Статті КАВП (ДМетІ)

Permanent URI for this collectionhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/14598

Browse

Now showing 1 - 40 of 45

Analysis and Research of the Causes and Course of Degradation of Lithium Batteries
(EDP Sciences-Web of conferences, 2024) Buriak, Serhii Yu.; Gololobova, Oksana O.; Havryliuk, Volodymyr I.; Serdiuk, Tetiana M.; Voznyak, Oleh M.; Manachyn, Ivan O.
ENG: Energy storage devices based on lithium technology are confidently leading the respective market due to their significant advantages over other technologies in the industry. Despite their relatively recent history of appearance, they managed to undergo many modifications of both physical and chemical components. One of the constant goals of all research in this field is the formation of knowledge about the degradation processes occurring inside a given chemical current source, and ways to influence them. Systematization and identification of the fundamental reasons for the decrease in the performance of lithium batteries still remains a topical issue of today, and therefore is considered in this article. And no matter how studied this issue looks, taking into account the existing many long-term experimental data of a huge number of scientists and a number of different types of companies, but still, optimization of work is impossible without identifying and eliminating as many destructive factors as possible in battery operation. The difficulty of this process lies also in the fact that, taking into account all the high-tech production processes in the world, there are no two identical lithium current sources. On the example of a single battery, the ability to maintain high performance, close to nominal, was demonstrated from a source that, due to its lifetime, should not have had them. The data obtained during the experiment, which confirmed the high performance, show once again that the issue of degradation of lithium current sources can and should be studied further.
Automatic Compensation of the Mill RolL Eccentricity in Terms of Limited Speed of Hydraulic Compression Devices
(Dnipro University of Technology, Dnipro, 2025) Boyko, O.; Kuvaiev, Victor; Potap, Oleg; Potap, M.; Rybalchenko, Maria O.
ENG: Purpose. To reduce deviation of vertical dimension (thickness) of rolled products from the specified value by enhancing the accuracy and shortening the setup time of an eccentricity compensation subsystem of mill rolls based on substantiation of an eccentricity compensation method. This method is based on an active search algorithm to determine the actual eccentricity parameters in real time, taking into account the actual response time of hydraulic compression devices (HCD) and investigating its effectiveness through simulation computer modelling. Methodology. The research was based on the analytical determination of the frequency characteristics of the AGC system in sheet metal rolling, considering the actual response time of HCD of a rolling mill as well as a comprehensive model of a rolling process in a quarto mill with rolling movement and an automatic thickness control system (ATCS) that compensates for eccentricity. The study was conducted by comparing the results of computer simulation modelling of the improved ATCS, whose algorithm took into account the HCD response time, with the performance indicators of the previous system, which did not consider this factor. Findings. It has been established that under the AGC thickness control conditions, the measured amplitude of a variable component of thickness does not match the amplitude of eccentricity due to the finite response time of HCD. The frequency characteristics of the AGC system have been determined analytically, taking into account the actual response time of HPD in a rolling mill. An improved procedure for determining the actual eccentricity amplitude in real time has been substantiated, which involves a temporary reduction in the HCD speed within the initial rolling section. A structure for an automated control system has been proposed for practical implementation of this procedure. It has been demonstrated that the proposed solutions allow for a threefold reduction in thickness variations caused by eccentricity compared to the corresponding performance indicators of the known eccentricity compensation systems with the AGC thickness control. Originality. The influence of the HCD response time on the accuracy of AGC thickness control systems for rolled products has been established. An approximate linear relationship has been identified between the ratio of the amplitude of thickness fluctuations caused by eccentricity and the amplitude of roll gap fluctuations relative to the roll speed and HCD response time under the AGC algorithm thickness control conditions. The improved procedure for determining the actual eccentricity amplitude in real time has been substantiated. Practical value. The effectiveness is substantiated of implementing an improved active search algorithm for determining the eccentricity parameters of mill rolls under the limited HCD response conditions in real time. This approach allows for a threefold reduction in the sheet thickness variability caused by roll eccentricity compared to the performance indicators of the known AGC thickness control systems, thereby ensuring the production of high-precision rolled products in Ukrainian sheet rolling mills.
Change in Slag Composition and Sulfur Content of Hot Metal in the Process Chain of Blast Furnace — Hot Metal Desul furization Complex — Converter (BOF)
(Publishing House “Akademperiodyka”, Kyiv, 2024) Shevchenko, A. P.; Kysliakov, Volodymyr G.; Dvoskin, B. V.; Manachyn, Ivan O.
ENG: Introduction. Modern conditions of iron and steel making industry require production of high-quality competitive metal products. Thus, the removal of sulfur at the lowest cost has been becoming increasingly important. Problem Statement. The major amount of sulfur in iron and steel making comes with charge materials in sintering blast furnace production. When using out-of-furnace processing of hot metal in hot metal desulfurization and slag removal facilities, the degree of hot metal desulfurization can be 75—99%. This ensures the production of hot metal with a sulfur content in the range of 0.002—0.015%. Purpose. The analysis of changes in the sulfur content of hot metal and in the slag composition in the process chain of steel production, followed by the development of technical solutions and process methods to eliminate the resulfurization of hot metal. Materials and Methods. Our calculations, based on the actual data of Ukrainian and Chinese iron and steel making facilities. The selected samples of slag and hot metal have been analyzed with the use of raster spectral microscopy methods. In the studies of sulfur content at various stages of smelting, the method of material balance calculation has been employed. Results. In the slag phase, along with systems of CaO ∙ SiO2 ∙ Al2O3 type with different ratios of components containing 0.2—3.5% sulfur, CaxSiyAlz type systems containing up to 1% sulfur have been detected. In the beads, the sulfur content varies within 0.1—0.85%. Sulfur is present in the form of sulfides of (Fe, Mn)S type, mainly MnS, while in non-metallic inclusions of the beads, the sulfur content ranges within 15—30%. The residing ladle slag after desulfurization should not exceed 0.5—0.7 kg/t of hot metal. Conclusions. To prevent the resulfurization of hot metal during its discharge from a blast furnace, it is advisable to rationalize ladle slag modes, by adjusting ladle slag composition, increasing the degree of ladle cleaning from the slag residing from previous loads and inducing a slag cover in the absence of ladle slag. The conducted studies have shown that sulfur from the slag does not return to the hot metal and resulfurization does not occur, which is explained by the protective effect of residual magnesium.
Coefficient of Local Loss of Mechanical Energy of the Flow for a Mixture of Charge Materials
(Dnipro University of Technology, 2021) Selegej, Andriy Mikolayovich; Ivaschenko, Valeriy; Golovko, Vjacheslav Iljich; Kiriya, R.; Kvasova, Luydmila Sergijvna
ENG: Purpose. To determine the dependence of the coefficient of local losses of mechanical energy of flow of a twocomponent mixture of charge material on its depth, content of components, and average equivalent diameter of particles in the case of their freedispersed motion. Methodology. The value of the coefficient of local losses of mechanical energy was determined by the value of the hydraulic resistance of the fluid during its movement in open channels and pipes. In this paper, methods were used of comparative analysis, mathematical modeling and forecasting of dynamic processes in the flow of granular material. findings. Based on the results of theoretical studies, a mathematical model was obtained, the use of which allows calculating the coefficient of local losses of mechanical energy for the flow of a twocomponent mixture of charge materials with agglomerate particle sizes from 15 to 50 mm, pellets from 6 to 12 mm, coke from 10 to 60 mm. The developed model with satisfactory accuracy makes it possible to evaluate the movement of the charge from the indicated materials along the paths of the charging devices of blast furnaces at a speed in the range from 1.5 to 20 m/s and to determine the trajectories of the mixture of charge materials on the top with an accuracy of 0.2 m. It is noted that the calculation of the above coefficient by the known techniques is not accurate enough, which is associated with the uncertainty in the choice of a single average equivalent diameter of the particles of the two component charge. Comparative analysis of the developed model with the known models and experimental data indicates that the accuracy of calculating the dynamic parameters of a twocomponent flow of charge materials using the developed model increases by 5–10 % in comparison with calculations using the previously known models. Originality. For the first time, regularities of changes in the coefficient of internal mechanical losses of a twocomponent flow of charge materials from its depth, content of components, average equivalent particle diameters when moving along the paths of charging devices of blast furnaces have been established. practical value. Mathematical dependencies have been developed and can be used to determine the technological parameters of the charge of a modern blast furnace with different characteristics of the granulometry of the charge and the ratios of its components. This will increase the accuracy of predicting the course of the process under consideration, the degree of automation of the control systems for the technological process of the charge supply of blast furnaces, will make it possible to use expensive charge materials more efficiently, reduce energy consumption and reduce the harmful impact on the environment.
Determining the Optimal Composition of Low-Basicity Slags Using Pegmatite for Electromelting Processes
(TECHNOLOGY CENTER PC, Kharkiv, 2026) Proidak, Yurii S.; Gorobets, Anton P.; Zhadanos, Oleksandr V.; Rybalchenko, Mariia O.
ENG: This study focuses on the process of slag formation and its performance during steelmaking using carbon charge, when remelting alloyed scrap in electric steelmaking units, and in secondary metallurgy units. One of the relevant issues is the use of alternative materials, such as alkali aluminosilicates, capable of replacing conventional slag components without compromising the quality of the slag. This study reports scientifically proven conditions for replacing fluorspar in the composition of slags used in remelting technologies and secondary metallurgy with domestic mineral raw materials – pegmatites, which contain up to 10–15% of the total alkali metal oxides Na2O and K2O. The effect of Na2O and K2O on the rheological characteristics of the slag melt in the CaO-SiO2+(Na2O, K2O) system has been confirmed. A series of experimental meltings was carried out to establish the slag-forming regime in a ladle-furnace when fluorspar in the solid slag-forming mixture is completely replaced with pegmatites. A comparative analysis of the compositions of refining slags for the current industrial technology and the experimental technology has been performed. A significant increase in slag fluidity and a desulfurization level of the metal comparable to that of the current technology were established, despite a decrease in slag basicity to 1,8–2,0, which is consistent with the requirements of remelting technologies. Chemical analysis of the metal and slag compositions was conducted for the experimental meltings at the stages of semi-product melting and steel treatment in the ladle furnace. The metal from the experimental meltings fully met the requirements of the normative and technical documentation. Thus, this work provides a theoretical justification for an innovative secondary-metallurgy technology using alkali aluminosilicate pegmatite as a part of slag forming mixtures. The metal quality indicators in terms of sulfur content confirm the effectiveness of the devised technology with partial or complete replacement of fluorspar with pegmatite during remelting or secondary steelmaking.
Implications of University-Business Cooperation for Higher Education in a Time of Cybernetics: Emerging Trends and Dilemmas
(Odesa National University of Technology, Ukraine, 2021) Tarasevich, I. G.; Tarasevich, A.
ENG: Universities and business collaborate for their own ends that do not necessarily match. While the industry is always profit-driven and practice-oriented with primarily short-term goals in mind, the university focuses on strategic planning, theory development, and long-term goals. University-business collaboration (UBC) has diverse modes or activities among which the most common are: 1) research and development (R&D); 2) mobility of academic staff; 3) student mobility; 4) curriculum development and delivery; 5) lifelong learning. While the focus of UBC is on conducting practice-oriented research, each university and enterprise have their own unique combinations of activities that reflect their goals and needs. All the five collaborative research activities demonstrate different effects with UBC drivers, barriers, and organizational characteristics that are further explored in the article. Similar to automation, higher education is in many ways a stochastic adaptive control system, the behaviour of which depends on parameters with unknown values. The system has to perform in order to collect specific values of these parameters. The values are crucial as, once collected, they can be used to alter the system’s performance. Following this logic, we consider the five modes specified above as key UBC parameters, put in their emerging trends as parameters’ values, and consider emerging dilemmas and implications for higher education. The key challenge nowadays is around the adaptability of higher education. More than ever before, educators around the world grapple with the idea of whether and how adaptive the modern university should be to the business world needs in the context of global automation. This article is our attempt to add to a meaningful debate around this topic.
Major Lessons Learnt from an Online Teaching of Automation and Control Courses during the Pandemic and the Way ahead: A Critical Interpretative Synthesis
(Public Organization "Ukrainian Assembly of Doctors of Sciences in Public Administration", Kyiv, Ukraine, 2023) Таrasevich, Iryna G.; Tarasevich, Alena V.; Foris, Svitlana M.; Kuzmenko, Mykhailo Y.
ENG: Covid-19 brought in adapted frameworks, concepts, and tools into the design and delivery of automation courses at technical universities. Although university digitalization has been around for a while, it has been used primarily for the administrative purpose rather than for teaching and learning. A natural, powerful stimulator, the pandemic pushed the universities to explore new avenues in further digitalization of education. The goal of this critical interpretive synthesis is to make a summary of the major lessons learnt from the online teaching of automation courses during the pandemic and their further implementation. It is also aimed at exploring major tensions and barriers that users (teaching faculty, students, and administrative personnel) have been grappling with. The tensions and barriers are presented in this paper from three distinct perspectives – from the perspectives of students, teaching faculty, and university administrators. Whether students thrive or survive, the faculty rethink and upskill their teaching, and the institution is capable of meeting multiple, often competing needs and shifting priorities of the market – warrants further research on the topic. An important question to be addressed in future inquiries is whether the stakeholders that are engaged in the process of developing, teaching, and taking an automation course, are able to reconceptualize their roles and continue to grow professionally.
Minimization of Dynamic Changes in the Tension of Long Products behind the Outlet Cage in Rolling Stock Production in Coils
(Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2022) Boyko, O.; Kuvaiev, Victor; Beshta, D.; Potap, Oleg; Matsiuk, S.
ENG: Purpose. Justification of technical solutions as to the reduction of the amplitude and reduction of the dynamic change duration in the tension of the rolling stock at the exit of the output cage when moving to winding a new layer to an acceptable level in terms of its effect on the resulting profile of the rolled product through the control of the rotation frequency of an output cage. Methodology. The conducted research was based on a complex model of the process of rolled steel winding with a Garrett-type winder and the tension of rolled steel in the area of the exit cage-winder. To control the actual amount of tension at the output cage exit, it is suggested to use the amount of free deflection of the rolled steel directly behind the cage. The research was carried out by simulating the process of rolled steel winding according to the basic control scheme and control schemes that predict the influence on both drives, i.e. the winder drive and the output cage drive according to the actual value of tension, in various combinations with further analysis and comparison of the obtained results. Findings. It was established that the correction for the deviation of the actual rolling tension in the finishing cage-winder area from the specified value of the winding current of the winder electric drive does not eliminate rolling tension when switching to the next layer winding and the oscillating form of the transition process, which are characteristic of the basic rolling winding scheme. In turn, the correction of the rotation frequency of the output cage rolls drive reduces the amplitude of the roll tension jerk by almost half with a simultaneous reduction in the time of the transition process and readjustment when switching to a new layer winding. Originality. It has been shown for the first time that the introduction of the roll tension control circuit by correcting the high speed rolling mode of the output cage ensures minimization of dynamic changes in the rolled steel tension when switching to a new layer winding and reduces the probability of local tightening of rolled steel profile. Practical value. The use of the described technical solutions in the control system of the section of rolled products winding of the small-grade wire mill DSDS 250/1506 PJSC “ArcelorMittal Kryvyi Rih” ensures the improvement of the commercial proper ties of the winding of rolled products produced on the rolling mill.
A Model to Control the Formation of Multi-Component Charge Portions on a Blast Furnace Conveyor
(National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, 2020) Rybalchenko, Maria O.; Selegej, Andriy M.; Golovko, Vjacheslav I.; Selegej, S. M.; Mirgorodskaya, O. S.
ENG: Introduction. Bell-less tops used in the charging area give significantly wider opportunities for regulating and distributing the charge material along the furnace top radius. Moreover, it becomes feasible to develop the methods for gas flow control and these methods shall differ from the conventional ones. One of such methods is introduction of multi-component portions of the charge with a technology based component ratio. Problem Statement. The bell-less top charging device is not designed for that type of portioning when the charge material mixing is accompanied with a simultaneous shift of one component with respect to other one for a certain set value, while charging. These portions can be formed with the use of computer-aided stock-conveying system, while discharging the material from weighing hoppers into the blast furnace conveyor. Purpose. This research aims at the development of the structure, the functioning algorithms and the mathematical model for the system to control the formation of multi-component mixed charge batches in order to increase the blast furnace productivity and to reduce the specific coke consumption. Materials and Methods. In this research, the methods of automatic control theory and artificial intellect for the synthesis of weight neuro-fuzzy controllers within the automatic control system of charge dosage have been used. The developed system designed to control multi-component charge portioning via PC has been tested by means of simulation modelling methods. Results. There has been developed an algorithm for operating the system for controlling the multi-component mixed charge preparation on the conveyor, given the arrangement of the specified components, their ratios in portions, total volumetric productivity of the conveyor, the variable geometry of the unloaded material, in the connection with the on-line information on the mixing process. The feasibility of the system has been verified by its simulation with the use of standard application tools. Conclusions. It has been established that the designed control system allows the formation of mixed portions of any composition defined by an operator at a given maximum output of the conveyor and prevents its overload in terms of mass or volume.
Preventing the Development of Emergency Modes of Interlocked Electric Drives of a Rolling Mill under the Impact Loads
(Polish Society of Technical Diagnostics (Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej - PTDT), 2023) Druzhinin, Valeriy; Sivyakova, Galina; Kalinin, Alexey; Tytiuk, Valerii; Nikolenko, Anatolii V.; Kuznetsov, Vitaliy V.; Kuzmenko, Mykhailo
ENG: In recent years, due to the tightening of competition in the global market of steel producers, the requirements for the quality of hot-rolled steel have increased. The finishing group of the rolling mill is characterized by a complex structure of mechanical and electrical parts. The operation of electric drive systems of such units is characterized by the interrelation of electromagnetic processes, mechanical phenomena and technological factors. As experimental studies have shown, the quality of the supply voltage is inextricably linked with the impact nature of the loads in the rolling stands of the roughing and finishing groups of the hot rolling mill. A decrease in the supply voltage may be accompanied by the development of emergency modes of synchronous electric drives, leading to a decrease in the quality of the finished product.The paper developed a mathematical model of the power supply system of the rolling mill JSC "ArcelorMittal Temirtau". It is shown that this can lead to loss of synchronism of the synchronous motor. Such a voltage drop has a significant impact on the operation of DC electric drives of the finishing group. Various strategies are proposed to counter the development of emergency situations.
Selection of Optimal Lithium Battery Technology for Backup Power Supply of Automatics Systems in Railway Transport
(Printing House “Technologija”, Kaunas, Lithuania, 2024) Buriak, Serhii Yu.; Gololobova, Oksana O.; Serdiuk, Tetiana M.; Voznyak, Oleh M.; Yehorov, Oleh I.; Manachyn, Ivan O.; Radzikhovskyi, Kostiantyn
ENG: The article presents the results of the research into batteries based on lithium technology. An analysis of all the most widely represented lithium battery technologies was carried out with an assessment of their main parameters. The research was aimed at studying the performance characteristics of the six most common technologies for the production of chemical power sources using lithium, which are currently the most developed and are manufactured on a mass production scale. A comparative analysis showed that the features of each of them should be taken into account in order to optimize the choice of parameters for batteries with different technologies when solving various industrial and household problems, since this approach will make it possible to further use their differences with the greatest efficiency. The most suitable areas for practical application of each type of lithium battery are given, taking into account the individual characteristics of their performance. Also, from a practical point of view of highly efficient use of electrical energy storage devices, as a constant consumer of especially large volumes of energy carriers, the transport industry is considered, which has a great interest in improving technologies in order to improve the quality of equipment, increase the safety of the transportation process and the economic efficiency of the type of activity being carried out. This analysis was carried out using the example of their use in backup power supply systems for railway automatics devices. The advantages of replacing backup power sources based on the traditional method of storing electrical energy using lead-acid batteries with batteries made using lithium technology are shown. At the same time, to determine the appropriate technology, the specifics of the application conditions were first taken into account, since this type of energy source belongs to the category of guaranteed energy supply. The research results obtained allow us to compare lithium batteries to identify selection criteria for specific tasks based on their performance characteristics.
Адаптивна система управління швидкісним режимом вільної прокатки з нечітким регулятором
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Єгоров, Олександр Петрович; Рибальченко, Марія Олександрівна; Маначин, Іван Олександрович
UKR: Найкращим швидкісним режимом прокатки на дрібносортних станах є режим вільної прокатки з петлеутворенням у чистових групах клітей. Стабілізація петлі здійснюється системою керування частотою обертання валків прокатних клітей за інформацією датчика положення петлі. Збільшення петлі прокату залежить від частот обертання валків суміжних клітей і коефіцієнта витяжки прокату в кліті, наступної за регульованим проміжком. Для налаштування системи необхідно знати числові характеристики впливів, що обурюють і впливають на величину петлі прокату. Було досліджено зміну частоти обертання двигуна головного приводу клітей при стабілізації величини петлі прокату в міжклітьовому проміжку клітей чистової групи безперервного прокатного стану. Зміна частоти обертання валків характеризує сумарні дії режиму прокатки на величину петлі. Дослідження показали, що у не стаціонарної реалізації можна виділити тренд, який описується цілком детермінованою залежністю, та проводити аналіз випадкової стаціонарної реалізації щодо цього тренду. Була розроблена структурна схема контуру регулювання положення петлі прокату. Ця схема включає: електропровід з контуром струму, контуром швидкості, регулятором швидкості, петлею прокату, регулятором положення петлі, компенсатором обурювальних впливів. Компенсатор виконано на базі Fuzzy контролера і виробляє керуючий вплив залежно від неузгодженості в контурі петлерегулювання. Цим самим відстежується та компенсується низькочастотна складова обурення за швидкістю прокату, яка може досягати 10% від швидкості прокатки. Отримані дані зміни величини петлі без компенсуючого контуру та з ним. Величина петлі в системі без компенсуючого контуру при прокатуванні більш потовщеної задньої частини прокату досягає максимально допустимого розміру. В системі з компенсуючим контуром цього не відбувається. Стабілізувати величину петлі в заданому діапазоні можна або збільшуючи коефіцієнт регулятора, погіршуючи при цьому динаміку всієї багатозв’язкової системи управління швидкісним режимом прокатки, або використовуючи запропонований метод адаптивної компенсації обурення.
Аналіз ефективності способів розкрою заготовок при виробництві дрібносортного прокату в стрижнях
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2022) Кузьменко, Михайло Юрійович; Єгоров, Олександр Петрович; Рибальченко, Марія Олександрівна
UKR: Метою роботи є аналіз ефективності способів розкрою заготовок на безперервних заготовочних станах (БЗС) при виробництві сортового металопрокату в стрижнях. Практично 100 % замовлень на дрібносортний прокат у стрижнях припадає на мірний прокат, у той час як реальний вихід мірного прокату з прокатного стана становить 95-98 %, а решта припадає на немірний прокат. На заключному етапі прокатного виробництва втрати металу виникають також через наднормативну технологічну обрізь під час розкрою прокату. Виникають економічні втрати, що пов'язані з реалізацією пачок немірних стрижнів за меншою вартістю. Аналіз численних досліджень та наукових публікацій дозволив сформулювати задачу винайдення таких стратегій та алгоритмів розкрою, що забезпечують мінімізацію обрізі готового прокату завдяки узгодженому керуванню безперервними заготовочними станами (БЗС) та безперервними дрібносортними станами (БДС). Показано, що на заключному етапі виробництва товарної продукції на безперервних прокатних станах виникають втрати металу за рахунок немірних залишків і наднормативної обрізі, яка виникає, з одного боку, внаслідок того, що довжина заготовки, яка подається на вхід прокатного стана не є кратною готовому мірному профілю, а з іншого – через особливості обладнання прокатних станів, що реалізують операції розкрою. В роботі показано, що вибір способів розкрою металопрокату є багатокритеріальною задачею. Проведено аналіз граничних відхилень геометричних розмірів заготовок та дрібносортного прокату. На основі проведених розрахунків показано, що одночасне забезпечення економічного критерію та критерію максимального виходу мірного стрижневого прокату можливе лише при виробництві арматурних профілів більших за No14, а при виробництві дрібніших профілів слід використовувати критерій максимального заповнення холодильника. Показано, що при виробництві дрібносортних профілів найбільш ефективним є спосіб розкрою прокату з обрубанням немірної частини. Отримані дані можуть використовуватися для побудови розкрійних планів при виробництві товарного металопрокату.
Аналіз моделей процесів позаагрегатного оброблення чавуну
(Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2023) Кисляков, Володимир Геннадійович; Тогобицька, Дар’я Миколаївна; Молчанов, Лавр Сергійович; Єлісєєв, Володимир Іванович; Ліхачов, Юрій Михайлович
UKR: Метою роботи є виконання узагальнюючого аналізу досліджень щодо моделювання процесів позапічної обробки чавуну. Математичні моделі класифіковані відповідно до основних принципів моделювання. Приведено опис різних моделей, які будуються на різних засадах в залежності від їх типу та відмінності між ними. Проведено більш детальний аналіз деяких фундаментальних моделей та виразів, які були отримані при їх побудові. Наведено приклад моделей, що побудовані по експериментальним даним. Моделі нейронних мереж складаються зі штучних нейронів, які з’єднані один з одним за допомогою сполучних ваг, тобто параметрів моделі, у вигляді шарів. Нейрони – це набір математичних функцій, які модифікують вхідні дані для отримання оцінки бажаного результату. Велика кількість мережевих параметрів робить навчання нейронної мережі пов’язана обтяжливим обчислювальним процесом. Велика кількість мережевих зв’язкових ваг, які необхідно оптимізувати, при навчанні таких моделей зазвичай потребує велику кількість вхідних даних. Приведені вітчизняні досягнення в побудові математичних моделей процесу позапічної обробки чавуну. Описані принципи створення інтегрованої бази даних, що узагальнює інформацію про параметри самих різних технологій знесірнення чавуну, яка включає розроблений системний блок інформаційно-пошукової системи; розроблена концепція експертної системи прийняття рішень з управління технологічними процесами та вибір раціональної технології позапічної десульфурації чавуну; описаний варіант розробленого інформаційно-математичного забезпечення експертної системи модулем позапічної обробки чавуну зернистим магнієм та коінжекцією магнію і вапна; приведені отримані емпіричні рівняння для визначення кінцевого вмісту сірки у розплаві чавуну, а також вираз для оцінки питомої витрати металевого магнію в реагенті. Описані моделі, які присвячені чисельному та фізичному моделюванню явищ, які виникають у ковші під час інжектування, а також вивченню закономірностей газопорошкового потоку.
Використання програмного засобу Stateflow для моделювання складних систем в металургії
(Видавничий дім «Гельветика», 2025) Рибальченко, Марія Олександрівна; Потап, Олег Юхимович; Михайловський, Микола Володимирович; Єгоров, Олександр Петрович; Шибакiнський, Володимир Іванович
UKR: У статті розглядається застосування програмного засобу Stateflow для моделювання складних систем у металургії. Акцентується увага на перевагах Stateflow як розширення системи Simulink, що дозволяє проектувати та моделювати подієво-керовані системи та кінцеві автомати, в тому числі ієрархічні моделі. Проаналізовано дослідження та публікації, що стосуються використання Stateflow для моделювання систем логічного керування, до прикладу, у транспортних системах переміщення сипучих вантажів, а також у системах автоматичної сигналізації на залізничних переїздах. Основною метою роботи є обґрунтування доцільності використання програмного засобу Stateflow для моделювання складних систем, зокрема технологічних процесів у металургії. Представлено приклади моделювання металургійних процесів. Зокрема, розглянуто моделювання системи вибору вільної машини безперервного лиття заготівок (МБЛЗ). Виконано моделювання роботи агрегату «піч-ківш», який слугує для підігріву металу перед послідовними технологічними операціями та доводки розплаву за хімічним складом. Stateflow дозволяє формалізувати різні режими нагріву в залежності від ступенів потужності трансформатора, а також відстежувати зміну температури розплаву залежно від обраного режиму. Окремо розглянуто моделювання системи управління формуванням багатокомпонентних порцій шихти на доменному конвеєрі. Модель системи управління враховує, що змішана порція може складатися з різних типів матеріалів (агломерат, окатиші, кокс), враховує їх співвідношення та розташування на конвеєрі, а також продуктивність збірного конвеєра. Stateflow-діаграма імітує роботу вагових воронок та визначає час включення механізмів розвантаження. Зроблено висновок про доцільність використання Stateflow для моделювання процесів плавки, нагріву, транспортування та дозування матеріалів у металургії, що дозволяє підвищити ефективність управління технологічними процесами, забезпечити безпеку праці та якість продукції.
Випаровування та розчинення магнію в рухомих бульбашках
(ДДТУ, Кам’янське, 2025) Єлисєєв, В. І.; Маначин, Іван Олександрович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Руденко, Олександр Леонідович; Чубіна, О. А.
UKR: У роботі наводяться результати дослідження кінетики процесу десульфурації за участю частинок магнію. Виконано математичний опис руху бульбашки з урахуванням її радіусу, коефіцієнту поверхневого натягу, густини рідкого металу, густини газу, гідравлічного тиску та умов масопереносу в розплаві. Наведено результати розрахунків для варіантів, де показані криві підйому бульбашок із частинкою магнію радіусом 1 мм. З’ясовано, що процес випаровування залежить від концентрації магнію в глибині металу. Виконано оцінку маси пари в бульбашці та зміни радіуса бульбашки під час підйому. Показано, що швидке випаровування магнію призводить до збільшення радіусів бульбашок, які спливають, та їхнє швидке схлопування пов'язане з розчиненням парів у рідкому металі. Представлена кінетична модель показує фізико-хімічний перебіг процесу надходження магнію з бульбашок у розплавлений метал під час обробки чавуну зернистим магнієм. Отримані результати розрахунків мають практичну цінність при освоєнні технології в промислових умовах.
Дистанційна система керування кроковим двигуном навчальної транспортної лінії
(Херсонський національний технічний університет, 2024) Рибальченко, Марія Олександрівна; Потап, Олег Юхимович; Маначин, Іван Олександрович; Єгоров, Олександр Петрович
UKR: Підготовка магістрів з автоматизації, комп’ютерно-інтегрованих технологій та робототехніки вимагає формування у майбутніх фахівців базових компетентностей щодо з датності здійснювати автоматизацію складних технологічних об’єктів та комплексів, створювати кіберфізичні системи на основі інтелектуальних методів управління та цифрових технологій з використанням робототехнічних та інтелектуальних мехатронних пристроїв. Матеріальне, інформаційне та методичне забезпечення такої підготовки стає наразі актуальною задачею українських технічних університетів, які активно розгортають на своїй базі нові лабораторні робототехнічні комплекси. Одним з найбільш поширених компонентів цих комплексів є крокові двигуни, що успішно застосовуються у різноманітному промисловому і спеціальному обладнанні для високоточного переміщення об’єктів на задану відстань. Зрозумілою умовою максимально повної реалізації переваг крокового двигуна як виконавчого механізму роботизованої системи є коректний підхід до проєктування систем керування такими механізмами. В роботі ставилась задача розробки системи дистанційного керування кроковим двигуном навчальної транспортної лінії кафедри автоматизації виробничих процесів Українського державного університету науки і технологій. Кроковий двигун у свою чергу забезпечує переміщення каретки у задану позицію. Метою роботи було розробити бюджетну та дієву систему керування кроковим двигуном, що дозволить динамічно змінювати параметри системи за допомогою персонального комп’ютера(ПК), передаючи відповідні команди у систему через COM-порт, або за допомогою планшета, передаючи відповідні команди у систему через Bluetooth. Така система може знайти застосування як у навчальному процесі для відпрацювання стандартних прийомів керування кроковими двигунами та навичок програмування мікроконтролерів, так і в промислових системах, які потребують керування положенням механізму з високою точністю.
Дифузійно-кінетична модель розчинення парів магнію в розплаві під час руху бульбашки в режимі хімічної локальної рівноваги магнію та сірки
(ДДТУ, Кам’янське, 2024) Єлисєєв, В. І.; Маначин, Іван Олександрович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Руденко, Олександр Леонідович; Чубіна, О. А.
UKR: Метою роботи є розгляд дифузійно-кінетичного розчинення магнію з бульбашки, що рухається, в розплав з урахуванням зміни його параметрів при локальній хімічній рівновазі. Виконано математичний опис дифузійного процесу. Наведено результати розрахунків для бульбашки, що піднімається з глибини 2 м розплаву при температурі чавуну 1300 °С і 1400 °С в умовах, коли концентрація сірки становить 0,05 % (початкова стадія процесу) і 0,002 % (режим глибокої десульфурації).Проаналізовано залежності зміни радіусів бульбашок під час їх підйому в розплаві чавуну, зміни глибини підйому бульбашок у розплаві, концентрації магнію на їхній поверхні, а також зміни маси магнію в бульбашках при температурах металу 1300 °С і 1400 °С. Розроблено математичну модель розчинення рухомих бульбашок парів магнію в розплаві з урахуванням хімічної рівноваги концентрацій сірки та магнію в металі. Запропонована математична модель дає теоретичну оцінку втрат парів магнію.
Дослідження зміни вмісту сірки в чавуні і складу шлаку на технологічних переробах при підготовці чавуну до конвертерної плавки
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Шевченко, Анатолій Пилипович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Двоскін, Борис Вульфович; Маначин, Іван Олександрович; Чубін, Костянтин Іванович
UKR: У статті проаналізовано зміну вмісту сірки в чавуні та складу шлаку в технологічному ланцюзі підготовці чавуну до конвертерної плавки. На підставі результатів проведених досліджень розроблено та рекомендовано технічні рішення та технологічні прийоми, спрямовані на виключення ресульфурації чавуну. Точкове зондове сканування зразків ковшового шлаку показало, що в шлаковій фазі поряд із системами типу CaO∙SiO2∙Al2O3 з різним співвідношенням компонентів, що містять 0,2–3,5 % сірки, виявлені системи типу CaxSiyAlz, що містять до 1 % сірки; у «корольках» вміст сірки коливається не більш 0,1 – 0,85 % і у вигляді сульфідів типу (Fe, Mn)S, переважно MnS, причому у неметалевих включеннях «корольків» виявлено вміст сірки не більш 15–30 %. Проведені дослідження складів сухих, розсипчастих і рідких склоподібних ковшових шлаків після десульфурації показали, що вони не змінюють фазовий склад, але на відміну від вихідних ковшових шлаків у шлаковій фазі таких шлаків переважно присутні системи типу CaOSiO2Al2O3MgO, збагачені оксидами магнію з перемінним співвідношенням компонентів. При цьому сірка у шлаковій фазі сухих шлаків знаходиться в основному у вигляді комплексів (Сa, Mn, Mg, Al, Si)S, а у шлаковій фазі рідких шлаків в основному у вигляді MnS і рідше у вигляді комплексів (Сa, Mn)S. За результатами проведених промислових експериментів на низці підприємств України та Китаю було встановлено, що для обмеження приходу сірки до конвертерної сталі зі шлаком на рівні ≤0,002 %, залишок ковшового шлаку після десульфурації не повинен перевищувати 0,5 – 0,7 кг/т чавуну.
Дослідження лабораторного прокатного стана 150 як об'єкта автоматизації
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2022) Зінченко, Михайло Дмитрович; Потап, Олег Юхимович
UKR: Метою роботи є дослідження лабораторного прокатного стана 150 як об’єкта автоматизації для встановлення зв’язків між параметрами прокатки і розмірами прокату, а також реалізації системи автоматизованого регулювання товщини прокату (САР). Робота призначена для подальшого застосування в навчальному процесі для формування у студентів компетентностей щодо дослідження об’єктів автоматизації та синтезу САР. Навчання студентів за допомогою комп’ютерної техніки і пакетів моделювання технологічних процесів безумовно здійснило прогрес в навчанні, дозволило швидко досліджувати різни режими процесів і отримувати необхідні рішення проблем. Але відсутність досліджень реальних процесів з реальними датчиками і виконавчими механізмами і в умовах перешкод складає почуття легкості в дослідженнях і прийнятті рішень. Проведені експериментальні дослідження дозволили встановити залежності між товщиною готового прокату і силою прокатки, зміненням товщини підкату і зміненням міжвалкового зазору. Були визначені жорсткості кліті і прокату. Жорсткість кліті дорівнює 26801 Н/мм і значно вище жорсткості прокату. Показано, що лінія пластичної деформації прокату має суттєво нелінійний характер, жорсткості прокату змінюються в діапазоні 618 – 7093 Н/мм. Показано, що змінення міжвалкового зазору не забезпечує повної компенсації впливу змінення товщини підкату. Дослідження також показали, що для визначення необхідних параметрів достатньо мати обмежену кількість свинцевих зразків, що дозволяє застосовувати експериментальні дослідження в навчальному процесі. Проведені експериментальні дослідження визначили, що їх можливо провести в умовах виконання студентами лабораторних робіт, вони дозволяють отримати студентами необхідний досвід в дослідженні прокатного стану як об'єкту автоматизації і роботи системи регулювання товщини прокату.
Дослідження на "гарячій" моделі поведінки домішок у чавуні під час комплексної обробки
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2025) Кисляков, Володимир Геннадійович; Маначин, Іван Олександрович; Похвалітий, Артем Анатолійович
UKR: Метою роботи є встановлення закономірностей поведінки та розподілу домішок у чавуні під час комплексної обробки на “гарячій” моделі, з урахуванням впливу термодинамічних і кінетичних факторів, для оптимізації процесів очищення та підвищення якості металу. Комплексна обробка розплавленого чавуну передбачає застосування декількох технологічних впливів, що дозволяє ефективніше контролювати хімічний склад і мікроструктуру металу. Актуальність такої обробки зумовлена необхідністю отримання високоякісних сплавів при одночасному зниженні витрат і підвищенні екологічної безпеки виробництва. Важливим інструментом удосконалення технології є моделювання процесів видалення та поведінки домішок у розплавленому металі. Особливої цінності набувають дослідження на так званих “гарячих” моделях, що передбачають роботу безпосередньо з рідким чавуном. Виконані розрахунки для умов інжекційної обробки чавуну з метою комплексного видалення домішок у лабораторній індукційній печі ємністю 100 кг. Побудована загальна схема теплових втрат рідкого чавуну при комплексному рафінуванні від домішок за рахунок інжектування реагентів у газі-носії. Варто відзначити той факт, що даний дозувальний пристрій вперше було застосовано для роботи з рідким чавуном. Перед проведенням “гарячих” обробок було виконано “холодні” випробування всього обладнання, яке показало готовність для проведення експериментальної частини досліджень. Було проведено 4 обробки. На початку і наприкінці кожної обробки було відібрано проби чавуну і шлаку, також проведено заміри температури. Проводилася фіксація виданого реагенту за показаннями ваг до і після обробки. Під час проведення обробок було відпрацьовано технологічні параметри інжектування, які дали змогу вести обробку технологічно, без підвищеної бурності. Проведений аналіз вмісту домішок у чавуні показав, що з урахуванням умов проведення експерименту мають місце процеси десульфурації, знекремнювання та дефосфорації, у тому числі одночасно.
Дослідження процесу різання сортового прокату на рейкобалочних та великосортних станах
(Український державний університет науки і технологій, ННІ ≪Дніпровський металургійний інститут≫, ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2025) Зінченко, Михайло Дмитрович; Потап, Олег Юхимович; Бурчак, Андрій Анатолійович; Михайловський, Микола Володимирович; Шибакінський, Володимир Іванович; Іванова, Людмила Харитонівна
UKR: Метою роботи є дослідження умов різання останньої штанги мірної довжини та залишку прокату в умовах нестабільної довжини розкату, що реалізуються як наслідок коливань розмірів заготівок та температурного режиму прокатки. Розкат ріжеться на штанги однієї мірної довжини відповідно замовленню, але коливання довжини розкату призводить до того, що остання штанга може бути або збільшеною, або скороченою. Якщо штанга збільшена, то величина залишку може бути за-надто великою і, щоб не втрачати придатний прокат і не переводити залишок у від-ходи, останню штангу і залишок ріжуть на дві штанги нормальної довжини. В роботі показано, що величина залишку, починаючи з якого треба різати на дві штанги нормальної довжини, визначається економічною доцільністю, що дорожче – штанга мірної довжини та залишок або дві штанги нормальної довжини. Наведено вираз для отримання величини залишку в залежності від міри штанги мірної довжини, коефіцієнтів вартості штанг нормальної довжини та відходів. Для умов прокатки швелера 24 на стані 800 величина залишку складає 0,86 м. Показано, що для забезпечення максимального прибутку в залежності від величини залишку, остання штанга мірної довжини може бути порізана такими способами: на штангу мірної довжини та залишок, на дві штанги нормальної довжини або на штангу мірної довжини та штангу нормальної довжини.
Дослідження термічної підготовки ковшів
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2022) Михайловський, Микола Володимирович; Шибакінський, Володимир Іванович; Бейцун, С. В.
UKR: Метою роботи є розробка комп'ютерної моделі нагрівання ковша відкритим факелом на установці сушіння та високотемпературного розігріву для управління процесом термічної підготовки. Завдання управління установками сушіння та високотемпературного розігріву ковшів (УСВР) полягає у реалізації режимів їх роботи, що забезпечують отримання заданого температурного профілю шарів футерування сталерозливних при мінімальній витраті палива. Оскільки сучасні технічні засоби контролю не дозволяють отримувати релевантну інформацію про температурне поле футерування стінок і днища ковша, необхідно було створити прогнозуючу модель його розігріву відкритим факелом на УСВР. Як об'єкт дослідження обрано 68-тонний набивний сталерозливний ківш КС-68. За даними дослідження в ККЦ ПрАТ «Євраз – Дніпровський металургійний завод» здійснена оцінка форми та розмірів відкритого факелу. Цифровою фотокамерою фіксувався факел на виході пальника УСВР при витраті природного газу 50 м3/год, що відповідає штатному режиму сушіння та розігріва ковша. Для цілей моделювання отримана форма факела апроксимувалась двома усіченими конусами. Визначення параметрів конвективно-променистого теплообміну в системі «факел – кришка – стінка – днище ковша» проводилося з урахуванням температури факела, теплофізичних властивостей матеріалів футерування, а також коефіцієнтів опроміненості та ступеня чорноти поверхонь. Розрахунок температурного поля у футеруванні стінки та днища ковша проводився методом кінцевих елементів, реалізованим у пакеті ANSYS. На підставі моделювання отримано зміну температурного поля футерування ковша в ході його нагрівання на УСВР відкритим факелом протягом 6-ти годин, що відповідає чинній технології. Аналіз отриманої в результаті моделювання динаміки температурного поля футерування ковша свідчить про те, що при його нагріванні відкритим факелом на установці сушіння та високотемпературного розігріву не виникають термічні напруги, небезпечні з точки зору утворення тріщин у шарах вогнетривких матеріалів. Максимальний градієнт температури у стінці становить 10 °С/мм, а в днищі – 6 °С/мм. Встановлено, що робоча поверхня футерування прогрівається достатньо для уникнення термоудару при випуску сталі в ківш. Результати дослідження можуть бути корисними для оптимізації процесу термічної підготовки сталерозливних ковшів.
Дослідження інжекційного введення газопорошкових струменів методами «холодного» моделювання
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2024) Кисляков, Володимир Геннадійович; Маначин, Іван Олександрович; Єлісєєв, Володимир Іванович; Руденко, Олександр Леонідович
UKR: Метою роботи є вивчення на «холодних» моделях процесів інжекційного введення газопорошкових струменів в рідку ванну, визначення параметрів обробки. Для реалізації «холодного» моделювання на лабораторній базі Інститута чорної металургії була змонтована установка, яка забеспечує регульований ввод реагента. У якості реагентів використовувалися сода, вапно, оксид заліза (ІІ). Моделювання проводили з видачею реагента у суху ємкість та у ємкість з водою, яка була імітацією ковша. Перед засипанням реагента у дозуючий пристрій проводилося просіювання, діаметр комірки найменшого сита складав 1 мм. Також у реагент додавався ПАР для покращення руху реагенту. Під час роботи установки проводилася фіксація показників манометрів, які встановлені на трасі відведення газоносія та на дозувальному пристрою. Проведена тарування дозуючого пристрою. Також під час інжектування у ківш з водою проводилася відеофіксація поведінки струменя без реагенту при зануренні, а також початок подачі реагенту та поверхні «розплаву». Поведено низку обробок при різній витраті газоносія та при різній інтенсивності подачі реагенту. Отримано зведену таблицю результатів обробок, яка стала основою для подальшої обробки результатів досліджень на «холодного» моделювання. Показано систему рівняннь для одновимірного двофазного стаціонарного потоку. До цієї системи додано рівняння стану газу, рівняння для визначення теплообміну газу зі стінкою труби, рівняння міжфазової сили, приєднаної маси та для міжфазного теплового потоку. Виходячи з природних міркувань сформульовані граничні умови. З використанням розробленої методики виконано розрахунки перепаду тисків, швидкостей газової та твердої фаз для частинок CaO з діаметром 60, 100 мкм; FeO – 70, 450 мкм; Na2CO3 – 100 мкм).
Експериментальне дослідження точності прокатки на стані 800
(Український державний університет науки і технологій, ННІ ≪Інститут промислових та бізнес технологій≫, ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2024) Зінченко, Михайло Дмитрович; Потап, Олег Юхимович; Бурчак, Андрій Анатолійович
UKR: Метою роботи є експериментальне дослідження процесу прокатки на стані 800 квадратних профілів для визначення впливу параметрів прокатки на розміри і довжину розкату. При дослідженні визначили коливання маси злитка, розмірів розкату, довжини розкату, отримали рівняння регресії і коефіцієнти кореляції залежностей розмірів та довжини розкату від маси злитка, змінення міжвалкового зазору і затримки часу перед чистовою кліттю. Встановлено, що коливання маси злитку відбувається в значних межах – 638 кг, що спричинено коливаннями маси плавки. Коливання маси злитка в межах одного піддона спричинено розмірами виливниць і знаходиться в межах 154 кг. Коливання розмірів розкату здійснюється в межах: товщина -1,0 мм, ширина – 0,5 мм, довжина – 5,3 м. Зміна міжвалкового зазору може бути використана для корекції довжини готового розкату в невеликому діапазоні довжин, якщо коливання маси відбуваються в межах точності розливу на одному піддоні. Необхідно додатково вживати заходів щодо стабілізації маси злитка. Вплив затримок у лінії стану, які виникають при прокатці і призводять до нестабільності температурного режиму прокатки, для даного типу профілів не позначається суттєво на розмірах поперечного перерізу і довжині розкату.
Закономірності змін складу шлаку і вмісту сірки в чавуні у технологічному ланцюзі «доменна піч – комплекс десульфурації чавуну – конвертер»
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2022) Шевченко, Анатолій Пилипович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Двоскін, Борис Вульфович; Маначин, Іван Олександрович; Шевченко, С. А.; Зотов, Д. С.
UKR: В роботі проаналізовано зміну вмісту сірки в чавуні та складу шлаку в технологічному ланцюзі ДП – КДЧ – ККЦ. На підставі результатів проведених досліджень розроблено та рекомендовано технічні рішення та технологічні прийоми, спрямовані на виключення ресульфурації чавуну. Виконано аналіз структури «корольків» шлаків методами оптичної мікроскопії та растрової електронної мікроскопії, який показав, що вони мають ферито-графітну структуру доевтетичного або евтектичного типу з неметалевими включеннями у вигляді сульфідів марганцю та заліза. Точкове зондове сканування зразків ковшового шлаку показало, що в шлаковій фазі поряд із системами типу CaO∙SiO2∙Al2O3 з різним співвідношенням компонентів, що містять 0,2 – 3,5 % сірки, виявлені системи типу CaxSiyAlz, що містять до 1 % сірки; у «корольках» вміст сірки коливається не більш 0,1 – 0,85 % і знаходиться у вигляді сульфідів типу (Fe, Mn)S, переважно MnS, причому у неметалевих включеннях «корольків» виявлено вміст сірки не більше 15 – 30 %. Проведені дослідження складу сухих, розсипчастих і рідких склоподібних ковшових шлаків після десульфурації показали, що вони не змінюють фазовий склад, але на відміну від вихідних ковшових шлаків у шлаковій фазі таких шлаків переважно присутні системи типу CaO∙SiO2∙Al2O3∙MgO, збагачені оксидами магнію, зі змінним співвідношенням компонентів. При цьому сірка у шлаковій фазі сухих шлаків знаходиться в основному у вигляді комплексів (Сa, Mn, Mg, Al, Si)S, а у шлаковій фазі рідких шлаків в основному у вигляді MnS і рідше у вигляді комплексів (Сa, Mn,)S. За результатами проведених промислових експериментів на низці підприємств України та Китаю було встановлено, що для обмеження приходу сірки до конвертерної сталі зі шлаком на рівні ≤0,002 %, залишок ковшового шлаку після десульфурації не повинен перевищувати 0,5 – 0,7 кг/т чавуну. Аналіз отриманих результатів у проведених серіях дослідних плавок у 300-тонних конвертерах з використанням окотишів показав, що прихід сірки в сталь у всіх п'яти обробках був нижчим за розрахунковий (згідно з балансом) на 0,00002 – 0,00165 %.
Застосування непрямих методів оцінки змінення товщини прокату внаслідок впливу зношення обладнання прокатної кліті
(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», ІВК «Системні технології», 2023) Зінченко, Михайло Дмитрович; Потап, Олег Юхимович; Шибакінський, Володимир Іванович
UKR: На розміри прокату впливають різні чинники, які призводять до коливань товщини і довжини прокату і появи штанг нормальної довжини при порізці на пилах, тому питання підвищення точності розмірів прокату є завжди актуальними. Пристрої вимірювання товщини фасонних профілів прокату складної форми поперечного перерізу є складні комп’ютерні комплекси, які мають високу вартість. Метою дослідження є вивчення можливості контролю розмірів прокату з застосуванням непрямих методів оцінки змінення товщини прокату. Для цього виконали дослідження вимірювання довжини розкатів з застосуванням вимірювача довжини прокату, в основі якого полягає принцип вимірювання довжини прокату по обертах валків. Дослідження роботи вимірювача показали, що застосування мікроконтролера для обробки результатів вимірювання дозволяє підвищити точність вимірювання довжини розкату. Це відбувається урахуванням пробуксування валків відносно прокату при захваті металу і усередненням кількості імпульсів, яка припадає на базову відстань фотодатчиків. Порівняння результатів вимірювання з фактичною довжиною прокату підтвердили можливість застосування цього приладу для вимірювання довжини прокату в потоці. При дослідженні процесу прокатки вимірювалась довжина розкатів після чистової кліті, температура розкатів перед чистовою кліттю, струм двигуна головного привода чистової кліті, товщина прокату. Результати вимірювані показали на наявність низькочастотної складової цих параметрів, яка пов’язана зі зношенням підшипників і калібрів валків, що призводить до збільшення товщини прокату. Зношення підшипників не є стаціонарним процесом, тому компенсація впливу зношення на розміри прокату повинна виконуватись за результатами вимірювання, а не випадково, або в функції часу. Обчислення середніх значень довжини прокату, струму двигуна і температури прокату дозволяє виконувати оцінку змінення товщини прокату внаслідок зношення підшипників і калібрів валків і своєчасно компенсувати його вплив на розміри прокату.
Зміна складу ковшового шлаку та вмісту сірки в чавуні від доменних печей до конвертерів
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, 2022) Шевченко, Анатолій Пилипович; Меркулов, Олексій Євгенович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Двоскiн, Борис Вульфович; Маначин, Іван Олександрович
UKR: Статтю присвячено аналізу зміни вмісту сірки в системі «чавун-шлак» в технологічному ланцюгу виробництва сталі з подальшою розробкою технічних рішень та технологічних прийомів, спрямованих на виключення ресульфурації чавуну. Представлено результати виконаних розрахунків, що обґрунтовані на фактичних даних роботи металургійного комбінату «АрселорМіттал Кривий Ріг» (АМКР) з використанням методологічного підходу, які показали, що при зниженні в доменній печі вмісту сірки в чавуні з 0,055 % до 0,025 % витрата коксу збільшується на 39,5 кг/т, продуктивність доменної печі знижується на 4,9 %, витрата вапняку збільшується на 9,14 кг/т, витрата шихтових матеріалів на агломерат збільшується на 33,2 кг/т. При цьому питомі витрати на зниження вмісту сірки в чавуні в доменному виробництві становлять 3,8 $/т∙0,01%DS. Виконано точкове зондове сканування зразків ковшового шлаку, яке показало, що у шлаковій фазі поряд із системами типу CaO∙SiO2∙Al2O3 з різним співвідношенням компонентів, що містять 0,2–3,5 % сірки, виявлено системи типу CaxSiyAlz, що містять до 1 % сірки, а у «корольках» вміст сірки коливається не більш 0,1–0,85 % і у вигляді сульфідів типу (Fe, Mn)S, переважно MnS, причому у неметалевих включеннях «корольків» виявлено вміст сірки не більше 15–30 %. Показано, що через ресульфурацію чавуну в чавуновозних ковшах при випуску металу з доменних печей, не слід для оцінки вмісту сірки в чавуні, налитому у чавуновозні ковші, орієнтуватися на результати аналізу проб, відібраних на жолобах доменних печей. Показано, що для запобігання перебігу процесів переходу сірки зі шлаку в чавун рекомендується використовувати коригувальні добавки в шлак з матеріалів на основі СаО (у тому числі зернисті нефракціоновані відходи виробництва металургійного вапна в кількості 1,0–2,0 кг/т чавуну), що підвищують сульфідну ємність шлаку. Проведена у промислових умовах на меткомбінатах перевірка впливу коригувальних добавок у вигляді зернистих нефракціонованих відходів виробництва металургійного вапна, поданих на дно чавуновозних ковшів у кількості 1,0–2,0 кг/т чавуну, перед випуском чавуну з доменних печей показала, що приріст вмісту сірки в чавуні знизився у 1,5–2 рази.
Зниження витрати чавуну при виробництві сталі у конвертерних цехах: сучасні підходи і рішення
(ДДТУ, Кам’янське, 2024) Чубіна, О. А.; Похвалітий, Артем Анатолійович; Руденко, М. Р.; Кисляков, Володимир Геннадійович; Кондрашенков, Д. С.
UKR: Мета дослідження полягає в обґрунтуванні ефективних методів зниження витрати чавуну при виробництві сталі в діючих конвертерних цехах, спрямованих на оптимізацію виробничого процесу, зниження витрат на сировину та підвищення якості кінцевої продукції, з урахуванням сучасних технологічних рішень та екологічних вимог.
Математико-аналітичний аналіз впливу технологічних факторів і параметрів на ефективність процесу десульфурації чавуну магнієм
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2024) Єлісєєв, Володимир Іванович; Маначин, Іван Олександрович; Молчанов, Лавр Сергійович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Руденко, Олександр Леонідович
UKR: Метою роботи є математико-аналітична оцінка з використанням методів математичної статистики та сучасних комп’ютерних прикладних програм одиничного впливу температури, початкового та кінцевого вмісту сірки, глибини рідкої ванни та маси чавуну, маси ковшового шлаку, інтенсивності подачі магнію, витрати газоносія та вільного борту в ковші на ефективність процесу десульфурації чавуну магнієм. Виконана математико-статистична обробка фактичних даних, що характеризують процеси десульфурації доменного чавуну зернистим магнієм, забезпечила можливість більш обґрунтовано прогнозувати необхідні питомі витрати магнієвих реагентів у процесі розробки технологічної документації для створення нових комплексів десульфурації чавуну магнієм. Зіставлення отриманих результатів математико-статистичної обробки з результатами теоретичної оцінки впливу технологічних факторів і параметрів на ефективність процесу десульфурації чавуну магнієм дозволило оцінити наявність і потенційні можливості підвищення ефективності процесів десульфурації чавуну, що реалізуються в різних вихідних умовах. З метою вдосконалення технологічних процесів десульфурації чавуну магнієм рекомендовано контролювати та, при необхідності, коригувати хімічний склад та параметри ковшових шлаків для підвищення їх основності та сульфідної ємності. Показано доцільність, по мірі розширення скомпонованого банку фактичних даних, продовжити їх математико-статистичну обробку з метою уточнення одиничного впливу на ефективність процесу десульфурації чавуну вихідних умов та параметрів обробки.
Модернізація лабораторного прокатного стана 150 для формування у студентів навичок дослідження об'єкта автоматизації
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Зінченко, Михайло Дмитрович; Потап, Олег Юхимович; Рибальченко, Марія Олександрівна; Маначин, Іван Олександрович
UKR: Дослідження роботи автоматизованих систем управління з застосуванням компьютерів в значної мірі дозволяє скоротіти час, але не дає повного представлення роботи системи на реальному об’екті. Тому застосування реальних об’єктів для дослідження систем управління в навчальному процесі є доцільним і корисним. Метою дослідження є модернізація лабораторного прокатного стана 150, призначеного для про-катки свинцю, олова та пластиліну, і оснащення його датчиками і виконавчими механізмами. В роботі виконано заміну ручного натискного пристрою прокатної кліті автоматизованим, для чого додатково встановлений черв’ячний редуктор, що дозволило збільшити загальне передатне число до 94,5. Переміщення натискних гвинтів здійснюється від двигуна змінного струму, який управляється за допомогою панелі оператору DOP-103BQ і частотного перетворювача MS-300 з вбудованим ПЛК. Як датчик переміщення застосували фотоімпульсний датчик ПДФ-3. Встановлене обладнання та розроблене програмне забезпечення для панелі оператора і ПЛК забезпечилі високу точність встановлення натискних гвинтів в задане положення. Додаткове було розроблено програмне забезпечення для вимірювання енергосилових параметрів процеса прокатки: сили прокатки і електричних параметрів двигуна постійного струму привода прокатної кліті. Вимірюівання енергосилових параметрів і розмірів прокату до и після прокатки дозволило визначити жорсткисть кліті і прокату, що необхідно для розрахування коефіцієнтів передачи автоматизованої системи настройки прокатної кліті.
Мінімізація міжклітьового натягу на безперервних станах за якірними струмами електроприводів прокатних клітей
(Український державний університет науки і технологій, ННІ ≪Інститут промислових та бізнес технологій≫, ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро, 2023) Потап, Олег Юхимович; Куваєв, Володимир Миколайович; Бойко, Олег Олександрович; Рибальченко, Марія Олександрівна; Шибакінський, Володимир Іванович; Потап, Михайло Олегович
UKR: Досліджено дієвість методу мінімізації натягу сортового прокату за інформацією про якірні струми головних електроприводів, який базується на гіпотезі про незмінність відношення якірного струму приводу наступної кліті до якірного струму приводу попередньої кліті в режимі вільної прокатки та передбачає прогнозування струму вільної прокатки в прокатних електроприводах за інформацією про струм вільної прокатки в електроприводах попередніх клітей. Дослідження базувалось на комплексній моделі процесу безперервної сортової прокатки у чотирьох чистових клітях дрібносортного стана з індивідуальними електроприводами, оснащеними системами підлеглого керування швидкості. Шляхом комп'ютерного імітаційного моделювання доведено, що застосування під час прокатки оперативного переходу від регулювання натягу шляхом коригування завданої частоти обертання електроприводу наступної кліті до безпосереднього регулювання якірного струму у ній в режимі стеження запобігає виникненню динамічних струмів і їх-ньому впливу на якість регулювання натягу.
Оптимізація режиму роботи вихідної сторони дрібносортних станів
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2024) Єгоров, Олександр Петрович; Рибальченко, Марія Олександрівна; Маначин, Іван Олександрович; Михайловський, Микола Володимирович
UKR: Сортовий прокат виробляється з вуглецевих, конструкційних та низьколегованих марок сталей усіх ступенів розкислення. Після прокатки на вихідній стороні стану розкат, порізаний на штанги, охолоджується на рейковому холодильнику, потім збирається в пачки, транспортується до ножиць холодного різання. На ножицях він ріжеться на мірні чи нормальні прутки. Нарізані прутки збирають у кишенях відводного рольгангу ножиць, зважують, ув’язують у пачки і подають електромостовим краном на склад готової продукції. Одним із важливих показників роботи стану є темп прокатки. Забезпечення максимально можливого, виходячи з роботи технологічного обладнання, темпу прокатки знижує собівартість готової продукції за рахунок, наприклад, зменшення енерговитрат при зниженні темпу або технологічних простоїв. Розглянуто роботу транспортування смуг прокату, зібраних в пакет рольгангом що підводить, до ножиць холодного різання. Вага пакета смуг в залежності від їх довжини та кількості суттєво варіюється. Від цього залежить і гальмівний шлях пакету, що транспортується. Прорізка пакета ножицями холодного різання здійснюється під упор, тому пакет підводиться до них на повзучій швидкості. Чим довший шлях, тим більший витрачений час на різання, що знижує загальний темп прокатки. Розроблена система дозволяє при транспортуванні пакета рольгангом до ножиць холодного різання для першого зачисного різу визначити параметри розгону та гальмування приводу роликів. У пакеті від початку до кінця можуть бути смуги різної довжини, що залежить від алгоритму розкрою. Тому шлях розгону та гальмування пакета для порізки на ножицях холодного різання може бути різним. Однак моменти інерції пакета та статичні моменти позначаються однаково на процесах розгону та гальмування. Визначаючи час і шлях розгону, можна визначити і шлях гальмування Відношення шляху розгону до шляху гальмування, отримане для зачисного різу, використовується для визначення часу гальмування для наступного різання. При кожному включенні рольгангу це відношення уточнюється. Проведене імітаційне моделювання роботи системи показало, що таким чином можна точно встановлювати пакет перед упором ножиць та знизити шлях переміщення пачки штанг на повзучій швидкості практично до нуля, і тим самим підвищити продуктивність цієї ділянки.
Особливо глибока десульфурація чавуну моноінжекцією магнію в ковшах різного типорозміру
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, Київ, 2023) Шевченко, Анатолій Пилипович; Двоскін, Борис Вульфович; Маначин, Іван Олександрович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Шевченко, Сергій Анатолійович
UKR: Статтю присвячено відпрацюванню та промисловому освоєнню технологічних процесів особливо глибокої десульфурації чавуну (вміст сірки ≤ 0,002 %) моноінжекцією магнію в ковшах різного типорозміру. Представлено результати досліджень з відпрацювання технологій особливо глибокої десульфурації чавуну моноінжекцією зернистого магнію, що були проведені на сучасних автоматизованих комплексах десульфурації чавуну та скачування шлаку. Роботи виконувались спільно українськими та китайськими фахівцями в Китаї на стальзаводі № 1 Уханьського металургійного комбінату (МК) у 110-тонних заливних ківшах та на Тайвані на стальзаводі № 2 концерну «CSC» у 300-тонних заливних ківшах. Відпрацьовані технологічні параметри процесів десульфурації чавуну інжекцією зернистого магнію фурмами з випарними камерами на стальзаводі № 1 Уханьського МК і двосопловими фурмами на стальзаводі № 2 концерну «CSC» забезпечили необхідні цикли обробки, надійне і технологічне інжектування магнію та його ефективність засвоєння. Встановлено, що забезпечується ступінь десульфурації чавуну до 99 % обробок, та досягається кінцевий вміст сірки в чавуні до 0,0002 %, сумарний розрахунковий ступінь засвоєння магнію на сірку, залишковий магній і розкислення чавуну становить ~95 %. Встановлено, що важливим технологічним прийомом, що підвищує стабільність показників процесу обробки, що досягаються, є коригування складу ковшового шлаку, яке проводилося добавкою відходів зернистого вапна в кількості 1,0-2,0 кг/т чавуну і не вимагало значних витрат. Проведено аналіз результатів промислових обробок чавуну, і побудовано номограми залежності питомої витрати магнію від вихідного вмісту сірки для фурм різної конструкції. Розроблені процеси економічно виправдані для використання у практиці підготовки чавуну до конвертування.
Особливості зміни вмісту сірки в доменному чавуні, що поставляється для конвертерного переробу
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Двоскін, Борис Вульфович; Маначин, Іван Олександрович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Шевченко, Сергій Анатолійович; Петруша, Вікторія Петрівна; Зотов, Дмитро Сергійович
UKR: Метою роботи є підвищення ефективності та стабільності процесу десульфурації за рахунок блокування ресульфурації чавуну у процесі здійснення технологічних операцій з підготовки доменного чавуну до конвертерного переділу в умовах меткомбінату «Азовсталь». Виконано технологічний контроль кожної з технологічних операцій на маршруті «доменна піч – десульфурація – викачування шлаку – міксерне відділення», з відбором проб чавуну, шлаку та контролем хімічного складу для можливості встановити фактичний вміст сірки, що переходить зі шлаку до чавуну в процесі випуску чавуну з доменної печі до чавуновозних ковшів. Дослідження, які виконані на меткомбінаті «Азовсталь» у процесі випусків чавуну з доменних печей та наливу у ковші включають в себе 20 випусків або 53 ковша. Отримані під час технологічного контролю результати підтвердили раніше встановлені закономірності про те, що технологічні операції з знесірченим чавуном до зливу його в конвертери не супроводжуються ресульфурацією чавуну. Було встановлено, що вміст сірки в міксерах після зливу проконтрольованих порцій знесірченого чавуну практично без відхилень (у межах похибки експрес-аналізу) відповідало розрахунковим величинам, визначеним з урахуванням маси чавуну в міксері та вмісту сірки в ньому до переливу. Розроблено рекомендації щодо поправок по вихідному вмісту сірки для доменних печей, що підвищить стабільность результатів, які досягаються при десульфурації чавуну в відділенні десульфурації чавуну при встановленні необхідних витрат магнієвого реагенту. Отримані результати проведених досліджень показали, що для підвищення ефективності технологічних та технічних рішень, щодо боротьби із сіркою доцільно раціоналізувати ковшові шлакові режими, у тому числі за рахунок коригування складів ковшових шлаків та ретельного очищення чавуну від високосірчистого шлаку.
Оценка и промышленная проверка показателей процессoв ковшевой десульфурации чугуна различными реагентами
(Карагандинский индустриальный университет, Темиртау, Казахстан, 2022) Шевченко, Анатолий Филиппович; Маначин, Иван Александрович; Двоскин, Борис Вульфович; Кисляков, Владимир Геннадиевич; Башмаков, Александр Михайлович; Шевченко, Сергей Анатольевич
RUS: Обоснована необходимость комплексного подхода к оценке и выбору технологии внепечной десульфурации чугуна. Показано, что одним из основных параметров и показателей является расход реагента, определяющий все основные показатели процесса. Сравнительный анализ показателей свидетельствует о том, что при KR-процессе увеличение массы чугуна в ковше снижает эффективность десульфурации, так как переход от ковши с массой чугуна 80 и 100 т к большим ковшам (260 т) сопровождается уменьшением удельной степени десульфурации. удаление увеличивает расход реагента на единицу удаленной серы. Значительные удельные расходы реагентов (вплоть до 8-17 кг/т чугуна) и длительность перемешивания (вплоть до 8-20 мин), а также цикла – до 25-68 мин. обуславливают ощутимые потери температуры чугуна – в среднем 40-42 °С, а в ряде режимах десульфурации – вплоть до 92-128 °С. Обусловлено это тем, что с увеличением массы чугуна ухудшаются массообменные процессы между шлаком и жидким чугуном ковша. Наибольший удельный расход реагентов в KR-процессе определил в результате наибольшие затраты при реализации этого процесса. Наименьшие удельные расходы реагента при моноинжекции магния обуславливают наименьшие расходы при промышленном освоении этого процесса. Фактические показатели промышленных продувок свидетельствуют о том, что моноинжекция зернистого магния характеризуется наименьшими затратами реагентов – в среднем 0,42-0,55 кг/т чугуна, наименьшей продолжительностью операции десульфурации – в среднем 5,5-7,7 мин и в то же время обеспечением вплоть до супер глубокой дсульфурации чугуна - до 0,0003-0,001 %, степенью десульфурации - до 99%, высокой интенсивностью удаления серы - в среднем12-14,4 %/мин., высокой степенью усвоения реагента - в среднем 75-92 %. Представленные фактические данные по технологии применены KR-процессы (СаО+СаF2), коинжекции извести с магнием (СаО+Mg) и моноинжекции зернистого магния по украинской технологии вдувания. Расходы при десульфурации процессами KR (CaO+CaF2) – коинжекция (CaO+Mg) – моноинжекция (Mg) находятся в соотношении 3:2:1.
Оценка показателей процессов ковшевой десульфурации чугуна c применением различных реагентов и их промышленная проверка
(ООО «ТЕРМАЛ ЭНД МЕТИРИАЛ ЭНЖИНИРИНГ СЕНТЕР», 2021) Шевченко, Анатолий Филиппович; Маначин, Иван Александрович; Двоскин, Борис Вульфович; Башмаков, Александр Михайлович; Вергун, Александр Сергеевич; Кисляков, Владимир Геннадиевич; Шевченко, Сергей Анатольевич
RUS: Цель. Для объективной технико-экономической оценки 3-х технологий десульфурации чугуна был выполнен комплекс всесторонних исследований показателей внепечной обработки чугуна в одинаковых и равноценных условиях рафинирования по 2-м группам ковшей - с массой чугуна 80-120 т и более 200 т (большегрузные ковши). Результаты. Показано, что одним из основных параметров и показателей является расход реагента, определяющий все основные показатели процесса. Сравнительный анализ показателей таблицы 1 свидетельствует также о том, что при KR-процессе увеличение массы чугуна в ковше снижает эффективность десульфурации, так как переход от ковши с массой чугуна 80 и 100 т к большим ковшим (260 т) сопровождается уменьшением удельной степени десульфурации. удаление увеличивает расход реагента на единицу удаленной серы. Значительные удельные расходы реагентов (вплоть до 8-17 кг/т чугуна) и длительность перемешивания (вплоть до 8-20 мин), а также цикла – до 25-68 мин, что обуславливает ощутимые потери температуры чугуна – в среднем 40-42 °С, а в ряде режимах десульфурации – вплоть до 92-128 °С. Обусловлено это тем, что с увеличением массы чугуна ухудшаются массообменные процессы между шлаком и жидким чугуном ковша. Наибольший удельный расход реагентов в KR-процессе определил в результате наибольшие затраты при реализации этого процесса. Наименьшие удельные издержки при моноинжекции магния обуславливают наименьшие издержки при промышленном освоении этого процесса. Фактические показатели промышленных продувок свидетельствуют об о. что моноинжекция зернистого магния характеризуется наименьшими затратами реагентов – в среднем 0,42-0,55 кг/т чугуна, наименьшей продолжительностью операции десульфурации – в среднем 5,5-7,7 мин и в то же время обеспечением вплоть до супер глубокой дсульфурации чугуна – до 0,0003-0,001 %, степенью десульфурации – до 99 %, высокой интенсивностью удаления серы - в среднем 12-14,4 %/мин., высокой степенью усвоения реагента – в среднем 75-92 %. Научная новизна. Представлены номограммы для определения и прогнозирования удельных затрат различных реагентов в различных процессах и ковшах в зависимости от исходного переменного содержания серы в чугуне и заданного ее конечного значения. Практическая ценность. Представленные фактические данные по технологии применены KR-процессы (СаО+СаF2), коинжекции извести с магнием (СаО+Mg) и моноинжекции зернистого магния по украинской технологии вдувания. Расходы при десульфурации процессами KR – коинжекция – моноинжекция находятся в соотношении 3:2:1. Обосновано преимущество инжекционных процессов десульфурации чугуна.
Перспективи використання технологій позапічного рафінування чавуну в контексті вітчизняного металургійного виробництва
(Дніпровський державний технічний університет, Кам’янське, 2023) Молчанов, Лавр Сергійович; Кисляков, Володимир Геннадійович; Чубін, Костянтин Іванович; Похвалітий, Артем Анатолійович; Чубіна, О. А.
UKR: Метою роботи є встановлення можливостей та особливостей використання різних технологій з позапічної обробки чавуну перед виплавкою сталі з урахуванням особливостей вітчизняного металургійного виробництва в сучасних умовах. Виконана загальна класифікація технічних рішень з позапічного рафінування чавуну та зроблено порівняльний аналіз ефективності розглянутих технологій. Виконано інженерні розрахунки з використанням математичних моделей матеріального та теплового балансів конвертерної плавки, адаптованих для 250-т кисневих конвертерів, при використанні верхньої фурми класичної конструкції. Проведено аналіз впливу розглянутих технічних рішень з позапічної обробки чавуну на такі основні технологічні показники конвертерної плавки Порівняння проводилося відносно до показників базової плавки без використання технологій позапічної обробки розплавів. Підтверджено доцільність використання методів позапічного рафінування на основі інжекції зернистого магнію та сумішей системи CaO-Mg. Стосовно технологій комплексного рафінування визначено, що для вітчизняних умов доцільно розробити технологію, яка передбачає видалення сірки та фосфору з розплаву без суттєвого зниження концентрації кремнію в розплаві.
Порівняльний аналіз реагентів для комплексної обробки чавуну
(ДДТУ, Кам’янське, 2024) Кисляков, Володимир Геннадійович; Молчанов, Лавр Сергійович; Маначин, Іван Олександрович; Похвалітий, Артем Анатолійович; Чубіна, О. А.
UKR: Метою даної роботи є узагальнення результатів застосування різних реагентів для комплексного видалення домішок з рідкого чавуну. Випробувано використання плаву соди як реагенту на промисловому рівні в 140-тонному чавуновозному ковші, а також наведено результати експериментальних обробок. Розглянуто технологію комплексного рафінування чавуну з використанням системи реагентів CaO-FeO-Na2CO3, яка базується на взаємодії зазначених компонентів із рідким чавуном. Описано можливі хімічні перетворення, що відбуваються під час введення цих реагентів, зокрема реакції десульфурації, окиснення та видалення шкідливих домішок. За результатами лабораторних досліджень на «гарячій» моделі було проведено аналіз поведінки домішок та побудовано картограми впливу компонентів реагентів на видалення фосфору, сірки та кремнію. Також побудовано потрійні діаграми стану для системи CaO-FeO-Na2CO3, що дозволило зробити висновки щодо оптимальних умов для комплексного рафінування чавуну.
Розробка АСК режимом дуття кільцевої печі при його збагаченні технологічним киснем
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2024) Михайловський, Микола Володимирович; Гупало, Олена В’ячеславівна; Єгоров, Олександр Петрович; Шибакінський, Володимир Іванович
UKR: Перспективними заходами підвищення енергоефективності кільцевих печей є збільшення температури підігріву повітря шляхом їх переведення на регенеративну систему опалення та утилізації теплоти димових газів і збагачення повітря горіння технологічним киснем. Застосування регенеративних пальникових пристроїв потребує значних інвестицій. В той же час, при наявності надлишків технологічного кисню і обмеженій інвестиційній можливості підприємства доцільним є реалізація технології нагрівання металу при збагаченому киснем повітрі. Досліджено теплову роботу кільцевої печі трубопрокатного цеху № 4 ПАТ «Інтерпайп НТЗ», яка працює на атмосферному та збагаченому киснем повітрі. Розглянуто два варіанти організації змішування технологічного кисню з атмосферним повітрям: 1) після підігріву атмосферного повітря в рекуператорі; 2) перед рекуператором з наступним підігрівом в рекуператорі суміші атмосферного повітря та технологічного кисню. Для впровадження заходу розроблено температурний режим роботи печі на збагаченому киснем повітрі. На основі аналізу техніко-економічної ситуації на підприємстві рекомендовано здійснити варіант змішування підігрітого атмосферного повітря з технологічним киснем після рекуператора. Опрацьовано алгоритм керування таким комбінованим дуттям кільцевої печі. З урахуванням вимог технічного завдання розроблено відповідну систему керування з використанням мікропроцесорного обчислювального комплексу. За результатами комп’ютерного моделювання керування співвідношенням «газ-повітря-кисень» вибрані закони регулювання і визначені налаштування регуляторів витрати палива, підігрітого повітря і технологічного кисню, що забезпечують заданий тепловий режим нагрівальної кільцевої печі. Визначено, що з використанням в кільцевій печі наявного ресурсу технологічного кисню 2000 м3/год можливо збільшити концентрацію кисню у повітрі дуття до 33,6 %. Це забезпечує підвищення енергоефективності печі та економію палива до 18 %. Річний економічний ефект від впровадження заходу складе майже 10 млн. грн. Результати роботи можуть бути базою для створення автоматизованої системи керування (АСК) комбінованим дуттям кільцевої печі.