позволило повысить стойкость футеровки 160-т и 350-т конвертеров до 4500 и 3260 плавок соответственно и получить долевой экономический эффект в размере 5517,7 тыс. руб. в год.

Предмет защиты н личный вклад автора. На защиту выносятся основные положения, представляющие научную новизну и практическую значимость:

- результаты низкотемпературного моделирования различных режимов ошлаковаиия футеровки конвертеров путем направленной раздувки шлакового расплава азотом через фурмы с одно- и двухрядным расположением сопел;

- теоретические и технологические положения новых способов горячих ремонтов футеровки большегрузных конвертеров с использованием фурм, приспособленных исключительно для нанесения шлакового гарнисажа, а также комбинированных торкрет-фурм, выполняющих операции раздувки шлака и факельного торкретирования;

- результаты численного моделирования гидрогазодинамических и те-пломассообменных процессов, сопровождающих ошлакование и факельное торкретирование футеровки конвертера;

- методика проектирования новых конструкций фурменных устройств для раздувки шлака с двухрядным расположением сопел в наконечнике, а также вертикальных торкрет-фурм, предназначенных для раздувки шлака и факельного торкретирования.

- результаты отработки технологии нанесения шлакового гарнисажа и торкретирования футеровки 160-т и 350-т конвертеров.

Автору принадлежит: разработка технологических вариантов горячих ремонтов футеровки конвертеров с использованием фурмы с двухрядным расположением сопел для нанесения шлакового гарнисажа и торкрет-фурмы, выполняющей функции раздувки конечного шлака и факельного торкретирования футеровки; разработка методики проектирования фурм для раздувки шлака и факельного торкретирования; результаты обработки и обобщения данных экспериментов и численного моделирования технологии нанесения шлакового гарнисажа и торкретирования футеровки большегрузных конвертеров.

Апробации работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на: У1-1Х Международных конгрессах сталеплавильщиков (Россия, 2000-2007 гг.); X, XI Международной конференции «Теория и практика сталеплавильных процессов (г. Днепропетровск, Украина, 2002, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Металлургия России на рубеже XXI века» (г. Новокузнецк, Россия, 2005 г.); научно-методической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения ученого-металлурга Меджибожского М.Я. «Современные проблемы производства стали и управление качеством подготовки специалистов» (г. Мариуполь, Украина, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, из них 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов кандидатских и докторских диссертаций. Получено 4 патента России на способы нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров и устройства для их осуществления.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов, списка использованных источников из 148 наименований, приложения и содержит 149 страниц текста, 43 рисунка, 12 таблиц.

4.4 Выводы по главе 4:

1. Разработана и реализована математическая модель гидродинамических и теплообменпых процессов при раздувке шлака и факельном торкретировании конвертеров, адекватно описывающие изучаемый процесс. Результаты численного моделирования в дальнейшем использованы при реализации предлагаемого технического решения и проектировании дутьевого устройства.

2. С использованием полученных данных разработана и внедрена в производство комбинированная торкрет-гарнисажная фурма, обеспечивающая совместное (раздельное) торкретирование и последовательное нанесение шлакового гарнисажа на футеровку 350-тонных конвертеров.

3. В условиях современного конвертерного цеха с большегрузными агрегатами внедрена комплексная технология «горячих» ремонтов футеровки с использованием комбинированной торкрет-гарнисажной фурмы, позволяющая обеспечить высокую стойкость футеровки, улучшить большинство эксплуатационных и технико-экономических показателей и достижения рекордной стойкости футеровки для цеха 3260 плавок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения диссертационной работы, направленной на развитие теоретических основ и практических аспектов ресурсо- и энергосберегающей технологии ошлакования футеровки кислородных конвертеров, получены следующие основные результаты:

1. С использованием положений теории подобия выявлены основные критерии, определяющие при физическом моделировании закономерности формирования гарнисажа па поверхности футеровки при продувке конвертерного шлака газовой струей. Предложены масштабы линейных размеров, характерные для определяющих параметров.

2. На основе теории подобия и результатов обобщения литературных данных низкотемпературного моделирования расчетным путем получены зависимости интенсивности продувки азотом от определяющих параметров и с использованием данных промышленных исследований предложено уравнение для расчета скорости образования гарнисажного слоя. Полученные соотношения, позволяют оценить возможные пределы изменения оптимальной интенсивности продувки, обеспечивающей максимальную удельную массу наносимого шлакового гарнисажа, а также зависимости массы гарнисажа от определяющих параметров при раздувке шлака газовой струей.

3. Выполнено инженерное обоснование определяющих параметров дутьевого режима ошлакования футеровки конвертеров при многоструйной раздувке шлака через обычную фурму и фурму с двухрядным расположением сопел в наконечнике.

4. Разработана методика низкотемпературного моделирования процесса раздувки конвертерного шлака на моделях лабораторных конвертеров, позволяющая:

- исследовать особенности макрофизических явлений, сопровождающих процесс взаимодействия обычного или нетрадиционного многоструйного воздушного дутья с жидкой ванной, а также определить наиболее благоприятные варианты организации зон с направленным брызговыносом из них жидкости на футеровку агрегата; - путем раздувки воздушными струями расплавленного парафина количественно оценить его объем, намороженный в цилиндрической и верхней конусной частях модели, а также на стволе фурмы при различных дутьевых режимах.

5. Низкотемпературным моделированием установлены характерные режимы взаимодействия 4,5,6 и 12 разнонаправленных газовых струй с жидкостью при глубине ванны, соответствующей количеству оставляемого конечного шлака. Получены количественные зависимости для оценки переходных режимов взаимодействия газовых струй со шлаковым расплавом и параметров образующихся зон взаимодействия, пригодные к разработке обычных и двухрядных наконечников фурм для раздувки шлака по оптимальным дутьевым режимам.

6. Разработаны математические модели гидродинамических и теплопереносных процессов в полости конвертера при продувке жидкого шлака одно- и двухрядными разнонаправленными газовыми струями с нанесением шлака на футеровку конвертера. Модели позволяют определить расположение и параметры образующегося гарнисажного слоя. Представлены данные расчетов толщины намороженного шлакового слоя на поверхности фурмы и футеровки, подтверждена качественная адекватность моделей. Построенные математические модели могут послужить основой для изучения процессов теплоперепоса и затвердевания шлака с целыо определения толщины и формы гарнисажного слоя, образующегося на поверхности футеровки конвертера при продувке шлакового расплава азотом через фурмы различной конструкции. Полученная информация может быть использована при проектировании параметров специальных дутьевых устройств для нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера.

7. Показано, что в случае двухрядного расположения сопел в фурме определяющей в рассматриваемом процессе является динамика газовой фазы в полости конвертера, которая в свою очередь определяется соотношением расхода газа через верхний и нижний ряды сопел и углом их наклона к вертикальной оси конвертера.

8. С использованием полученных рекомендаций и петрографических исследований разработаны параметры подготовки шлакового расплава и дутьевого режима операции нанесения гарнисажа, позволяющих оптимизировать показатели стойкости футеровки конвертеров. Внедрение технологии ошлаковаиия футеровки позволило повысить эффективность «горячих» ремонтов, уменьшить скорость износа рабочего слоя на 24%, повысить стойкость огнеупоров футеровки сталевыпускпого отверстия на 20-30 %.

9. На основании полученных данных моделирования и промышленных исследований разработана и внедрена в производство двухрядная фурма для нанесения шлакового гарнисажа, обеспечивающая улучшение эксплуатационных показателей, параметров формирования гарнисажа в верхних горизонтах рабочего пространства конвертера.

10.Для условий продувки в 160-ти и 350-топиых конвертерах разработаны и внедрены в производство конструкции периклазоуглеродистых футеровок при выполнении кладки дифференцированно по толщине и свойствам огнеупоров, обеспечивая тем самым вертикальное и горизонтальное зонирование футеровки для достижения равностойкости огнеупорной кладки и гарнисажа различных участков рабочего пространства агрегатов.

11.Разработана и реализована математическая модель гидродинамических и теплообменных процессов при раздувке шлака и факельном торкретировании конвертеров, адекватно описывающие изучаемый процесс. Результаты численного моделирования в дальнейшем использованы при реализации предлагаемого технического решения и проектировании дутьевого устройства.

12. С использованием полученных данных разработана и внедрена в производство комбинированная торкрет-гарнисажная фурма, обеспечивающая совместное (раздельное) торкретирование и последовательное нанесение шлакового гарнисажа на футеровку 350-тонных конвертеров. В условиях современного конвертерного цеха с большегрузными агрегатами внедрена комплексная технология «горячих» ремонтов футеровки с использованием комбинированной торкрет-гарнисажной фурмы, позволяющая обеспечить высокую стойкость футеровки, улучшить большинство эксплуатационных и технико-экономических показателей и достижение рекордной стойкости футеровки 3260 плавок.

13. Переход на использование периклазоуглеродистых огнеупоров (ПУПК, ПУСК) по сравнению с периклазоизвестковой футеровкой (ПИБС-75), отработка режимов ремонтов и эксплуатации позволило вдвое снизить удельные эксплуатационные расходы на поддержание футеровки в рабочем состоянии с 8-9 до 4-5 кг/т стали за счет менее интенсивного режима торкретирования и снижения удельного расхода огнеупоров на подварку и торкретирование, суммарный расход огнеупорных материалов на эксплуатацию периклазоуглеродистых огнеупоров значительно ниже. В целом по кампаниям удельный расход огнеупоров составил 2,94 кг/т стали против 6,34 кг/т (с использованием ПИБС), что несмотря на существенную разницу в стоимости периклазоуглеродистых и периклазоизвсстковых огнеупоров позволило обеспечить снижение затрат на огнеупоры с 40,2 до 38,66 руб/т, т.е. на 1,54 руб/т. Разработка и внедрение мероприятий по совершенствованию эксплуатации и ремонтов футеровки позволили довести стойкость 160-т конвертеров до 4500 плавок и 350-т конвертеров до 3260 плавок.

14. В результате внедрения полученных результатах в условиях сталеплавильного производства ОАО «ЗСМК» получен годовой экономический эффект 22070,8 тыс. руб., что при долевом участии автора 25% составляет 5517,7 тыс. руб.

1. Лякишев Н.П. Сравнительная характеристика состояния кислородно-конвертерного производства стали в России и за рубежом / Н.П. Лякишев,

2. A.Г. Шалимов. -М.: Элиз, 2000. -64 с.

3. Гудман 11. Вспенивание шлака в кислородных конвертерах // Steel Times International.-1996.-№ 4.-С. 3-4.

4. Macanley D. Engineering developments lead to greater economy // Steel Times International. -1996. -№ 5. -P. 12-14.

5. Messina C.I. Slag splashing in the BOF World wide status, practices and results // Iron and Steel Engineer. -1996. -№ 5. -P. 17-19.

6. Sian C. Slag splashing for Bao Steel's 300 metric ton BOF and crystallographic structure of its slag / C. Sian, Y. Wenyuan, Z. Conglie // Iron and Steelmaker. -2000. -№ 7. -P. 39-41.

7. Су Тянсен. Совершенствование производства стали в Китае в 2001 г. и перспективы на будущее // Черные металлы, -май 2003. -С. 64-67.

8. Bock М. Uso de cal de dolomita en convertidores LD / M. Bock, C. Oehler // Siderur-giaXCV/10-01,-P. 22-26.

9. Айзатулов P.С. Совершенствование способов ремонта футеровки 160-т конвертеров с применением нейтральных газов / Р.С. Айзатулов, Е.В. Протопопов,

10. B.В. Соколов и др. // Сталь. -1999. -№ 5. -С. 39-42.

11. Соколов В.В. Совершенствование технологии производства стали в кислородно-конвертерных цехах / В.В. Соколов, В.П. Комшуков, В.М. Машинский // Металлург. -2003.-№ 7.-С. 59.

12. Рашников В.Ф. Разработка и внедрение комплекса мероприятий по повышению производства и качества выплавляемой стали в кислородно-конвертерных цехах / В.Ф. Рашников, A.A. Мордашов, С.М. Чумаков и др. // Металлург. -2000. -№ 7. -С. 43-44.

13. Старов Р.В. Влияние технологических особенностей конвертерной плавки на износ футеровки / Р.В. Старов, Ю.М. Нечкин, В.И. Явойский // Производство V стали в кислородно-конвертерных и мартеновских цехах. -М.: Металлургия, 1978.-С. 25-28.

14. Обет К.- X. О растворимости окиси магния в кислородно-конвертерных шлаках / К.- X. Обет, Э. Шюрман, Г. Ман и др. // Черные металлы. -1980. -№ 20. -С.23-28.

15. Obinata Т. High-MgO-Slag operations in BOF.- Role Slag Basic Oxygen Steelmaking Process (Proceedings Symposium). Hamilton. -1997. -P. 11/1-11/35.

16. Шюрман Э. Влияние содержания MgO в шлаке и донной продувки на степень дефосфорации и десульфурации при выплавке стали в конвертере по способу SDS / Э. Шюрман, Г. Ман, Д. Нолле и др. // Черные металлы. -1985. -№ 2. -С.31-36.

17. Процесс ЛД с применением доломита, разработанный фирмой Штальверке Пай-не -Зальцгиттер // Черные металлы. -1984. -№ 2.-С.23.

18. Мюнхберг В. Микроструктура кислородно-конвертерных шлаков / В. Мюнх-берг, К.- X. Обет, Г. Ман и др. // Черные металлы. -1981. -№ 9. -С.20-23.

19. Фиге Л. Применение мягкообожженного доломита и профилактического торкретирования с целью повышения стойкости футеровки кислородных конвертеров/Л. Фиге, X. Шрёэр, В. Реш//Черные металлы. -1983. -№ 6 и № 7. -С.23-29.

20. Klages G. Entwicklung der Konverterhaltbarkeit in den Stahlwerken der Thyssen Stahe AG nach Einfuhrung / G. Klages, E. Schulz // TBM-Verfahrens Thyssen Technische Berichte. -1984. -Bd 16. -№ 2. -S. 103-108.

21. Тахаутдинов P.С. Выплавка стали в 370-тонных кислородных конвертерах с использованием шлакообразующих материалов, содержащих оксид магния / Р.С. Тахаутдинов, А.А. Степанова, А.В. Сарычев и др. // Черная металлургия. Бюл. НТИ. -2002. -№1. -С.12-14.

22. Leonard R.J. Dolomite additions required to saturate BOF-slags with MgO / R.J. Leonard, R.H. Herron // Open Hearth Proceedings. -1977. -V. 60. -P. 127-133.

23. Grosjean J.C. Consistance des laitiers de convertisseurs et tartinage / J.C. Grosjean, P.V. Riboud // Revue de Metallurgie. -1983. -V.80. -№ 7. -P. 571-584.

24. Laye H. Influence of dolomitic lime reactivity on BOF-refractory consumption / H. Laye, P.V. Riboud, R.D. Schmidt-Whitley, P. Papier // Role Slag Basic Oxygen Steelmaking Process.- Proceedings Symposium. Hamilton. -1977. -P. 13/1-13/6.

25. Bosley J.J. The effect of dolomitic lime on BOP operations at South Works / J.J. Bosley, R.S. Mulhauser, P.W. Rosenthal // Role Slag Basic Oxygen Steelmaking Process. Proceedings Symposium. Plamilton. -1977. -P. 10/1-10/14.

26. Muscatello D.J. Striving for optimum BOF efficiency improving process practices, slags and charge calculations / D.J. Muscatello, G.J. Grasley // Open Hearth Proceedings.-1977.-V.60.-P. 3-21.

27. Kristiansen J.O. Improving slags for better desulfurization // Role Slag Basic Oxgen Steelmaking Process. Proceedings Symposium. Hamilton. -1977. -P. 6/1-6/32.

28. Насива X. Увеличение стойкости футеровки конвертеров путем регулирования содержания окиси магния в шлаке. // Тайкабуцу. -1976. -Т. 28. -№ 224 (9). -С. 428-432. (Пер. ин-та "Черметинформация", № 9677).

29. Bardenheuer F. Verminderung des Schlackenangriffs auf die feuerfeste Ausmauerung von Sauerstoffaufblaskonverter / F. Bardenheuer, H. vom Ende, Solmecke // Archiv fur das Eisenhuttenwesen. -1973. -Bd 44. -№ 6. -S. 451-455

30. Ниида А. Кристаллизация свободной извести и магнезии из жидкого шлака ЛД-конвертера / А. Ниида, К. Окохира, А. Танака и др. // Тэцу то хаганэ. -1983. -т. 69.-№ 1.-С. 42-50.

31. Coate D.W. A faster-fusing lime for steelmaking / D.W. Coate, J.C. Selmeczi // 37th Electric Furnace Conference Proceedings. -1979. -V.37. -P. 258-262.

32. Green J. The influence of MgO on BOF refractory wear rate / J. Green, J. Quin // Open Hearth Proceedings. -1978. -V. 61. -P. 273-287.

33. Фрезе X. Применение способа LBE на заводе фирмы Арбед-Саашталь в Фельк-мингене / X. Фрезе, Г. Берсман // Черные металлы. -1983. -№ 4. -С. 16-20

34. Jyengar R.K. Statistical analysis of BOF lining life / R.K. Jyengar, F.C. Petrilli // Journal of Metals. -1972. -V. 24. -№ 3. -P. 46-50.

35. Курдюков А.А. Особенности процесса шлакообразования в 350-т конвертерах при использовании доломитизированной извести / А.А. Курдюков, А.А. Казаков, И.П. Грипевич и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. -1982.-№ 1.-С. 10-12.

36. Зипченко С.Д. Использование мягкообожженного доломита при конвертерном переделе чугуна с пониженным содержанием марганца / С.Д. Зинченко, Ю.А. Пак, В.К. Дидковский и др. // Черная металлургия. Бюл. ин-та "Черметинформация. -1983. -вып. 7. -С. 48-49.

37. Obinata Т. Vortrag, gehalten anlalich 4. Мс Master Symposium on Iron-and Steel-making 20-21. 5. 1976. McMaster Univ., Hamilton, Ontario, Canada.

38. Corso J.D. Proc. nat. Open Hearth and Basic Oxygen Steel Conf., Iron Steel Div., AIMMPE. -1971. -V. 54.-P. 142-151.

39. Шооп И. Стойкость основной футеровки кислородного конвертера / И. Шооп, Г.- Г. Фляйге, Г. Цилински // Черные металлы. -1973. -№ 8. -С. 24-30.

40. Henrion R. Inert stirring in a BOF / R. Henrion, F. Schleimer, G. Denier et al. // Iron and Steelmaker.-1984.-V. ll.-№8.-P. 11-18.

41. Ганцов Ю. Металлургические процессы при комбинированном способе продувки металла в конвертере / Ю. Ганцов, Н. Мюллер, А. Парайфер и др. // Черные металлы. -1983. -№ 16.-С. 54-61.

42. Kitamura М., Hoh S. LD-konverter way of combined blowing / M. Kitamura, S. Hoh // Kobe Steel End. Repts. -1982. -V.32. -№ 4. -P. 85-87.

43. Херкен Э. Применение комбинированной продувки в кислородно-конвертерных цехах заводов фирмы Тиссен / Э. Херкен, Х.-Д. Пармксен, Р.А. Вебер // Черные металлы. -1983. -№ 4. -С. 4-8.

44. Ueda Т. Le procede STB d'elabobation au convertisseur a lance verticale / T. Ueda, M. Taga, K. Yoshida et al. // Rev. met. -1981. -V.78. -№ 4. -P. 361-373.

45. Tsuguhari U. Современное состояние и перспективы развития конвертеров с комбинированной продувкой / U. Tsuguhari, М. Katsukiyo, A. Shoji // Tetsu to ha-gane. J. Iron and Steel Inst. Jap. -1983. -V. 69. -№ 1. -P. 24-31.

46. Ishikawa M. Исследование механизма вторичного дожигания в конвертере. Разработка способов вторичного дожигания // Tetsu to hagane. J. Iron and Inst. Jap. -1986.-V. 72.-№ 12.-P. 1007.

47. Ohmori M. Исследование дожигания в ЛД-конвертере. Экспериментальные результаты исследования механизма сгорания // Tetsu to hagane. J. Iron and Steel Inst. Jap.-1985.-V.71.-№ 12.-P. 1040.

48. Айзатулов P.С. Комбинированная продувка металла в 160-т конвертерах ЗСМК / Р.С. Айзатулов, В.В. Смоктий // Сталь. -1986. -№ 10. -С. 12-13.

49. Смоктий В.В. Освоение комбинированного конвертерного процесса / В.В. Смоктий, Р.С. Айзатулов, Э.С. Белокуров и др. // Черпая металлургия. Бюл. НТИ. -1987. -№ 8. -С.52-53.

50. Чернятевич А.Г. Комбинированная продувка в конвертерах с использованием двухконтурной фурмы / А.Г. Чернятевич, JI.A. Ганзер, P.C. Айзатулов и др. // Черная металлургия. Бюл. НТИ. -1988. -№ 7. -С. 48-50.

51. Чернятевич А.Г. Комбинированная продувка металла с подачей нейтрального газа сверху и через днище конвертера / А.Г. Чернятевич, P.C. Айзатулов, Л.М. Учитель и др. // Сталь. -1989. -№ 5. -С. 20-23.

52. Смоктий В.В. Комбинированные процессы выплавки стали в конвертерах /

53. B.В. Смоктий, В.В. Лапицкий, Э.С. Белокуров. -К.: Техника, 1992. -163 с.

54. Hess G.M. BOS Innovation //Metalproducing. -1995. -№ 9. -P. 55, 58, 60, 62, 64, 81.

55. Schriefer J. Making a more reliable heat in the BOF // New Steel. -1996. -№ 5. -P. 48-52.

56. Тахаутдинов P.C. Отработка технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку 375-т конвертеров / P.C. Тахаутдинов, В.Г. Овсянников, Т.К. Прищепова и др. // Сталь. -1999. -№11. -С.27-28.

57. Югов П.И. Энергосберегающая технология нанесения шлакового гарнисажа и выплавки конвертерной стали / П.И. Югов, В.В. Соколов, А.Б. Юрьев и др. // Черная металлургия. Бюл. НТИ. -2002. -№ 12. -С.24-27.

58. Greco L. Installation and Start-up of Slag Splashing at Algoma Steel Inc. / L. Greco, A. McGowan // Steelmaking Conference Proceedings. -1997. -P. 97-100.

59. British Steel to start slag splashing in Wales // Steel Times. -1996. -V.224. -№ 10. -P. 337.

60. Рашников В.Ф. Совершенствование производства и улучшение качества выплавляемой стали в кислородно-конвертерных цехах Магнитогорского и Череповецкого металлургических комбинатов / В.Ф. Рашников, A.A. Мордашов,

61. C.М. Чумаков и др. // Черная металлургия. Бюл. НТИ. -2001. -№ 6. -С.66-68.

62. Нечепоренко В.А. Технология ошлакования футеровки кислородных конвертеров / В.А. Нечепоренко, Н.М. Омесь, Г.Ф. Боровиков и др. // Теория и практика металлургии. -1999. -№ 3. -С.22-23.

63. Пат. 2128714 Россия, МКИ6 С21С 5/44. Способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера / P.C. Айзатулов, Е.В. Протопопов, В.В. Соколови др. -№ 97116117/02; заявл. 24.09.97; опубл. 04.10.99. -С. 421.

64. Isenberg J. Burnishing the ВОР / J. Isenberg, O. Loughlin //33 Metalproducing. -1999. -№ 9. -P. 28-33.

65. Хирамицу H. Development of automatic controll of furnace-mouth skull remover / H. Хирамицу, К. Яэ, К. Хори и др. // Драйре по пуросэсу. -1997. -т. 10. -С. 1022.

66. Rymarchyk N. Post Combustion Lances in Basic Oxygen Furnace (BOF) Operations // Steelmaking Conference Proceedings. -1998. -P. 445-449.

67. Наконечники фурм для конвертеров // Черные металлы, -октябрь 1999. -С.78-79.

68. Lightfoot R. Hi-Vap cooling for increased BOS vessel life / R. Lightfoot, D. Bell //' Steel Times and Steel Times International. -1997. -№ 9. -P.360-362.

69. Старов P.B. Повышение стойкости футеровки конвертеров путем ее ошлакования / Р.В. Старов, Г.Ф. Боровиков, Г.А. Шаповал и др. // Труды первого конгресса сталеплавильщиков. -М.: Б.и., 1992. -С.99-100.

70. Баптизмапский В.И. Физико-химические основы кислородно-конвертерного процесса / В.И. Баптизманский, В.Б. Охотский. -Киев-Донецк: Вища школа, 1981.-183с.

71. Явойский В.И. Научные основы современных процессов производства стали / В.И. Явойский, A.B. Явойский. -М.: Металлургия, 1987. -184с.

72. Охотский В.Б. Изучение процесса взаимодействия кислородной струи с металлической ванной / В.Б. Охотский, А.Г. Чернятевич, К.С. Просвирин // Известия вузов. Черная металлургия. -1972. -№ 6. -С. 57-60.

73. Охотский В.Б. Строение реакционной зоны при продувке металла кислородом / В.Б. Охотский, В.И. Баптизманский, К.И. Просвирин и др. // Известия вузов. Черная металлургия. -1973. -№ 8. -С. 50-53.

74. Зарвин Е.А. Изучение процесса продувки конвертерной ванны с использованием фотокиносъемки / Е.А. Зарвин, А.Г. Чернятевич, М.И. Волович и др. // Известия вузов. Черная металлургия. -1974. -№ 12. -С. 33-37.

75. Чернятевич А.Г. Макрокартина физических явлений в реакционной зоне кислородного конвертера при продувке многосопловыми фурмами / А.Г. Чернятевич,

76. Е.Я. Зарвин, Ю.Н. Борисов и др. // Известия вузов. Черная металлургия. -1977. -№ 12.-С. 61-65.

77. Чернятевич А.Г. К вопросу взаимодействия кислородной струи с металлической ванной / А.Г. Чернятевич, Б.И. Шишов, Г.И. Соломон // Известия вузов. Черная металлургия. -1980. -№ 2. -С. 30-34.

78. Чернятевич А.Г. К вопросу о размерах реакционной зоны при продувке металла кислородом / А.Г. Чернятевич, Б.И. Шишов // Производство стали в кислородно-конвертерных и мартеновских цехах: Науч. тр. МЧМ СССР. -М.: Металлургия, 1981.-№ 9.-С. 8-12.

79. Чернятевич А.Г. Некоторые вопросы распространения кислородных струй в рабочем пространстве конвертера / А.Г. Чернятевич, Б.И. Шишов // Известия вузов. Черная металлургия. -1981. -№ 1. -С. 28-32; -№ 3. -С. 42-45.

80. Чернятевич А.Г. О некоторых особенностях окисления примесей в конвертерной ванне при комбинированной продувке / А.Г. Чернятевич, Е.В. Протопопов, J1.A. Ганзер // Известия вузов. Черная металлургия. -1987. -№ 4. -С. 25-30.

81. Чернятевич А.Г. О механизме образования выбросов из кислородного конвертера с верхней продувкой / А.Г. Чернятевич, Е.Я. Зарвин, Ю.Н. Борисов и др. // Известия вузов. Черпая металлургия. -1976. -№ 10. -С. 54-59.

82. Протопопов Е.В. Гидродинамические особенности поведения конвертерной ванны при различных способах продувки / Е.В. Протопопов, А.Г. Чернятевич, C.B. Юдин // Известия вузов. Черная металлургия. -1998. -№ 8. -С. 23-29.

83. Higuchi Y. Effect of lance design on jet behavior and spitting rate in top blown process / Y. Higuchi, Y. Tago // ISIJ International. -2001. -V. 41. -№ 12. -P. 1454-1459.

84. Luomala M.S. A novel approach in the estimation of splashing in the BOF / M.S. Lu-omala, E.O. Virtanen, P.T. Mure et al. // Steel Research. -2002. -V. 73. -№ 1. -P. 9-13.

85. Тахаутдинов P.C. Исследование процесса нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера / P.C. Тахаутдинов, Б.А. Буданов, A.M. Столяров // Известия вузов. Черная металлургия. -2001. -№ 8. -С. 26-28

86. Мокринский A.B. Перспективные направления продления срока службы футеровки конвертеров / A.B. Мокринский, А.Н. Лаврик, В.В. Соколов и др. // Сталь. -2004. -№ 5. -С. 40-44.

87. Протопопов Е.В. Процессы теплообмена при ремонте футеровки конвертеров посредством раздувки шлака и факельного торкретирования. Математическая модель / Е.В. Протопопов, А.Г. Чернятевич и др. // Известия вузов. Черная металлургия. -2004. -№10. -С. 8-13.

88. Максимов Ю.М. Математическое моделирование металлургических процессов / Ю.М. Максимов, И.М. Рожков, М.А. Саакян. -М.: Металлургия, 1976. -288 с.

89. Марков Б.Л. Физическое моделирование в металлургии / Б.Л. Марков, A.A. Кирсанов. -М.: Металлургия, 1984. -120 с.

90. Марков Б.Л. Методы продувки мартеновской ванны. -М.: Металлургия, 1975. -280 с.

91. Шакиров K.M. Скорость образования и величина поверхности контакта фаз в ванне кислородного конвертера // Известия вузов. Черная металлургия. -1983. -№ 12.-С. 6-10

92. Collins R.D. The depression of liquid surfaces by gas jets / R.D. Collins, H. Lubanska // British journal of applied physics. -1954. -V. 5. -№ 1. -P. 22-26.

93. Mathieu F., Cotribution a l'étude de l'action d'un jet gazeux sur la surface libre d'un liquide // Rev. Univers. Mines. -1960. -V. 16. -№ 7. -P. 309-316.

94. Ishii M. Inception criteria for droplet entratement in two-phase concurrent film flow / M. Ishii, M.A. Grolmes//Aiche Journal. -1975. -V. 21.-№2.-P. 308-318.

95. Соколов B.B. Аналитические исследования процессов нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров. Теория подобия / В.В. Соколов, Е.В. Протопопов, K.M. Шакиров // Известия вузов. Черная металлургия. -2004. -№6.-С. 12-15.

96. Варгафтик И.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. -М.: Физматхим, 1963. -708 с.

97. Жмойдина Г.И. Атлас шлаков. Перевод с немецкого. -М.: Металлургия, 1985. -208 с.

98. Коотц Т. Некоторые вопросы теории кислородно-конвертерного процесса / Т. Коотц, К. Беренс, Г. Маас и др. // Черные металлы. -1965. -№ 15. -С. 42-52.

99. Чернятевич А.Г. Вопросы теории и практики повышения эффективности продувки конвертерной ванны // Сталь. -1993. -№ 6. -С. 26-30.

100. Протопопов Е.В. Условия подобия при высокотемпературном моделировании конвертерных процессов. Аэродинамическое подобие / Е.В. Протопопов, А.Г. Чернятевич // Известия вузов. Черная металлургия. -1997. -№ 8. -С. 26-31.

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

102. Охотский В.Б. Строение газовых струй. // Известия вузов. Черная металлургия. -1983. -№ 11. -С. 32-35.

103. Chatterjee A. On some aspects of supersonic jets of interest in LD Steelmaking // Iron and Steeel. -1972. -V. 45. -№ 6. -P. 627-634.

104. Протопопов Е.В. Математическая модель гидродинамических процессов в полости конвертера при продувке шлакового расплава газовыми струями // Е.В.Протопопов, Р.С.Айзатулов, А.Г.Чернятевич и др. // Известия вузов. Черная металлургия. -1997. -№ 2. -С. 5-9.

105. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. -М.: Наука, 1978. -336 с.

106. Самохвалов С.С. Теплоф5зичш процеси в багатофазних середовищах: теорети-Ч1Й основи комп'ютерного моделювання. Кшв: 1пститут системних дослщжень МО Украши, 1994.-174 с.

107. Самохвалов С.Е. Метод расщепления по физическим факторам для несоленои-далыюго движения газожидкостных сред // Инжен.-физич. журнал. -1998. -№3.-С. 454-459.

108. Самохвалов С.Е. Консервативный эйлеров метод численного исследования динамики жидкости со свободной поверхностью // Инжен.-физич. журнал. -1994. -№ 3-4. -С. 228-234.

109. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984.-520 с.

110. Лакунцов A.B. Исследование процессов теплообмена при факельном торкретировании / A.B. Лакунцов, О.Н. Чемерис, В.А. Короткий и др. // Известия вузов. Черная металлургия. -1978. -№ 6. -С. 36-39.

111. Зверев И.Н. Газодинамика горения / И.Н. Зверев, H.H. Смирнов. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987.-307 с.

112. Огурцов А.П. Математичне моделювання теплоф1зичних процеав у багатофаз-них середовищах / А.П. Огурцов, С.С. Самохвалов. -КиУв: Наукова думка, 2001. -410 с.

113. Бакакин A.B. Математическое моделирование течения металла в сталеразли-вочпом ковше при продувке инертным газом / A.B. Бакакин, В.О. Хорошилов, В.Е. Кельманов // Известия вузов. Черная металлургия. -1981. -№ 4. -С. 52-56.

114. Никитенко 11.И. Численное моделирование гидродинамики слабосжимаемой газожидкостной среды / Н.И. Никитенко, С.Е. Самохвалов, М.В. Бабенко и др. // ИФЖ. -1995. -№ 5. -С. 774-780.

115. Гутри Р.И.Л. Физико-химические и гидродинамические аспекты легирования расплавов методом вдувания порошков // Инжекционная металлургия'80. М.: Металлургия, 1982. -С. 75-92.

116. Жучков В.И. Растворение ферросплавов в жидком металле / В.И. Жучков, A.C. Носков, А.Л. Завьялов. -Свердловск: Издательство УрО АН СССР, 1990. -136 с.

117. Огурцов А.П. Численные методы исследования гидродинамических и тепло-массопереносных процессов сталеплавильного производства / А.П. Огурцов, С.Е. Самохвалов. -Киев: Наукова думка, 1993. -220 с.

118. Чернятевич А.Г. Разработка устройств для комбинированной продувки в 160-т конвертере с подогревом подаваемых через днище газов / А.Г. Чернятевич, Е.В. Протопопов, C.B. Кукса и др. // Известия вузов. Черная металлургия. -1985.-№ 10.-С. 28-32.

119. Огурцов А.П. Численные методы исследования гидродинамических и тепло-массопереносных процессов сталеплавильного производства / А.П. Огурцов, С.Е. Самохвалов. -Киев: Наукова думка, 1993. -220 с.

120. Russell R.O. In: European Oxygen Steelmaking Congress, Dusseldorf / R.O. Russell, N. Donaghy, E.C. Meyer, K.M. Goodson / Neuss, June 21-22, 1993. -P. 220-225.

121. Явойский В.И. Теория процессов производства стали / В.И. Явойский. -М.: Металлургия, 1967.-791 с.

122. Югов П.И. Энергосберегающая технология нанесения шлакового гарнисажа и выплавки конвертеной стали / П.И. Югов, В.В. Соколов, А.Б. Юрьев и др. // ОАО «Черметинформация». Бюллетень «Черная металлургия». -2002. -№ 12. -С. 24-27.

123. Пат. 2170269 Россия, МКИ7 С21С 5/44. Способ нанесения шлакового гарнисажа. / P.C. Айзатулов, Е.В. Протопопов, В.В. Соколов и др. -№ 99117290/02; заявл. 09.08.99; опубл. 10.07.01. -С. 266.

124. Пат. 2164953 Россия, МКИ7 С21С 5/44. Способ футеровки кислородного конвертера. / P.C. Айзатулов., Е.В Протопопов., В.В. Соколов и др. -№ 2000107529/02; заявл. 28.03.2000; опубл. 10.04.2001. -С. 247.

125. Пат. 2128714 Россия, МКИ6 С21С 5/44. Способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера / P.C. Айзатулов, Е.В. Протопопов, В.В. Соколов и др. -№ 97116117/02; заявл. 24.09.97; опубл. 04.10.99. -С. 421.

126. Пат. 2273669 Россия, МКИ0 С21С 5/44 Способремонта футеровки конвертера и фурма для его осуществления / A.B. Мокринский, Е.В. Протопопов, В.В. Соколов и др. -№ 2004124090/02; заявл. 06.08.2004; опубл. 10.04.2006. -С. 642.

127. Protopopov E.V. Heat transfer in converter lining when applying a slag coating and guniting: mathematical simulation / E.V. Protopopov, A.G. Chernyatevich, V.V. Sokolov и др. // Steel in Translation. Vol. 34, № 10, pp. 35-41, 2004.

128. Протопопов E.B. Hydrodynamic processec in slagand metallik phases of converter bath with danl injection / Е.В. Протопопов, JI.A. Ганзер, A.C. Черпятеич и др. // Steel in Translation. Vol.32. -No.4. -2004. -Pp. 28-33.

129. Протопопов Е.В. Направления повышения стойкости футеровки конвертеров / Е.В. Протопопов, A.B. Мокринский, Соколов В.В. и др. // Новые огнеупоры. -2004.-№ 8.-С. 16-18.

130. Баптизманский В.И. Расчет кислородно-конвертерных фурм / В.И. Баптизман-ский, Г.А. Щедрин // Сталь. -1973. № 1. - С.20-23

131. Фридль Э. Размеры кислородных конвертеров / Э. Фридль, Г. Шмидт // Черные металлы. -1972. № 15. - С. 40-45.