Кафедра металургії чавуну і сталі (ДМетІ) (з 2022 р до складу кафедри увійшла кафедра Інженерна педагогіка ІПБТ)

Permanent URI for this communityhttp://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/14580

ENG: Department of Iron and Steel Metallurgy (Dnipro Metallurgical Institute, DMetI)

Browse

Now showing 1 - 40 of 99

Oxygen Distribution between Phases during Ladle Processing of Aluminum Killed Bof Steels
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Boychenko, Serhii; Kirilenko, Yana; Stoianov, Oleksander M.; Niziaiev, Kostiantyn H.; Synehin, Yevgen V.; Sukhovetskyi, Serhii V.
ENG: The modern state of secondary metallurgy is characterized by the sustainable development of technologies that ensure high metal quality by reducing the number of non-metallic inclusions, the which is closely related to the oxygen content in steel after smelting. Therefore, the issues of regularities of oxygen distribution between phases at the stage, BOF - CCM. Purpose. The aim of the research was to determine the conditions of redistribution of oxygen dissolved in the metal depending on the stages of steel processing, to determine the degree of approach of deoxidation processes to thermodynamic equilibrium. Methodology. Research was carried out in industrial scale. Steel grades 34Cr and 36CrB were smelted in BOF of 170–t capacity. Processing of crude steel was carried out in a LF unit with further vacuum degassing and without it and transfer of steel to CCM. At each stage of steel treatment, metal and slag samples were taken using an automatic sampler to determine the chemical composition, and the temperature. Oxygen content were monitored using a "Celox" analyzer. Findings. The carried-out studies showed that before the end of metal processing in the ladle, it is possible to detect individual reoxidation processes caused by unwanted ingress of oxygen from the air and from ladle slag oxides. According to calculations, in the second half of processing in the ladle and during casting, there is a slight deoxidation of steel with aluminum due to a decrease in temperature. Even if during this time due to the exchange reaction between steel and slag, a small amount of Mn and Si is recovered from the ladle slag, while its composition is practically constant throughout the period of steel processing in the ladle, while the metallurgical reactions proceed in the region of thermodynamic equilibrium. Originality. It has been determined that oxygen activity in steel varies unevenly over time and decreases to 3 ppm by the end of treatment in the ladle. While in each case it is in the Fe – a[O] – Al system near the calculated values of thermodynamic equilibrium. Practical value. The use of the obtained regularities makes it possible to obtain the specified content of aluminum in steel for the studied assortment and to predict the burning of deoxidizers and alloying elements, ensuring the reliability of obtaining the required chemical composition of steel with a high degree of purity.
Фізико-хімічні основи і математичне моделювання процесів дегазації при позапічній обробці сталі
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Камкіна, Людмила Володимирівна; Величко, Олександр Григорович; Камкін, Володимир Юрійович
UKR: Об’єкт дослідження – процеси вакуумної обробки рідкої сталі після її випуску із сталеплавильного агрегату. Мета роботи – дослідження процесів дегазації рідкої сталі при вакуумуванні та оптимізація умов зниження газонасиченості металу. Метод дослідження – використання динамічної математичної моделі, розробленої з урахуванням положень лімітування процесу дифузійними ланками перенесення кордоні метал – газова фаза. Розроблено математичні моделі дегазації металу в ківшах з продувкою аргоном з урахуванням розподілу газів з металу за трьома статтями – у бульбашки СО, у бульбашки аргону та через відкриту поверхню металу. У всіх варіантах зміни технологічних параметрів спостерігається блокування значної частини поверхні розділу метал – газова фаза потоком кисню. Це пов’язано з тим, що потоки кисню по масі приблизно на порядок вищі за потоки водню. При зміні технологічних параметрів відбувається процес саморегулювання перерозподілу потоків водню і кисню. Це в першу чергу пов’язано з великим відхиленням реакції утворення СО від рівноваги. При заміні аргону в продувному газі азотом поведінка СО і водню в бульбашках при вакуумній обробці металу практично залишається однаковим. Основу продуктів реакції зневуглецювання становить СО. У міру видалення кисню з металу вміст СО у бульбашках продувного газу падає, а за рахунок цього зростає вміст водню та азоту. Вміст СО і водню в бульбашках продувного газу не залежить від співвідношення в ньому аргону і азоту при вакуумній обробці. Оптимальне співвідношення продувної суміші можна змінювати в залежності від марки сталі, що виплавляється. Зіставлення розрахункових та експериментальних даних свідчить про досить високу адекватність моделі натурі.
Виплавка металевого марганцю та марганцевих сплавів у конвертері газокисневого рафінування
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Величко, Олександр Григорович; Камкіна, Людмила Володимирівна; Ду, Юньшень; Величко, Костянтин Олександрович; Мяновська, Яна Валеріївна
UKR: Мета роботи обґрунтування та розробка технологічних рішень виплавки металевого марганцю та його сплавів на основі дуплекс-технології "дугова електросталеплавильна піч-конвертер газокисневого рафінування. Методи: термодинамічний аналіз за стадійними реакціями та фазовими перетвореннями вихідних речовин, що беруть участь у хімічних реакціях; лабораторні та промислові дослідження; хімічний аналіз. Наукова новизна: при конвертуванні малофосфористого марганцевого шлаку та залученні переробного силікомарганцю показано можливість отримання металевого марганцю при введенні в ході продування пилоподібного вапна. Обгрунтовано можливість виплавлення в конвертері газокисневого рафінування силікотермічним способом низьковуглецевого феромарганцю та металевого марганцю. Практична цінність: У напівпромисловому та промисловому конвертерах газокисневого рафінування випробувані технології отримання низько- та середньовуглецевого феромарганцю та металевого марганцю силікотермічним методом та продуванням високовуглецевого феромарганцю газоподібним киснем. Силікотермічний спосіб забезпечував високу продуктивність, простоту металургійного переділу, високе вилучення марганцю, мінімальні "ульоти" марганцю з випаровуванням і перехід марганцю в шлак.
Концептуальні технологічні рішення з виробництва дрібносортної продукції з безперервнолитих заготовок
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2021) Герасименко, В. Г.; Синегін, Євген Володимирович; Молчанов, Лавр Сергійович; Перерва, Валерія Яківна; Суховецький, Сергій Васильович
UKR: У статті розглянуто технологічні особливості переведення металургійних підприємств, орієнтованих на випуск дрібносортної і дротяної металопродукції, на безперервне розливання і ключові фактори, такі як переріз заготовки, вибір місця розташування машини безперервного лиття заготовок, схеми передачі безперервнолитих заготовок до дрібносортних і дротових станів. Розглянуто передумови переведення виробництва на безперервне розливання сталі і завдання, вирішення яких необхідне для його здійснення, зокрема організація потоків металу в промковші, дозування сталі на ділянці «промківш – кристалізатор», застосування кристалізаторів зі змінною конусністю, способи і режими вторинного охолодження безперервнолитих заготовок та ін. Також розглянуто сучасні методи зовнішніх динамічних впливів на метал в передкристалізаційний період, зокрема електромагнітне перемішування рідкої фази безперервнолитої заготовки і технологію «м'якого» обтиску. Описано особливості розливання блюмових заготовок і заготовок з флокеночутливих марок сталі, заходи щодо попередження утворення дефектів безперервнолитої заготовки. Як одне з невід'ємних умов застосування машин безперервного розливання сталі, детально розглянуто методи позапічної обробки сталі для підготовки її до безперервного розливання. Особливу увагу приділено обробці сталі на установках ківш-піч і вакууматорах, зокрема вибору конкретних способів обробки залежно від сортаменту виробленої сталі і розв'язуваних ними технологічних задач. Розглянуто переваги та перспективи поєднання процесів безперервного лиття заготовок з обробкою металу тиском (прокаткою), а також завдання та проблеми, що виникають перед інженерами при їх здійсненні. Зокрема, поряд з традиційною технологією виробництва прокату розглянуто технології «гарячого посаду» і прямої прокатки.
Walnut Shells as a Potential Fuel for Iron Ore Sintering
(Trans Tech Publications Ltd, Switzerland, 2021) Kieush, Lina; Koveria, Andrii; Boyko, Maksym; Hrubyak, Andrii; Sova, Artem; Yefimenko, Vadym
ENG: Purpose. Iron ore sintering is a predominant process for fine iron ore and its concentrate to be applied in the blast furnace process. However, sintering produces a negative impact on the environment. One of the effective ways to reduce greenhouse gas emissions from iron ore sintering is to use CO2-neutral biomaterials for the fuel needs of this technology. Walnut shells (WNS) are a promising raw material for such fuel substitute. Herein, the effect of the raw and the pyrolyzed WNS with a constant fineness of 3-0 mm on the sintering process and the sinter properties were studied. The proportion of WNS in the fuel composition was set to 25 wt.%. It has been established that the use of WNS pyrolyzed up to 873 K is optimal. Additionally, the difference in the reactivity of WNS and coke breeze has provoked the studies on the influence of the pyrolyzed WNS size on the sintering process. WNS size was set to 1-0, 3-0, 5-0, and 7-0 mm. It has been found that the most optimal both for the iron ore sintering process and the sinter quality is the use of WNS with a particle size of 3-0 mm, subjected to preliminary pyrolysis up to 873 K.
Моделювання процесу плавлення частки феромарганцю при інжекції у рідку сталь
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Нізяєв, Костянтин Георгійович; Хотюн, Вадим Іванович
UKR: Мета роботи. Вивчення впливу інтенсивності руху металевого розплаву на процес нагрівання та плавлення частки феромарганцю, що вводиться в струмені газу-носія при позапічній обробці сталі в ковші. Методи дослідження. Виконано аналітичний огляд літературних джерел присвячених математичному моделюванню з метою розрахунку швидкості плавлення різних феросплавів. Ґрунтуючись на відомих математичних моделях, адаптованих до конкретних технологічних умов, було виконано математичне моделювання плавлення часточки феромарганцю інжектованої в струмені газу-носія в залежності від її фракційного складу та швидкості руху металевого розплаву. Отримані результати. За результатами математичного моделювання було встановлено, що введення часток феромарганцю фракцією від 0,5 до 3,0 мм у глиб металу в струмені газу-носія сприяє розплавленню її саме в об’ємі рідкого металевого розплаву, без ризику спливання на його поверхню та контакту її з киснем атмосфери, що зрештою сприяє її повному засвоєнню. Наукова новизна. За результатами математичного моделювання встановлена тривалість плавлення інжектованої у струмені газу твердої частки феросплаву залежно від її фракційного складу та швидкості руху рідкого металевого розплаву. рактична цінність. Визначення часу нагріву та плавлення часточки феросплаву введеної в потоці газу-носія дозволяє більш ефективно керувати технологічними параметрами інжекції (витрата газу-носія, положення фурми) залежно від її розміру та ємності ковша.
Контроль експлуатаційної стійкості валків гарячої прокатки з високохромистих чавунів та швидкорізальних сталей
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Полякова, Наталія Володимирівна; Бойко, Максим Миколайович; Журавльова, Світлана Валеріївна; Чеченєв, Володимир Андрійович; Іващенко, Валерій Петрович; Хричиков, Валерій Євгенович
UKR: Мета. Властивістю, що визначає якість матеріалів робочого шару прокатних валків вважається їх зносостійкістю. Однак в умовах гарячої прокатки на її стабільність можуть вплинути такі властивості як корозійна стійкість та термостійкість. Поширеними матеріалами для виконання прокатних валків гарячої прокатки є білий високохромистий чавун та швидкорізальна сталь, питанням термостійкості яких у сучасній літературі не приділено достатньо уваги. Метою роботи є контроль якості високохромистого чавуну та швидкорізальної сталі як матеріалів валків гарячої прокатки за рахунок оцінки їх термостійкості. Методика. Експериментальні зразки високохромистого чавуну марки ІЧХ16НМФТ та швидкорізальної сталі марок Р5М5 та Р6М5 були піддані термоциклуванню за режимом: 200 циклів нагрівання до 600°С та охолодження до 20°С. Після випробувань оцінювали зміни мікроструктури та мікротвердості структурних. Результати. Представлені результати дослідження схильності матеріалів, що застосовуються для виробництва прокатних валків, до руйнування, викликаного термічною втомою. Досліджено умови зародження та зростання тріщин термічної втоми у білому високохромистому чавуні, оцінені структурні зміни, що відбуваються при термоциклуванні. На поверхні зразків білого високохромистого чавуну у процесі випробувань було виявлено утворення макро- та мікротріщин термічної втоми. Мікротріщини проходять по евтектичних карбіду, значною мірою поширюючись на залишковий аустеніт, по межі розділу карбіду з продуктами розпаду аустеніту. На поверхні зразків швидкорізальної сталі в описаних умовах випробувань тріщиноутворення не спостерігалося. Внаслідок термоциклування білого високохромистого чавуну відбувається зниження мікротвердості металевої матриці, а мікротвердість евтектичного карбіду у порівнянні з вихідним литим станом збільшується. Мікротвердість структурних складових швидкорізальної сталі змінюється менш істотно. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу термоциклуваня білого високохромистого чавуну та швидкорізальної сталі на зносостійкість робочого шару прокатних валків з цих матеріалів. Практична значущість. Відбувається зниження зносостійкості прокатних валків з робочим шаром з високохромистого чавуну в литому стані внаслідок термовтомного руйнування під час експлуатації в умовах гарячої прокатки. Підвищити термостійкість високохромистого чавуну ІЧХ16НМФТ можна, за рахунок застосування спеціальних методів термообробки, спрямованих на отримання бейнітної структури металевої матриці. Рекомендується враховувати показники термостійкості матеріалів прокатних валків гарячої прокатки як додатковий критерій контролю їх якості.
Production of Iron Ore Pellets by Utilization of Sunflower Husks
(Technical University of Košice, Slovakia, 2021) Kieush, Lina; Boyko, Maksym; Koveria, Andrii; Yaholnyk, Maksym; Poliakova, Natalia
ENG: Steel production is the most dynamic industry and one of the key sectors for developing the global economy. The growing iron ore production increases its beneficiation and granulating for subsequent iron and steel production use. As a result, CO2 emissions and harmful substances increase, negatively affecting society and the environment. In this regard, it is important to study the use of biomass for the production of iron ore pellets. Lignocellulosic biomass is a renewable and sustainable source of heat and energy that can mitigate climate change. The influences of alternative fuel use on technological indicators of the process and quality of iron ore pellets have been analyzed. The efficiency of using 40.4-60.7 vol.% of sunflower husks on the combined machine “straight grate - rotary kiln - annular cooler” to partially replace natural gas in iron ore pellets production under industrial conditions has been studied. It was found that the combustion of sunflower husks generates enough heat (19.31 MJ kg−1) to obtain iron ore pellets with good strength. After evaluating the parameters of the combined machine and the quality of the resulting pellets, it was determined that it would be rational to replace up to 48.3 vol.% of natural gas with crushed sunflower husks.
Технологічні особливості виплавки корозійностйкої сталі на проблемній металошихті
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Величко, Олександр Григорович; Аллакх Сингх; Величко, Костянтин Олександрович
UKR: Мета роботи. Удосконалення технології виплавки корозійностійкої сталі дуплекс-процесом IF-GOR, в т.ч. на проблемній метало-шихті. Метод дослідження. Компанією KVS (Kashi Vishwanath Steels Pvt.Ltd.), Індія, спільно з Національною металургійною академією України та підприємством «Газокисневі технології» удосконалено, та реалізований процес на 20т агрегаті GOR. Результати дослідження. Двостадійна технологія в агрегаті GOR до-зволяла на першій стадії провести видалення фосфору, а на другий рафінування та легування розплаву. Технологія IF-GOR дозволяє виплавляти корозійностійку сталь, використовуючи як «чисту» шихту, так і розбавляючи її брухтом корозійностійкої сталі. Економіка процесу при цьому визначається балансом вартості ферохрому, нікелю, марганцю з одного боку та ринковою вартістю брухту корозійностійкої сталі з іншого. У всіх випадках забезпечується позитивна економіка виплавки корозійностійкої сталі дуплекс-процесом IF-GOR на проблемній металошихті.
Проблемні питання одержання високовуглецевої електросталі
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Величко, Олександр Григорович; Безшкуренко, Олексій Георгійович; Стовпченко, Ганна Петрівна; Іващенко, Валерій Петрович; Мяновська, Яна Валеріївна; Чеченєв, Володимир Андрійович; Броцький, Олександр Володимирович
UKR: В даний час на світовому ринку затребувана катанка для виробництва дроту з низько-, середньо-і високовуглецевих нелегованих і легованих сталей під пружини, канати, металокорд, зварювальні електроди і обміднений дріт для зварювання будівельних конструкцій, корпусів судів, труб великого діаметра і магістральних газонафтопроводів, для виготовлення якої не потрібне проведення зм'якшуючого відпалу перед волочінням катанки або на проміжному розмірі дроту. Найбільш відповідальними видами катанки з високовуглецевої сталі є катанка, призначена для виробництва металокорду і високоміцних арматурних канатів. Вищевказана продукція повинна мати високі споживчі властивості, рівень яких багато в чому залежить від формування структурного стану металу, в тому числі і в процесі прискореного охолодження з прокатного нагріву. В даний час обсяг виробництва катанки в світі перевищує 50 млн.т , що пояснюється широким сортаментом виробленої з неї готової продукції - канати, металокорд, пружини, голки, струни, сітки, кріплення, зварювальні електроди та інші металовироби [1-3]. За стандартом ГОСТ 2590-2006 до катанки відносять круглі профілі діаметром 9,0 мм і менше, круглі профілі діаметром 10,0 мм і більше відносять до дрібносортного прокату [1]. У зарубіжній і вітчизняній літературі іноді катанкою вважають круглий прокат з вуглецевих, низько- і високолегованих сталей, вироблений на безперервних дротових станах і дротяних лініях мілкосортно- і сортодротових станів, незалежно від діаметра, що досягає 26 мм [1,4]. Основна частка катанки направляється для подальшої переробки на сталедротові і метизні підприємства. В останні роки збільшилися обсяги виробництва катанки з безперервнолитих заготовок з високим ступенем металургійної чистоти, в тому числі для виготовлення особливо відповідальних виробів [5,6]. Наприклад, таких, як металокорд, який має високий рівень витривалості, а по міцності, згідно [7], цей вид продукції поділяють за нормативною міцністю на нормальну (NT 2400 ... 2750 Н / мм 2), високу (НТ 2750 ... 3100 Н / мм2), надвисоку (ST 3100 ... 3450 Н / мм2) і ультрависокоміцну (UT 3450 ... 3750 Н / мм2) [8]. Значна увага приділяється удосконаленню процесу виплавки високовуглецевої сталі. Пропонують різні способи для забезпечення чистоти сталі та формування високих міцносних властивостей. Для поліпшення пластичності сталей широко використовують легуючі добавки, що мають значний вміст вуглецю і марганцю та обмежений вміст азоту. Проаналізовано обробку на установці ківш-піч в процесі виплавки високовуглецевої сталі з поліпшеною пластичністю для холодного деформування [9]. Аналіз публікацій за темою дослідження. Застосування способів інтенсифікації виплавки електросталі.
Application of Biomass Pellets for Iron Ore Sintering
(Trans Tech Publications Ltd, Switzerland, 2021) Kieush, Lina; Koveria, Andrii; Qiao Zhu, Zuo; Boyko, Maksym M.; Sova, Artem; Yefimenko, Vadym
ENG: Purpose. The use of biomass as fuel might solve several technological and environmental issues and overcome certain challenges of sinter production. In particular, as revealed by comprehensive analyses, biomass can be used as fuel for iron ore sintering. In this study, we investigate the use of some raw and pyrolysis-processed biomass pellet types, namely wood, sunflower husks (SFH), and straw, for iron ore sintering. In the experiments, the pyrolysis temperature was set to 673, 873, 1073, and 1273 K, and the proportion of biomass in the fuel composition was set to 25%. It was established that the addition of biofuels to the sintering blend leads to an increase in the gas permeability of the sintered layer. The analysis of the complex characteristics of the sintering process and the sinter strength showed the high potential of wood and sunflower husk pellets pyrolyzed at 1073 and 873 K, respectively, for iron ore sintering. The analysis of the macrostructure of the sinter samples obtained using biomaterials revealed that with higher pyrolysis temperatures; the materials tend to have greater sizes and higher amounts of pores and cracks. The composition analyses of the resultant sinters revealed that with higher temperature, the FeO content of the sinters tends to increase.
Фізичне моделювання гомогенізації сталі при фінішному легуванні у виливниці
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Андрюхін, Роман Павлович; Молчанов, Лавр Сергійович; Синегін, Євген Володимирович
UKR: У статті обговорюється технологія фінішного легування сталі при розливанні зверху та сифоном. За рахунок зменшення активності кисню в металі через порівняно нижчу від попередніх етапів сталеплавильного переділу температуру розливки досягається зменшення угару феросплавів та збільшується ступінь засвоєння корисних елементів феросплавів. Ключовим аспектом для досягнення максимальної ефективності розглянутої технології є швидке розчинення феросплавів та рівномірний розподіл легуючих компонентів у металі. Метою цього дослідження є визначення найбільш раціональної з погляду часу усереднення металу за хімічним складом технології введення добавки. Для вирішення поставленої задачі було застосовано метод фізичного моделювання на водній прозорій моделі із використанням флуоресцентного барвника. За результатами серії експериментів було визначено раціональний спосіб розливки та режим введення легуючої добавки для забезпечення найшвидшого її розподілення в металі.
Встановлення змін температурного поля графітованого порожнистого електрода за періодами обробки металу на установці «ківш-піч»
(ПП "Технологічний Центр", м. Харків, Україна, 2021) Рубан, Володимир Олександрович; Стоянов, Олександр Миколайович; Нізяєв, Костянтин Георгійович; Синегін, Євген Володимирович
UKR: Виконано аналіз процесу нагріву графітованого порожнистого електрода (ГПЕ) при обробці сталі на установці «ківш-піч». Наведені результати чисельного моделювання роботи електрода. Отримані дані температурного поля електрода при подачі електроенергії і в періодах без електронавантаження. Розраховані значення Джоулевої теплоти, що виділяється в процесі роботи електрода в періоди нагріву металу на установці «ківш-піч», які склали 1,11–1,15 МВт/м3. Виконаний розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі конвекцією для внутрішньої і зовнішньої поверхні ГПЕ значення якого, відповідно, склали 1,60 і 1,80 та 5–17 Вт/(м2 °С). Отримані значення температурного градієнту електрода в високотемпературній зоні, які для першого періоду нагріву досягали 8286 °С/м, а третього до 6571 °С/м. Встановлено, що в періоди охолодження електроду градієнт температур суттєво знижується і становить до внутрішньої поверхні 379 °С/м; до зовнішньої поверхні 3613 °С/м; і вертикальній площині до торця електрода 1469 °С/м. Визначені напрямки покращення теплової роботи установки і зниження ресурсовитрат при позапічній обробці сталі. Визначено, що в періоди експлуатації електрода з подачею струму відзначається істотні значення градієнту температур, які зосередженні в торцевій частині. В періоди експлуатації без подачі струму спостерігається утворення локально перегрітої зони, що має форму сплющеного уздовж осі тора, яка сформувалася в результаті акумуляції тепла попереднього періоду. Отримані дані, щодо впливу подачі газу через порожнистий електрод на параметри формування високотемпературних областей ГПЕ. Показано, що подача нейтрального газу через графітований порожнистий електрод з витратами 0,05 м3/хв зміщує високотемпературну зону до периферії на 3,5–4,2 мм, а також зменшує її висоту на 1,0–1,2 мм. Проведені дослідження дозволять виконати розрахунки доцільних витрат газу і матеріалу для регулювання окисленості металу і шлаку, зменшити витрати графітованого електрода, знизити енерго- і ресурсовитрати на виробництво металу.
Study of the Designs of Bottom Blowing Devices for Oxidative Blowing in Teeming Ladles
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Molchanov, Lavr; Arendach, Natalia; Synehin, Yevhen V.
ENG: It is discussed in the article the concept proposed for the production of ultra-low carbon steel, which involves the production of crude steel in basic oxygen furnace followed by oxidative blowing with an oxygen-argon mixture in a teeming ladle to decrease a carbon content in steel to less than 0.03%. High efficiency of the proposed technology is possible only under the intensive process of metal decarburization, which consists of the three stages: supply of reagents to the gas bubble, chemical interaction of reagents on theinterfacial surface and removal of reaction products. At low carbon concentrations in the metal, the limiting link of the process is carbon mass transfer to the interfacial surface, which can be intensified by melt stirring. The objective of this article is to study the influence of design of the blowing devices, namely, the position and shape of the pores, on the efficiency of metal homogenization in the teeming ladle. Blowing devices with a circular hole, a slit and undirectional porosity were considered. To perform physical simulation by Buckingham's theorem, similarity numbers were chosen to describe the considered process. In particular, it is proposed to use dimensionless volume flow and a modified homochronicity number. Based on the physical simulation on the “water” model, it was found that the best results of homogenization of the chemical composition of the liquid metal in the teeming ladle show blowing devices with undirected porosity. They are ideal for oxidative purging in a crowded ladle with a mixture of argon and oxygen required for the production of ultra-low carbon steel with an oxygen content of less than 0.03%. The purpose of further research is to develop the design of the mixing chamber of the purge device, in which oxygen and argon are pre-mixed before injection into the liquid metal.
Дослідження на фізичній моделі особливостей впливу запиленості середовища на якісні показники газового, палаючого факелу
(НМетАУ, Дніпро, 2021) Молчанов, Лавр Сергійович; Голуб, Тетяна Сергіївна; Синегін, Євген Володимирович; Семикін, Сергій Іванович
UKR: Процес кисневого конвертування супроводжується виділенням значного обсягу газів, що містять в основному продукти реакцій окислення вуглецю, які формують палаючий факел над горловиною конвертера. При цьому з конвертера виділяється значна кількість пилу різного складу і фракції в залежності від технологічних особливостей продувки, дослідження і облік впливу якої необхідний для розуміння якісних характеристик факела і конвертерного процесу вцілому. У роботі наведені результати дослідження на фізичної моделі, що імітує палаючий факел в запиленому середовищі, шляхом введення твердих порошків різних речовин, на якісні показники горіння факела: візуальні і теплопередачу. Досліджено подачу в палаючий факел порошків хлориду натрію, оксидів заліза, кремнію та алюмінію, чистих порошків заліза, кремнію та алюмінію, сажі і графіту. Встановлено, що введення різних компонентів в факел з температурою нижче, ніж температура факела, навіть при можливому візуальному збільшенні яскравості характеристик, що зокрема встановлено при введенні хлориду натрію або порошку заліза, сприяють зниженню теплопередачі від факела за рахунок відбору тепла на нагрівання і згоряння частинок, що вводяться.
Фізичне моделювання впливу фракційного складу зважених часток на теплопередачу від палаючого факела в сталеплавильних агрегатах
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2021) Молчанов, Лавр Сергійович; Голуб, Тетяна Сергіївна; Синегін, Євген Володимирович; Семикін, Сергій Іванович
UKR: В умовах верхньої киснево-конвертерної продувки реалізується можливість допалювання відпрацьованих газів, що відходять з агрегату, киснем дуття. В результаті над горловиною конвертера утворюється факел. Теплове випромінювання від зазначеного факела є додатковим джерелом теплоти для конвертерної ванни, а параметри факела можуть характеризувати процеси, що протікають в обсязі конвертера. Проте продувка залізовуглецевого розплаву киснем супроводжується інтенсивним димо- та пилоутворенням, що повинно чинити значний вплив на оптично-теплові показники факела допалювання димових газів. В роботі представлено результати дослідження впливу твердих часток достатньо великої фракції (більше 200 мкм) на тепловіддачу палаючого факела випромінюванням, як основного способу теплопередачі від полум'я. Моделювання проведено з використанням фізичної моделі, що дозволяла імітувати одиничний обсяг палаючого факела допалювання димових газів в конверторі із можливістю виміру кількості теплоти, що передається від нього навколишньому середовищу. В результаті досліджень було встановлено, що потрапляння твердих часток в палаючий факел призводить до зміни його якісних оптичних параметрів: поява жовто-помаранчевого забарвлення, яке опосередковано вказує на зниження температури факела. Розрахунковими методами встановлено, що незалежно від ступеня чорноти факела тільки частинки фракцією менше 10 мкм при попаданні в нього можуть нагріватися до температур, що наближаються до температури можливого початку світіння. Тому тверді частки фракції, що досліджувалися, не можуть брати участь у загальному випромінюванні факела. Також відзначено, що вплив розміру фракції твердих часток більше 200 мкм на питому надлишкову щільність теплового потоку носить ступеневий характер зі зменшенням величини надлишкової щільності теплового потоку від факела при збільшенні розміру і кількості суспендованих твердих часток в ньому.
Metallurgical Processing of Converter Slag
(Satbayev University, Institute of Metallurgy and Ore Benefication, Kazakhstan, 2021) Tleugabulov, S. M.; Aitkenov, N. B.; Zhabalova, G. G.; Velichko, Aleksandr; Uleva, G. A.
ENG: Converter slurries at modern metallurgical plants represent a significant part of metal-containing industrial waste with a high concentration of iron. Currently, there is a problem of their utilization and use as raw materials for metallurgy. The purpose of this work is to study the processes of briquetting and recovery of briquetted products, based on a mixture of converter slurries of gas purification and converter slags. When performing experimental studies on the preparation of sludge briquettes from a mixture of converter sludge of gas purification and converter slag, their metallization and reduction melting in laboratory conditions, the optimal composition of the components of the mixture of converter slag and gas purification sludge was determined by the percentage of iron, which is appropriate for use as a raw material for steel smelting. Experimental studies on the preparation of sludge-coal mixtures from dispersed metal-containing and carbon-containing industrial waste with stoichiometric coal consumption for the recovery of extracted metals have proved the possibility of obtaining sludge-coal briquettes, which are further subjected to metallization and reduction melting. Sequential processing of dispersed production waste, namely drying, metallization and reduction melting, allowed us to obtain at the final stage a metal sample that corresponds to high-quality steel in its composition. Based on the analysis of the results of experimental studies, the technology of reducing melting of metal-containing waste has been developed. As a result of the implementation of the technology, high-quality steels and alloys can be obtained without carburizing the metal, bypassing the production stages of cast iron and high-carbon alloys. The content of harmful impurities of sulfur and phosphorus meets the technical requirements of high-quality steel. The proposed technology for processing slag and sludge from oxygen-converter production will reduce the volume of accumulated production waste.
Determining Changes in the Temperature Field of a Graphitized Hollow Electrode During Metal Processing Periods in Ladle-Furnace
(РС Тесhnology Сеntеr, Kharkiv, Ukraine, 2021) Ruban, Volodymyr O.; Stoianov, Oleksandr M.; Niziaiev, Kostiantyn; Synehin, Yevhen V.
ENG: This paper reports an analysis of the process of heating a graphitized hollow electrode (GHE) during steel processing in ladle-furnace. The results of the numerical modeling of electrode operation are given. The data on the temperature field of the electrode were obtained when electricity was supplied and during periods without electrical loading. Values of the Joule heat released at electrode operation during the periods of metal heating in ladle-furnace were calculated; they amounted to 1.11–1.15 MW/m3. Coefficients of the heat transfer by convection have been calculated for the inner and outer GHE surface: 1.60 and 1.80, and 5–17 W/(m2∙°C), respectively. Values of the electrode temperature gradient in the high-temperature zone were obtained, which, for the first heating period, reached 8,286 °C/m, for the third ‒ to 6,571 °C/m. It was established that during the cooling periods of the electrode, the temperature gradient is significantly reduced and amounts to the inner surface of 379 °C/m; to the outer surface ‒ 3,613 °C/m; the vertical plane to the end of the electrode ‒ 1,469 °C/m. The directions to improve the installation’s thermal work and reduce its resource intensity during out-of-furnace processing of steel have been defined. It has been determined that during the periods of electrode operation with current supply, significant values of the temperature gradient are observed, which are concentrated in the end part. During the periods of operation without current supply, a locally overheated zone forms, taking the shape of a torus flattened along the axis, which is created as a result of the accumulation of heat from the preceding period. The data have been acquired on the effect exerted by the gas supply through a hollow electrode on the parameters of formation of the high-temperature GHE regions. It has been shown that the supply of neutral gas through a graphitized hollow electrode at a flow rate of 0.05 m3/min shifts the high-temperature zone to the periphery by 3.5–4.2 mm, as well as reduces its height by 1.0–1.2 mm. The study reported here could make it possible to calculate expedient gas and material consumption for controlling the oxidation of metal and slag, to reduce the consumption of graphitized electrodes, to bring down energy- and resource costs for metal production.
Аналітичні дослідження технології рафінування і легування металу на установці «ківш-піч»
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Рубан, Володимир Олександрович; Стоянов, Олександр Миколайович
UKR: Актуальність: Обробка металу на установці «ківш-піч» (УКП) є одним з найважливіших етапів позапічної обробки сталі, ключовими операціями якої є десульфурація, легування, видалення і модифікування неметалевих включень, які пов’язані з затратами теплоти, що компенсується шляхом використання енергії електричної дуги і забезпечує задану температуру перед розливанням. Розвиток технологій позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч» обумовлений необхідністю підвищення якості та конкурентоспроможності металургійної продукції шляхом зниження її матеріало- і енергоємності. Позапічна обробка сталі на УКП дозволяє регулювати хімічний склад розплаву в вузькому діапазоні (мікролегування), підтримувати задану температуру сталі певного сортаменту перед розливанням на машинах безперервного лиття заготівки (МБЛЗ), що в свою чергу впливає на формування структури та властивостей кінцевого продукту. Аналітичні дослідження роботи установки «ківш-піч» спрямовані на оптимізацію процесу позапічної обробки сталі, зменшенні втрат енергії та матеріалів, підвищенні продуктивності та якості кінцевої продукції. Таким чином актуальність досліджень ковшової обробки металу, можуть сприяти розвитку нових технологій та матеріалів, що забезпечать більш ефективну виробничу діяльність. Мета роботи: Аналітичний огляд науково-технічної літератури, вітчизняних та закордонних патентів, присвячений розвитку технологій позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч». Наукова новизна: Встановлені основні вектори розвитку технологій і обладнання позапічної обробки сталі на установці «ківш-піч», які стосуються використання графітованих порожнистих електродів. Визначено позитивний вплив використання порожнистих електродів, на роботу установки «ківш-піч» за рахунок стабільного існування розряду електричної дуги, унеможливлення процесу розриву шару шлаку та покращення умов передачі теплоти безпосередньо металевому розплаву. Наукові та практичні результати: виходячи з огляду технологій обробки сталі на установці «ківш-піч» використання графітованих порожнистих електродів в подальшому дасть змогу визначити раціональні витрати газу, що подається каналом електрода, провести дослідження його впливу на параметри лунки піделектродної зони та теплові режими роботи агрегату.
Актуальні проблеми підготовки майбутніх металургів та магістрів з професійної освіти в умовах сучасної університетської освіти
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Палагута, Вадим Іванович; Лучанінова, Ольга Петрівна
UKR: Мета. Розкрити практичну цінність науково-педагогічної практики магістрів з професійної освіти для формування певних компетентностей під час проведення цієї практики у бакалаврських групах майбутніх інженерів-металургів та проаналізувати взаємонавчання бакалаврів-металургів і магістрів з професійної освіти для їхньої майбутньої професійної діяльності Методологія. Методи дослідження у вигляді педагогічного експерименту, аналізу експериментального матеріалу, анкет стейкхолдерів, аналізу результатів опитування студентів. Результати. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено, що використання сучасних засобів навчання майбутніх металургів є ефективними у процесі розвитку або формування їхніх як професійних, так і загальних компетентностей, сприяють розвитку професіоналізму магістрів із професійної освіти, а також поглибленню знань із металургійних дисциплін, що вирішує проблеми професійної підготовки здобувачів вищої освіти. Наукова новизна. Експериментально доведено, що суттєво підвищується рівень теоретичної професійної підготовки майбутнього інженера-металурга, магістра з професійної освіти у поєднанні з рівнем спрямованості їхніх знань на практичну діяльність. Практична значущість полягає в тому, що у процесі вивчення металургійних дисциплін доцільно застосовувати переважно компетентнісний підхід, інтенсивну цифровізацію освітнього процесу, поширене використання інформаційно-комунікаційних технологій, різноманітні засоби контекстної професійної підготовки здобувачів вищої освіти з металургії та професійної освіти, які спрямовані на розвиток особистісних компетентностей здобувачів.
Сталий розвиток в промисловості : робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання для студентів спеціальності 136 – Металургія (магістерський рівень)
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Шатоха, Володимир Іванович; Ягольник, Максим Вікторович
UKR: Наведені рекомендації до вивчення дисципліни, як при аудиторній роботі, так і при самостійній роботі студентів, надані методичні вказівки до вивчення кожного з розділів і література, що рекомендується, питання для самоконтролю, а також варіанти індивідуальних завдань, що виконують студенти в процесі вивчення дисципліни. Призначена для студентів спеціальності 136 – Металургія.
Розрахунковий аналіз доменного процесу
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Тараканов, Аркадій Костянтинович; Чистяков, Володимир Григорович; Ягольник, Максим Вікторович; Бойко, Максим Миколайович
UKR: Наведені рекомендації до вивчення дисципліни, як при аудиторній роботі, так і при самостійній роботі студентів, надані методичні вказівки до вивчення кожного з розділів і література, що рекомендується, питання для самоконтролю, а також варіанти індивідуальних завдань, що виконують студенти в процесі вивчення дисципліни. Призначена для студентів спеціальності 136 – металургія (металургія чавуну).
Вдосконалення технології виробництва та покращання якісних характеристик комплексного флюса
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова Національної академії наук України, Дніпро, 2022) Бочка, Володимир Васильович; Ягольник, Максим Вікторович; Двоєглазова, А. В.; Фурсов, М. О.
UKR: У статті розглядається можливість підвищення ефективності сучасного агломераційного процесу, яка здійснюється шляхом вдосконалення технології виробництва комплексного флюсу. Узагальнено вітчизняний та світовий досвід розробки та використання у процесах окускування металургійної сировини нового типу – комплексного флюсу. Відмічається, що даний вид флюсу вносить до агломераційної шихти значний набір мінералогічних сполук, які суттєво покращують умови спікання та якість окускованої сировини. Запропоновано спосіб виробництва комплексного флюсу шляхом об'єднання процесів обпалу вапняку та утворення феритів кальцію. Показано можливості та переваги використання спеціалізованого програмного забезпечення задля аналізу реакцій дисоціації вапняку в різних умовах. Висвітлено один із напрямків виробництва комплексного флюсу заданого складу та властивостей, основою якого є отримання комбінованих гранул, утворених кусочками вапняку крупністю та оболонкою із залізорудних матеріалів (концентрат, залізна руда), шляхом поєднання процесів випалу вапняку та утворення феритів кальцію. Термодинамічним аналізом показано високу достовірність взаємодії вапна з оксидами рудного матеріалу з утворенням комплексного флюсу заданого складу та властивостей. Процес реалізується шляхом спікання на конвеєрній машині за агломераційною технологією. Розроблено основні параметри технологічного режиму виробництва комплексного флюсу. Доведено, що при розробці та вдосконаленні технології виробництва комплексного флюсу з гранул вапняку з накочуванням залізовмісного матеріалу велике значення має правильний вибір крупності вапняку, палива, а також величин інших технологічних параметрів. Результати проведених досліджень підтверджують технологічність обраного напрямку виробництва комплексного флюсу за рахунок поєднання процесів виробництва вапна і феритних спеків.
International Comparison of Impuritiesmixing and Accumulation in Steel Scrap
(International Society for Industrial Ecology, Blackwell, 2022) Panasiuk, Daryna; Daigo, Ichiro; Hoshino, Takeo; Hayashi, Hideo; Yamasue, Eiji; Tran, Duc Huy; Sprecher, Benjamin; Shi, Feng; Shatokha, Volodymyr
ENG: The accumulation of impurities in the recycling of steel impacts the quality of secondary steel. Understanding impurity levels is crucial in the context of the proliferation of circular economy policies, expected high recycling rates, and growth of scrap consumption. By assuming the accumulation of impurities to be equal worldwide, the understanding of the extent and variation of the mixing and accumulation was limited in previous studies, and the factors influencing those variations were not considered. This is a first cross-national comparison of impurity accumulation in recycled steel. In this study, the copper, tin, nickel, chromium, and molybdenum content was analyzed in over 500 samples of electric arc furnace rebars from China, Japan, Vietnam, Ukraine, and the Netherlands (representing northwestern Europe) with an optical emission spectrometer. The impurity content in rebars represents the content of impurities accumulated in steel scrap in the countries studied. The measured content of impurities was then used to determine the factors influencing the accumulation of those impurities. It was revealed that the recycling technology, the presence of a market for recovered metals, the quality of the material input, steelmaking practices, and the management of byproducts derived from a legislative or economic context played a role in the impurities content. By communicating on scrap chemical content, the collaboration between the recycling and steel industries could be enhanced in terms of matching the demand and supply and facilitating an increase in the scrap share in steelmaking.
Розробка раціональної технології мікролегування та модифікування спокійних марок сталі порошкоподібними матеріалами
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2022) Нізяєв, Костянтин Георгійович; Хотюн, Вадим Іванович; Стоянов, Олександр Миколайович; Синегін, Євген Володимирович
UKR: У статті виконано аналіз ефективності мікролегування і модифікування сталі різними матеріалами. Наведено дані лабораторних випробувань, запропоновано раціональні варіанти і технології введення мікролегуючих і модифікуючих добавок з метою отримання якісного металу. Метою цієї роботи є експериментальне дослідження різних варіантів впливу суміші на основі вапна на коефіцієнт засвоєння ніобію з можливістю подальшої оптимізації технологічного процесу і підвищення якості металопродукції. Методи дослідження. Виконано високотемпературний експеримент із введення мікролегуючої добавки як осаджуючим методом у вигляді кускового матеріалу, так і вдуванням його в порошкоподібному стані. Вдування порошкоподібного фероніобію проводили як в чистому вигляді, так і з застосуванням сумішей на основі вапна. Виконано аналіз технологічних показників експериментальних плавок, який підтвердив перевагу інжекції порошкоподібних реагентів вглиб розплаву в порівнянні з осаджуючим методом у вигляді кускового. Отримані результати. За результатами проведеного аналізу технологічних показників дослідних плавок визначено раціональні режими введення в сталерозливний ківш порошкоподібного фероніобію, який одночасно забезпечує як високий ступінь засвоєння частинок порошку рідким металевим розплавом, а спільно з вапном – високий ступінь видалення кисню. Наукова новизна. За результатами дослідних плавок підтверджено та уточнено особливості взаємодії порошкоподібних частинок, які вдуваються в рідкий металевий розплав. Практична цінність. Визначено технологічні параметри процесу інжекції порошкоподібних матеріалів (фероніобій, вапно, плавиковий шпат), які з одного боку забезпечують високий ступінь засвоєння мікролегуючого елемента, а з іншого – значно зменшують забрудненість сталі оксидними неметалевими включеннями, знижуючи тим самим загальний вміст кисню в сталі.
Термодинамічний аналіз технологічної операції паралельного видалення сірки та кремнію з чавуну
(Український державний університет науки і технологій, ННІ «Інститут промислових та бізнес технологій», ІВК «Системні технології», 2022) Молчанов, Лавр Сергійович; Пушкаренко, Микита Володимирович; Кисляков, Володимир Генадійович
UKR: В сучасних умовах існування підприємств металургійної галузі дуже гостро постає проблема дефіциту якісних шихтових матеріалів, що спричиняє необхідність розвитку інноваційних процесів позапічної обробки металургійних розплавів, а саме комплексне видалення сірки та кремнію одночасно. Метою даного дослідження є визначення раціональної технічної схеми здійснення процесу паралельної десульфурації та десиліконізації чавуну в промислових умовах. Виходячи з різної фізико-хімічної природи процесів десульфурації та десиліконізації за умови їх одночасного протікання в межах однієї металургійної системи (один чавунозаливний ківш) їх необхідно максимально розмежувати у просторі. З метою встановлення пріоритетності протікання певних хімічних перетворень було використано методи термодинамічного аналізу. У якості показника, що визначає черговість протікання певних хімічних перетворень було обрано константу рівноваги. Шляхом термодинамічного аналізу встановлено, що окислення кремнію можливо при вдуванні газоподібного кисню. При цьом у якості відновників при десульфурації вапном раціонально використовувати марганець, оскільки він не впливає на процеси відновлення окисленого кремнію. Введення марганцю у розплав необхідно організовувати паралельно з проведенням операції десиліконізації, щоб уникнути перевитрати марганцю при окисленні домішок чавуну газоподібним киснем.
Didactic Aspects of Distance Learning in the Conditions of Pandemic and Martial Law
(Dnipropetrovsk State University of Internal Affairs, Dnipro, Ukraine, 2022) Galushko, Olena; Kovalenko-Marchenkova, Yevheniia; Chistyakov, Volodymyr G.
ENG: The article deals with the topical issues of improving the effectiveness of the educational process in higher educational institutions in the conditions of a pandemic and martial law. The evolution of distance learning is considered. Peculiarities of the remote form of education, which functions on the basis of modern psychological and pedagogical and information and communication technologies, have been studied. The peculiarities of the organization of the educational process in higher educational institutions in the context of the pandemic and martial law were analyzed, in particular didactic aspects of the educational process in conditions of danger and increased stress. Special attention is paid to the psychological state of students and ways of reducing stress and activating their attention on the educational process, taking into account the types of information perception (audio, visual, kinesthetic, digital). Ways to improve the distance learning process in the conditions of a pandemic and martial law are proposed.
Дослідження шляхів інтенсифікації агломераційного процесу в умовах акціонерного товариства «Покровський гірничо-збагачувальний комбінат»
(Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ, 2022) Шуваєв, С. П.; Семірягін, С. В.; Нізяєв, Костянтин Георгійович; Бойко, Максим Миколайович; Стоянов, Олександр Миколайович; Ягольник, Максим Вікторович
UKR: Використання в агломераційній шихті великої частки дрібнодисперсного концентрату і відходів металургійного виробництва, коливання складу агломераційної шихти та якості її підготовки, відхилення від норми технологічних параметрів спікання та низька ефективність механічної обробки спеченого продукту, знижує продуктивність агломераційних машин, призводить до підвищення витрати палива, погіршує якість агломерату. За таких умов зростає значення попередньої підготовки шихти та необхідне застосування способів інтенсифікації процесу спікання. Наразі відома значна кількість способів інтенсифікації агломераційного процесу, ефективність кожного залежить від конкретних умов агломераційної фабрики, встановленого обладнання і сировинних матеріалів, які застосовуються. В роботі було досліджено ефективність різних способів підвищення інтенсивності агломераційного процесу і якості агломерату для умов акціонерного товариства «Покровський гірничо-збагачувальний комбінат» з визначенням раціональних технологічних заходів, спрямованих на покращення роботи підприємства. Дослідження проводилися на лабораторній агломераційній установці з використанням шихтових матеріалів та технологічних умов Богданівської агломераційної фабрики. За результатами досліджень встановлено, що крупність шихтових матеріалів, які застосовуються на агломераційній фабриці, перевищує максимально допустимий розмір. Це знижує техніко-економічні показники процесу спікання та не дозволяє отримувати агломерат високої якості. Для покращення показників роботи агломераційних машин в досліджуваних умовах рекомендується використовувати попередню підготовку шихтових матеріалів перед використанням, а саме – дроблення для отримання раціональної крупності часток. Крім того, використання вапна, як часткова заміна вапняку у флюсовій суміші, дозволить підвищити якість агломерату.
Альтернативні процеси виробництва чорних металів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Мамешин, Валерій Сергійович; Журавльова, Світлана Валеріївна; Синегін, Євген Володимирович
UKR: Викладено робочу програму дисципліни «Альтернативні процеси виробництва чорних металів», наведені рекомендації до вивчення дисципліни, як при аудиторній роботі, так і при самостійній роботі студентів, надані методичні вказівки до вивчення кожного з розділів і література, що рекомендується, питання для самоконтролю, а також варіанти індивідуальних завдань, що виконують студенти в процесі вивчення дисципліни. Призначена для студентів спеціальності 136 – Металургія.
Методи візуалізації гідродинамічних процесів при «холодному» моделюванні продування
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Мамешин, Валерій Сергійович; Нізяєв, Костянтин Георгійович; Журавльова, Світлана Валеріївна
UKR: У статті обговорюються основні переваги та недоліки найпоширеніших методів візуалізації циркуляційних гідродинамічних потоків. Розглянуто сфери їх застосування, обладнання, що використовується. Метою цього дослідження були розробка оригінальної методики візуалізації гідродинамічних потоків за допомогою реоскопічної рідини та аналіз особливостей її застосування при холодному моделюванні киснево-конвертерного продування. Для отримання реоскопічної рідини було запропоновано використовувати воду та сухий перламутровий пігмент марки KW 427 За результатами проведеного «холодного» моделювання продувки встановлено, що використання реоскопічної рідини забезпечує стабільність візуалізації гідродинамічних циркуляційних потоків і дозволяє визначати напрямок руху і розподіл циркуляційних потоків, що формуються в рідкій ванні і встановити локалізацію застійних зон.
Possibilities of Using Alkaline Earth Bentonite Clays of Cherkasy Deposit in Pellet Production Processes
(Universitas Publishing, Petroșani, Romania, 2022) Zhuravlev, F. M.; Chuprinov, E. V.; Tarakanov, Arkadij Konstantinovich; Kassim, D. O.; Lyakhova, I. A.
ENG: Objective: to analyze and determine the potential of alkaline earth bentonite clays of Ukraine for use as a binder in the production of iron ore pellets. Methods: performing rheological studies of bentonite clay samples and their chemical analysis, electron microscopic studies of samples. Results: the analysis of the chemical composition and requirements for the rheological characteristics of bentonite clays used in the production of iron ore pellets at metallurgical enterprises of Russia and Ukraine is carried out. The swelling indicators and water absorption of monoionic forms of bentonites of some deposits in water of different hardness are given. The quality of pellets with bentonites, that have a different exchange complex, during an industrial water of various hardness usage is examined. The analysis of the mineralogical and chemical composition, as well as the size and composition of the exchange complex of alkaline-earth bentonite clays of the Cherkasy deposit (Ukraine), which has the largest reserves of such clays in the CIS is carried out. It is shown that clays suitable for the production of pellets are located near the surface of the earth. A comparative analysis of the strength characteristics of pellets using bentonites with an alkaline and alkaline-earth exchange complex is presented. Comparative tests of pelletizing of charges with different humidity and with the addition of 0.5% alkaline bentonite and a mixture of clays of the IV and II layers of the Cherkasy deposit have been carried out. It is shown that with increasing humidity in granules with both types of binders, the dynamic strength, porosity and temperature of the “impact” of granules increase with a minimum difference in the absolute values of indicators with different binders.
Slag Parameters and Sulphur Partition in Blast Furnace Hearth: Ukrainian Case and International Comparison
(Institute of Materials, Minerals and Mining, 2022) Shatokha, Volodymyr
ENG: Purpose. Blast furnace ironmaking usually requires maintaining a reasonable level of hot metal desulphurization; therefore, knowledge of the complex interplay between physical properties and desulphurization potential of slag is essential for the holistic approach to the operation. Several models for predicting sulphur partition between slag and hot metal based on sulphide capacity estimation have been studied in application to the Ukrainian blast furnace. Influence of an optical basicity, as well as of CaO/SiO2 and MgO/Al2O3 ratios on sulphur partition between slag and hot metal, was analysed. Attainment of the equilibrium partition was estimated in connection with Si content in hot metal. International comparison of blast furnace slags was conducted involving data for 25 steelworks from 16 countries covering composition, physical properties and desulphurization potential. Approaches to optimization of slag composition are discussed, considering the tradeoff between enhancing slag’s desulphurization capacity and keeping its physical properties favourable to smooth and productive operation.
Диспергування в сталеплавильних системах
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2022) Мамешин, Валерій Сергійович; Синегін, Євген Володимирович; Журавльова, Світлана Валеріївна; Молчанов, Лавр Сергійович
UKR: Викладено робочу програму дисципліни «Диспергування в сталеплавильних системах», наведені рекомендації до вивчення дисципліни, як при аудиторній, так і при самостійній роботі студентів, надані методичні вказівки до вивчення кожного з розділів і література, що рекомендується, питання для самоконтролю, а також варіанти індивідуальних завдань, що виконують студенти в процесі вивчення дисципліни. Призначена для студентів спеціальності 136 – Металургія.
Criterion Assessment of the Efficiency of Injection Equipment during the Injection of Powdered Ferroalloys
(Ternopil Ivan Puluj National Technical University, 2022) Niziaiev, Kostiantyn H.; Khotiun, Vadym I.
ENG: The purpose of the work is determining the efficiency of injection equipment with the injection of ferroalloys of different fractional composition, density and flow deep into the iron-carbon melt, taking into account the parameters of injection equipment (length and diameter of the pipeline and pressure in the powder-feeder). The analytical review of the literature is performed, which confirmed the advantage of powder injection in a teeming ladle compared to traditional technologies of deoxidation and alloying. Based on known mathematical models adapted to specific technological conditions, mathematical modeling is carried out, which takes into account a number of important parameters for technology, including fractional composition, density and consumption of powder ferroalloy, taking into account the parameters of injection equipment. The optimal diameter of the pipeline is determined. Nomograms of the lowest level of carrier gas consumption are designed. With the help of nomograms, it is possible to control the operation mode of injection equipment in obtaining pulsationless transportation of gas-powder mixture depending on the ferroalloy fraction, its flow rate and density, taking into account the diameter of the pipeline. Based on the results of mathematical modeling, the criterion for assessment the efficiency of injection equipment has been deduced, that makes it possible to determine quickly the pulsationless transport of gas-powder mixture depending on the fraction of powder reagent and pipeline diameter. The consumption of carrier gas depending on the fraction of powder reagent and the diameter of the pipeline, which can be used to control the operation mode of injection equipment in order to obtain pulsationless transport of gas-powder mixture has been determined.
Сучасний університет як методологічний центр поширення модерних знань та інтелектуальних орієнтирів для суспільства
(Український державний університет науки і технологій, Навчально-науковий інститут «Інститут промислових та бізнес-технологій», Дніпро, 2022) Лучанінова, Ольга Петрівна
UKR: Аналізується технічний університет майбутнього – вищий навчальний заклад єдиної культури людства, тому що в XXI столітті відбудеться зближення інженерної та гуманітарної діяльності.
Аналітичні дослідження і характеристика методів рафінування сталі у промковші МБЛЗ
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Синегін, Євген Володимирович; Суховецький, Сергій Васильович
UKR: Актуальність: Постійно зростаючі вимоги до якості металопродукції та її собівартості спонукають до сталого розвитку технологій рафінування сталі, зокрема й від неметалевих включень, присутність яких в сталі суттєво знижує механічні властивості сталевої продукції. Наразі рафінування сталі від неметалевих включень здійснюється починаючи з позапічної обробки сталі у сталерозливному ковші і з акінчується на етапі розливання сталі. Найбільш ефективними методами рафінування сталі, що зумовило їх широке використання в промисловості, є продувка інертним газом, електромагнітне перемішування, модифікування та ін. Найбільш ефективним з погляду рафінування сталі є обробка на фінішних етапах виробництва, зокрема при розливанні стаі на МБЛЗ у проміжному ковші. Мета роботи: з огляду на широке різномаїття технологій і методів рафінування сталі, зокрема й на етапі безперервного розливання сталі, виникає потреба в їх систематизації і класифікації, що дозволить краще оцінювати і порівнювати їх ефективність. Наукова новизна: систематизовані і класифіковані методи рафінування сталі при безперервному розливанні сталі. На прикладі світового досвіду, ґрунтуючись на огляді останніх закордонних публікацій, розглянуто конкретне застосування і ефективність кожного типу методів. Наукові та практичні результати: запропонована класифікація методів дозволить краще оцінювати їх ефективність та раціонально обирати доцільні методи та їх комбінації для кожного окремого виробництва, зокрема із урахуванням марки сталі. Також, виходячи з оцінки ефективності розглянутих методів, можна визначити додаткові резерви щодо їх вдосконалення.
Influence of Biocoke on Iron Ore Sintering Performance and Strength Properties of Sinter
(Dnipro University of Technology, Dnipro, Ukraine, 2022) Kieush, Lina; Koveria, Andrii; Boyko, Maksym M.; Yaholnyk, Maksym V.; Hrubiak, Andrii; Molchanov, Lavr; Moklyak, Volodymyr
ENG: Purpose. The research purpose is to substantiate the use of biocoke as a fuel in the iron ore sintering, as well as its influence on the performance and properties of the resulting sinter. To completely replace conventional coke breeze, biocoke is produced using 5 wt.% biomass wood pellets at different carbonization temperatures of 950 or 1100°C. Further, the influence of biocoke on the sintering process and the sinter quality is studied at a high proportion of biomass pellets of 10, 15, 30, 45 wt.% and a carbonization temperature of 950°C. Methods. Carbonization is performed in shaft-type electric furnaces to produce laboratory coke or biocoke. Afterward, the sintering of iron ores is conducted on a sinter plant. To assess the sintering process and the quality of the resulting sinter, the filtration rate is determined on a laboratory sinter plant using a vane anemometer designed to measure the directional flow average velocity under industrial conditions. The sinter reducibility is studied using a vertical heating furnace to assess the effect of coke and biocoke on the sinter’s physical-chemical properties. Findings. It has been determined that biocoke, carbonized at a temperature of 950°C, has good prospects and potential for a shift to a sustainable process of iron ore sintering. Originality. It has been proven that biocoke with a biomass pellet ratio of up to 15 wt.%, obtained at a temperature of 950°C, does not affect the parameters characterizing the sintering process. The sinter strength indicators correspond to the use of 100 wt.% conventional coke breeze. Biocoke used with a high proportion of biomass pellets of 30 and 45 wt.% causes a deterioration in the sinter quality. Practical implications. The results of using biocoke with the addition of 5-15 wt.% biomass pellets and at a temperature of 950°C are within the standard deviation, which makes it possible to use biocoke with 15 wt.% biomass pellets instead of industrial coke breeze.
Дослідження впливу біоматеріалів на процес спікання залізорудних матеріалів та якість агломерату
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Ягольник, Максим Вікторович; Бойко, Максим Миколайович; Фурсов, М. О.; Єфіменко, В. В.; Полякова, Наталія Володимирівна; Журавльова, Світлана Валеріївна
UKR: Мета. Основне надходження енергії на агломераційних процес відбувається за рахунок спалювання коксового дріб’язку, який забезпечує близько 78 % енергії, яка споживається в процесі агломерації. Спалювання коксового дріб’язку в агломераційному процесі також є основним джерелом забруднюючих речовин, таких як NOx і SOx. Енергія біомаси вважається перспективною заміною коксового дріб’язку в агломерації, по-перше, через її відновлюваність, а по-друге, через нижчий вміст S і N. Для зменшення впливу типу біомаси на властивості агломераційного палива, спрощення технології використання біомаси при агломерації можливо виробництво коксового дріб’язку з додаванням в шихту частки біоматеріалів. Метою роботи було визначення впливу на показники агломераційного процесу та якість агломерату заміни частки твердого палива біоматеріалами, які попередньо проходили підготовку. Методика. Для дослідження в якості твердого палива використовували промисловий коксовий дріб’язок та коксовий дріб’язок, отриманий при температурі піролізу 850-1100 °С з додаванням 5 - 45 % біоматеріалів. Експерименти проводили на агломераційній установці, яка використовувалася спікання шихти з контролем параметрів процесу. Попередньо шихту огрудковували у змішувачі-грануляторі барабанного типу. Після випробувань оцінювали питому продуктивність агломераційної установки, швидкість спікання, а також властивості агломерату. Результати. Представлені результати дослідження показали, що при використанні коксового дріб’язку, отриманого при температурі 1100 °С з добавкою 5 % біоматеріалів, показники агломераційного процесу та якості продукту відповідають таким, що є при використанні промислового коксу. При використанні коксового дріб’язку, отриманого при температурі 850 °С з добавкою 15 % біоматеріалів спостерігається незначні зміни в параметрах процесу відносно базової технології. Застосування коксового дріб’язку, отриманого з використанням понад 15 % біоматеріалів, викликає зниження продуктивності агломераційної установки та міцності отриманого агломерату. Максимальне падіння спостерігається при використанні коксового дріб’язку з температурою піролізу 850 ° С та вмістом біоматеріалів 45%. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу коксового дріб’язку з додаванням біоматеріалів на формування високотемпературних зон в процесі агломерації та кінцевої структури агломерату. Практична значущість. Рекомендується застосування в якості агломераційного палива коксового дріб’язку, отриманого при температурі піролізу 850 °С і вмісті біоматеріалів 15 %. При цьому показники агломераційного процесу та якість агломерату зберігаються на базовому рівню. Застосування коксового дріб’язку, отриманого при температурі піролізу 850 °С дозволить знизити енерговитрати на виробництво палива та зменшить загальний екологічний вплив агломераційного виробництва на довкілля.
Дослідження агломерації залізної руди при використанні роздільної підготовки шихти
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Бочка, Володимир Васильович; Ягольник, Максим Вікторович; Сова, Артем Валерійович; Фурсов, М. О.; Маленко, К. І.; Бойко, Максим Миколайович
UKR: Мета. Підвищення якості залізорудної частини доменної шихти є одним з найбільш ефективних заходів, які дозволяють збільшити продуктивність доменних печей і знизити питому витрату коксу. Основними причинами руйнування агломерату при транспортуванні та завантаженні у доменну піч є низька міцність його мінералогічних сполук, які зв’язують блоки в структурі, а також високий рівень внутрішнього напруження, яке виникає у спеченці під час його кристалізації та охолодження. Формування якості агломерату в цих умовах, здійснюється на кожній стадії його виробництва. Метою даного дослідження є розробка способу огрудкування агломераційної шихти, який дозволить формувати гранули заданого гранулометричного та мінералогічного складу, створивши умови для отримання агломерату блочної структури високої міцності. Методика. Теоретичне та експериментальне обґрунтування можливості формування агломерату заданого складу та властивостей на етапі підготовки шихти до спікання проведено за допомогою програмного комплексу HSC. Проведено дослідження способів підготовки агломераційної шихти з використанням попередньо підготовлених композитів на основі концентрату. Результати. Залежність величин вільної енергії Гоббса від температури показала вірогідність утворення в даному середовищі зв'язки з фаяліту, деяких залізо- кальцієвих олівінів i феритів кальцію. Як показало дослідження ентальпії, утворення усіх мінералів характеризується екзотермічним ефектом. Лише в діапазоні температур 1473-1673 К формування 2FeO·SiO2 та однокальцієвого фериту відбувається в ендотермічних умовах. Отримані в роботі результати підтвердили позитивний вплив роздільної підготовки на однорідність крупності сирих гранул: збільшується їх еквівалентний діаметр; зменшується вміст фракції 0-1 мм; зменшується середньо-квадратичне відхилення та коефіцієнт варіації їх крупності. Збільшення вмісту фракції +10 мм, яка негативно впливає на спікання, відбувається через наявність крупних часток руди та звороту. Серед використаних дво- та трикомпонентних композитів слід відзначити позитивний вплив додавання флюсів до концентрату та руди. Найкращу якість агломерату отримали після використання чотирикомпонентного композиту з «концентрату — руди — вапна — вапняку». Для покращення ефективності роздільної підготовки, прийнято рішення розділити руду на фракції: 0-3 мм, яка подаватиметься до композиту, та 3-10 мм, яка буде використовуватися у залишковій шихті. Наукова новизна. Встановлено механізм впливу різних методів огрудкування шихтових матеріалів на формування міцної зв'язки, що пов’язане з утворенням залізокальцієвих олівінів та феритів кальцію, покращення однорідності хімічного складу, зменшення в структурі неспечених компонентів i силікатних озер. Практична значущість. Запропонована в роботі схема підготовки шихти дозволяє формувати склад i основність самого композиту та залишкової частини шляхом зміни вмісту вапняку між ними. Спікання агломераційної шихти, підготовленої запропонованим способом, дозволяє збільшити вихід придатного агломерату на 10,25% та зменшити вмісту фракції 0-5 мм після випробування на міцність на 11,5%.
Physical Model of Influence of CaO-FeO-SiO2 Powder Fraction on the Heat Transfer from Torch
(Publishing House “Akademperiodyka”, 2022) Molchanov, L. S.; Golub, T. S.; Synehin, Yevhen V.; Semykin, S. I.
ENG: Introduction. One of the main ways of heat transfer in metallurgical units is the interaction of the charge with a burning gas torch. The heat is transferred from the torch mainly by radiation. In particular, oxygen converter process under its typical temperature and chemical conditions of oxidation processes is accompanied by combustion reactions with the formation of a torch both in the cavity of the converter (in the so called reaction zone) and above the converter neck as a result of partial post-combustion of exhaust gases leaving the unit. Problem Statement. The processes in metallurgical units are accompanied by significant smoke and dust, which affect the efficiency of heat transfer from the torch of exhaust gases post-combustion to the metal bath that is an additional source of heat in the converter process. Purpose. The purpose of this research is to study the influence of the introduction of solid powder components into the environment around the torch on its heat transfer. Materials and Methods. The research has been carried out on the physical model of a burning torch when CaO-FeO-SiO2 system powders are fed into the torch in air flow. The magnitude of the heat flow density has been estimated on the basis of the registered temperature difference in different parts of the model. Results. It has been established that the feed of air or any solid material at a temperature much lower than the torch temperature has a negative effect on heat transfer from the torch by radiation. However, the total heat flow density is not significantly reduced due to the possible involvement of heated solids in other heat transfer methods. For the CaO-FeO-SiO2 system, the share of silicon dioxide powder as a component with the highest heat capacity has the greatest negative effect on the heat transfer from the torch. Conclusions. The studies based on the physical model have allowed us to qualitatively assess the effect of dustiness of the components of CaO-FeO-SiO2 system of the burning torch environment on its heat transfer and on the contribution of different heat transfer methods from the torch to the total heat flow density in given conditions.