Освещены особенности возникновения и развития методов интенсификации доменной плавки, приведена оценка их эффективности. Описаны методы интенсификации шлаковых и дутьевых режимов доменной печи. Проанализированы показатели работы доменных печей А, Б, В заводов им. Дзержинского и им. Петровского при различной интенсивности плавки. Рассмотрена комплексная оптимизация загрузки и распределения шихты. На базе доменных печей N 4 "Запорожстали" и N 5 металлургического завода им. Петровского предложены разработанные локальные математические модели. Рассмотрены способы подвода газообразного топлива к фурмам. Освещены особенности использования конверторных шлаков в доменной плавке.

Рассмотрены проблемы использования взаимосвязанных интенсификаторов доменного процесса, в основном определяющих характеристики рабочей среды в объеме печи-сжатого дутья и повышенного давления печного газа. Освещены задачи устранения несоответствия параметров компремированного дутья размерам и форсированному ведению печей на повышенном давлении, а также изыскание возможностей повышения давления и утилизации энергии сжатого газа.

Отмечено, что повышенное давление газа в рабочем пространстве доменных печей сохранило значение интенсификатора плавки и при эксплуатации печей на дутье сниженных параметров. В условиях проплавления шихты низкого качества и неудовлетворительного технологического состояния агрегатов повышение давления печного газа позволяет форсировать процесс с минимальным перерасходом или с экономией кокса в зависимости от выбранного режима.

Проанализирована динамика горения и характер прогаров воздушных фурм доменной печи N9 в период интенсивной эксплуатации при отсутствии энергосырьевых и конъюнктурных ограничений. Показано, что количество сгоревших фурм и особенности их прогара зависят от уровня форсировки хода печи дутьем, распределения шихты и газов, определявших структуру столба шихты в частности размещение и форму пластичной зоны.

Подано принципову схему процесу газифікації вугілля в розплаві шлаку паралельно з рідкофазним відновленням заліза. Наведено матеріальний і тепловий баланси плавки. Розглянуто способи регулювання температури шлакометалевої ванни та газів, що відходять, за допомогою теплового акумулятора.

Уперше на підставі аналізу даних горизонтального зондування доменних печей, які працювали за різних умов, здійснено спробу оцінити ефективність роботи зони непрямого відновлення. Установлено, що з підвищенням інтенсивності плавки, а також зі збільшенням відносного об'єму зони непрямого відновлення степінь відновлення залізорудних матеріалів на виході з цієї зони, як правило, зростає. Результати дослідження свідчать про необхідність коректування гіпотези про уповільнення відновлення в шахті в разі форсування доменного процесу.

Приведены результаты экспериментального исследования технологических факторов, определяющих газодинамический режим верхней зоны доменной печи.

Изложено описание распределения газового потока во всём объеме доменной печи, которое можно использовать для оптимизации взаимораспределения шихты и газа с целью экономии кокса.

Увеличение объема доменных печей и повышение параметров плавки обусловили изменение режима отработки продуктов плавки, заключающихся в снижении продолжительности межвыпускного периода с 2,5 - 3,5 часов до 30 - 50 минут.

Приведены результаты исследования влияния распределения газового потока, при различном содержании в нем водорода, на закономерности схода шихты в "сухой" области доменной печи. Показано, что при увеличении содержания в газе водорода улучшаются условия противотока шихты и газов.

Аналитически получены напорные характеристики трубы Рийке, восходящие (неустойчивые) ветви которых образуются из-за отрицательных теплового и гидравлического сопротивлений. Определены периодические решения уравнений естественного и напорного движений в рассматриваемой системе.

Исходя из практического опыта, количество выпусков в сутки и их режим определяется эмпирическим путем. Разработана вторая методика определения количества объема горна, занятого шлаком, остающимся по окончанию выпуска, которая была сравнена с аналогичной методикой [1]. Встречный независимый анализ показал идентичность результатов. В среднем относительная ошибка составила 2,66 %. Анализ закономерностей протекания массообменных процессов в нижней части печи показал, что в горне остается на печах объема <$E 1033~roman м sup 3> от 14 до 43 % шлака. С увеличением объема печи до <$E 3000~roman м sup 3> - остается от 60 до 83 % в зависимости от режима выпуска. Для более полной степени опорожнения горна необходим интенсивный выпуск шлака от 2 до <$E 4,5~roman м sup 3>/мин. Наиболее эффективной мерой является увеличение количества выпусков в сутки в разумных пределах.

Установлены экстремальное влияние параметров осевой и периферийной отдушин на расход кускового топлива и решающее значение распределения рудных нагрузок в промежуточных зонах на формирование режимов, отвечающих минимальному расходу топлива.

Приведены существующие способы доменной плавки с переменной рудной нагрузкой. Проведен анализ работы доменной печи с периодически изменяемой массой железорудной части подачи. Работа доменной печи в предложенном режиме позволила достичь более ровного хода, стабилизировать нагрев чугуна, уменьшить расход кокса на 4,5 кг/т чугуна и увеличить производительность на 10,8 %.

Приведены результаты разработки системы контроля потерь тепла в нижней части шахты, распара и заплечиков.

Розвинуто наукові засади контролю газодинамічних властивостей шихтових матеріалів, які оцінюються за допомогою пропускання через шар шихти звукових коливань і визначення коефіцієнта звукопроникності. Установлено найбільш прийнятну частоту звукових коливань для визначення газодинамічних властивостей сипких матеріалів в інтервалах частот 200 - 1 200 Гц. Доведено, що об'єктивно характеризує газопроникність шихтових матеріалів змінювання амплітуди звукових коливань з частотою 200 Гц. Визначено коефіцієнти звукопроникності різних компонентів доменної шихти, а саме: коксу, агломерату, котунів, антрациту й шихтових сумішей різного фракційного складу. Найбільший коефіцієнт звукопроникності k = 2,58 характеризує кокс. Найменший коефіцієнт k = 0,49 має агломерат з вмістом дрібняку 40 %. Установлено функціональний зв'язок між критерієм гідродинамічної подібності Ейлера і безрозмірним коефіцієнтом звукопроникності для умов доменної печі. Здійснено цілеспрямований вибір режимів завантаження доменної печі залежно від коефіцієнта звукопроникності шихтових матеріалів.

На базі теорії фізико-хімічного моделювання металургійних розплавів, розробленої Е.В.Приходько, розвинено методику прогнозування властивостей залізорудних матеріалів, складу і властивостей первинних і кінцевих шлаків, моделі розрахунку яких використані в системі "Шлак", що функціонує в системах АСУТП ДП комбінату "Криворіжсталь". Для багатокритеріальної оптимізації шлакового режиму за умов роботи доменних печей заводів України обгрунтовано використання взаємопов'язаних співвідношень <$Eroman {CaO"/"SiO sub 2 }> та <$Eroman {Al sub 2 O sub 3 "/"MgO}> кінцевого шлаку. На підставі розвиненої методики оцінки впливу показників шихти та дуттьового режиму плавки на процеси міжфазного розподілу елементів між чавуном і шлаком розроблено алгоритми та програми системи "Прогноз". Адаптовані до умов АВТ "Криворіжсталь", вони дозволяють коректувати склад шихти, що забезпечує необхідну якість продуктів плавки. Виконано оцінку використаних промивальних матеріалів і відходів на властивості одержаних розплавів. Обгрунтовано допустимий діапазон їх складу у проплавлюваній шихті. Запропоновано ефективні способи формування шихтових матеріалів ("промивок"), що мають високий ступінь акумуляції ними лужних сполук, з залученням до виробництва вторинних ресурсів. Одержано прогнозні рівняння в'язкості та температури кристалізації беззалізних і залізовмісних шлакових розплавів, що містять луги. Здійснено ранжировку промивальних матеріалів за ступенем їх агресивності до футерування печі у разі попадання на периферію.

Проведено теоретическое исследование теплообменных и газодинамических процессов, протекающих в доменной печи. Получено аналитическое решение задачи нагрева тел в движущемся слое при линейных и нелинейных граничных условиях с учетом потерь теплоты через кладку почи. Разработаны и проанализрованы расчетные завистимости по определению газодинамических параметров с учетом зависимости вязкости газа от температуры, порозности шихты и реального профиля доменной печи от текущей высоты. Выведены зависимости для определения критических параметров дутья. Проведена проверка модели на адекватность путем сравнения с экспериментальными и производственными данными ряда металлургичеких заводов Украины и Росси. Установлено, что погрешность расчетов не превышает <$E3~ symbol Ы ~5~%>. Разработана инженерная методика расчета динамики плавления и образования гарнисажного слоя. На основании выполенных расчетом показано применяемость методики при математическом моделировании любой металлургической печи, где встречается гарнисаж. Разработаны зависомости для расчета суммарного коэффициента теплоотдачи в случае охлаждения ограждающих конструкций печей и других объетов на воздухе. Полученные зависимости позволяют производить аналитический расчет процессов охлаждения, не используя табличных данных теплофизических свойств. Усовершенсован равчетно-аналитический балансовый метод определения основных показателей и параметров доменной плавки. Получено положительное решение о регистрации авторских прав на компьютерную программу по определению основных показателей и параметров доменной плавки.

На підгрунті наукових, теоретичних розробок, результатів промислових досліджень вирішено важливу науково-технічну проблему підвищення ефективності виплавки чавуну. Проаналізовано закономірності зміни параметрів процесів у горні. Розроблено теоретичні основи та математичну модель, яка дозволяє визначити закономірності випорожнювання та наповнення горна рідкими продуктами плавки. З використанням гідродинамічної мережі ліній течії та ліній рівних швидкостей рідких продуктів плавки у горні печі під час їх випуску розроблено аналітичний метод визначення зміни геометричних розмірів шлакової депресійної воронки у період випуску та наповнення горна. Проаналізовано процеси у горні доменної печі та у порівняльному аспекті - розрахунки визначення об'єму горна, заповненого залишковим шлаком після закінчення випуску. Розроблено систему контролю за станом горна доменної печі. На підставі аналізу закономірностей зміни параметрів процесів у горні вдосконалено технологію доменної плавки. Запропоновано систему контролю втрат тепла в нижній частині шахти, розпару та заплечників та метод регулювання ходу доменної печі впродовж оповзання гарнісажу. Виявлено причини окружної нерівномірності роботи доменної печі та наведено заходи для їх усунення. Розроблено й апробовано фурму для спільного подавання вуглеводневих домішок і кисню з метою запобігання завалювання горна графітною спіллю.

Наведено аналітичне розв'язання задачі тіл у шарі, що рухається, за лінійних та нелінійних граничних умов з урахуванням втрат теплоти через кладку печі. Проаналізовано розрахункові залежності з визначення газодинамічних параметрів з обліком залежності в'язкості газу від температури, порізності шихти і реального профілю доменної печі від поточної висоти, наведено залежності для визначення критичних параметрів дуття. Висвітлено інженерну методику розрахунку динаміки плавлення й утворення гарнісажного шару, яку можна застосовувати для математичного моделювання будь-якої металургійної печі, де зустрічається гарнісаж. Показано залежності для розрахунку сумарного коефіцієнту тепловіддачі у випадку охолодження огороджуючих конструкцій печей та інших об'єктів на повітрі. Дані залежності дозволяють робити аналітичний розрахунок процесів охолодження без використання табличних даних теплофізичних властивостей. Удосконалено розрахунково-аналітичний балансовий метод розрахунку основних показників і параметрів доменної плавки.