Анотація до роботи:

Лялюк В.П. Підвищення ефективності доменної плавки удосконаленням

управління процесами в горні печі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.02 – металургія чорних металів. – Національна металургійна академія України. – Дніпропетровськ, 2002.

У дисертації на підставі наукових узагальнень, теоретичних розробок і промислових досліджень вирішена важлива науково-технічна проблема підвищення ефективності протікання процесів у горні доменної печі, зокрема оперативного контролю і управління розмірами зон горіння і глибиною проникнення газу до центру горна при змінах в умовах доменної плавки на базі створеної і науково обґрунтованої методики розрахунку повних енергій потоку комбінованого дуття і горнового газу. Запропоновано технологічні та технічні рішення щодо активізації процесів у горні доменної печі. Основні результати дисертаційної роботи впроваджені в доменних цехах КДГМК “Криворіжсталь”.

1. На основе анализа параметров фурменных зон впервые сформированы обобщающие критерии их оценки – полная энергия (полная мощность) потока комбинированного дутья и полная энергия (полная мощность) потока горнового газа, первая из которых характеризует размеры зоны горения, а вторая – проникновение газов вглубь горна.

   Разработаны научно-методические основы определения обобщающих критериев фурменных зон и их использования при анализе с определением ожидаемых перемещений газового потока при ситуационных изменениях параметров и установлением наилучших параметров плавки на разных доменных печах.

   3. Разработана методика расчета оптимального количества фурм и числа постоянно работающих фурм на базе полной энергии потока горнового газа, обеспечивающей оптимальный режим распределения газа по радиусу горна. Этот режим необходимо поддерживать для ровного хода печи и высоких технико-экономических показателей плавки, при изменениях интенсивности плавки по дутью, качества шихтовых материалов, концентрации кислорода в дутье и т.д. Выбранное число фурм и конструкция фурменного прибора должны давать возможность устанавливать на печи фурмы диаметром до 220 мм.

   4. Предложен новый подход к определению траектории струи природного газа в полости фурмы доменной печи на основе полных энергий потоков дутья и природного газа. Установлено, что для подачи струи газа к оси фурмы при традиционном подводе “сверху” эффективнее всего осуществлять нагрев газа до 500-600 С. Разработаны устройства для нагрева природного газа на базе воздушной фурмы с тепловыми трубками и плитовых холодильников.

   5. Разработаны конструкции узла ввода природного газа в фурму “сверху”, “снизу”, по оси потока, с сочетанием указанных вводов и чередованием их по окружности печи. Испытания показали возможность экономии кокса в пределах 3,1-4,4 %. Разработан и испытан способ ликвидации перекоса засыпи шихтовых материалов в доменной печи путем управления расходом природного газа через фурмы по секторам печи. Разработан способ одновременного контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи и контроля расходов колошникового газа через газоотводы печи.

   6. На основе математического, физического моделирования, а также анализа реальных условий накопления в горне расплавов и их истечения через летки выявлены закономерности в очередности выхода чугуна и шлака, обусловленные характером формирования вязких масс в области горна. Установлено, в частности, что выход через летку для чугуна в течение выпуска менее 25 % общего количества чугуна до появления нижнего шлака при вариации этой величины 0,22 в течение 48-72 часов свидетельствует о начале загромождения горна и необходимости принятия мер по его “промывке”. Разработаны способы контроля степени загромождения горна по характеру истечения продуктов плавки и балансовый метод контроля по количеству извести, накопленной в горне. Усовершенствован способ “промывки” горна путем отключения или снижения расхода природного газа, испытание которого показало высокую эффективность.

   7. Установлено, что известные из практики доменного производства изменение показателей плавки при одном и том же режиме, а также поддержание заданных показателей при периодическом изменении режима и возврате к нему не противоречат закономерностям функционирования доменной плавки как большой системы. В силу неравномерности распределения среды и ее свойств в объеме агрегата каждый режим содержит компоненты, не соответствующие его средним параметрам и деформирующие с течением времени средние параметры и показатели плавки путем накопления новых свойств, стимулирующих спонтанный сдвиг состояния процессов в другую область и требующих корректировки режима для достижения заданных показателей. Указанные изменения, длительность которых значительно превышает время переходных процессов, приводят к медленному сдвигу процессов к новому режиму, для оптимизации которого необходимо отслеживание сдвига процессов путем специальной обработки контролируемых параметров и показателей.

   8. Предложено на доменной печи циклически изменять диаметр фурм от 140-180 мм до 180-220 мм, при этом оптимальный период работы на фурмах малого диаметра составляет 30-34 суток, а оптимальный период работы на фурмах большого диаметра – 60-90 суток. Рекомендуется также технология доменной плавки, заключающаяся в чередовании фурм разного диаметра по окружности печи и периодической перестановке фурм разного диаметра местами, обеспечивающая активизацию всего сечения горна, как по радиусу, так и по окружности.

   9. Выполнен расчетный анализ параметров зон горения для перспективных технологий с вдуванием больших количеств природного газа, пылеугольного топлива и продуктов газификации угля. Установлено, что увеличение концентрации кислорода в дутье и соответствующее сокращение расхода дутья в единицу времени хотя и способствует уменьшению кинетической энергии дутьевого потока, однако не столь значительно влияет на величину полной энергии потока комбинированного дутья. В результате ожидаемые величины объема и длины зоны горения не претерпевают существенных изменений. Величина полной энергии горнового газа, характеризующая проникновение газов вглубь горна, в большинстве вариантов перспективных технологий увеличивается. Показана возможность эффективного управления размерами зон горения и проникновением газов вглубь горна в перспективных технологиях путем варьирования количества и диаметра воздушных фурм с использованием в качестве критериев оптимизации полной энергии потока комбинированного дутья и полной энергии потока горнового газа.

   10. На основании научных обобщений, теоретических разработок и промышленных исследований решена важная научно-техническая проблема повышения эффективности протекания процессов в горне доменной печи, в частности оперативного контроля и управления размерами зон горения и глубиной проникновения газов к центру горна в изменяющихся условиях доменной плавки на базе созданной и научно обоснованной методики расчета полных энергий потока комбинированного дутья и потока горнового газа.

Публікації автора:

1. Лялюк В.П. Современные проблемы технологии доменной плавки. – Днепропетровск: Пороги, 1999. – 164 с.

2. Донсков Е.Г., Лялюк В.П., Севернюк В.В. Работа воздушных фурм доменных печей. – Днепропетровск: Пороги, 1997. – 120с.

3. Товаровский И.Г., Севернюк В.В., Лялюк В.П. Анализ показателей и процессов доменной плавки. Днепропетровск: Пороги, 2000. – 420 с.

4. Товаровский И.Г., Лялюк В.П. Эволюция доменной плавки. – Днепропетровск: Пороги, 2001. – 424 с.

5. Улучшение показателей работы доменной печи за счет рационального распределения шихты на колошнике / Е.Г. Донсков, Г.А. Воловик, И.Г. Ризницкий, В.П. Лялюк // Вопросы теории и практики производства чугуна. – М.: Металлургия. – 1983. – С. 54-60.

6. Исследование окружного распределения материалов при различных режимах работы ВРШ / Донсков Е.Г., Фомин Л.Д., Лялюк В.П., Зусмановский А.Я., Ткач А.Я. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1984. – №2. – С. 3-5.

7. Лялюк В.П., Дышлевич И.И., Петухов Н.Н. Чугунная летка доменной печи новой конструкции // Металлург. – 1984. – №7. – С. 15-16.

8. Влияние количества и диаметра воздушных фурм на газопроницаемость стационарного слоя / Донсков Е.Г., Лялюк В.П., Гладков Н.А., Дышлевич И.И., Тарановский В.В. // Известия вузов. Черная металлургия. – 1985. – №3. – С. 21-25.

9. Лялюк В.П., Воловик Г.А., Гладков Н.А. Методика определения траектории струи дутья, истекающей из фурм доменной печи // Известия вузов. Черная металлургия. – 1985. – №6. – С. 19-22.

10. Лялюк В.П. Определение оптимального количества воздушных фурм на основе полной энергии струи дутья // Металлургия и коксохимия. – К.: Техника, 1985. Вып. 88. – С. 60-64.

11. О некоторых закономерностях истечения чугуна и шлака из горна доменной печи. Сообщение 1 / Каменев Р.Д., Боклан Б.В., Лялюк В.П., Орел Г.И., Нынь С.В. // Известия вузов. Черная металлургия. – 1986. – №3. – С. 12-15.

12. Методика определения траектории струи природного газа в полости фурмы доменной печи / В.П. Лялюк, Г.А. Воловик, Р.Д. Каменев, В.Л. Дубинчук // Известия вузов. Черная металлургия. – 1986. – №7. – С. 19-23.

13. Полная энергия струи комбинированного дутья в фурме доменной печи / Р.Д. Каменев, В.П. Лялюк, Г.А. Воловик, В.Л. Дубинчук // Известия вузов. Черная металлургия. – 1986. – №8. – С. 21-23.

14. Влияние подвода дутья в кольцевой воздухопровод на равномерность его распределения по фурмам доменной печи / Ризницкий И.Г., Гладуш В.Д., Лялюк В.П., Кутнер М.Б., Тарановский В.В. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1987. – №1. – С. 9-10.

15. О некоторых закономерностях истечения чугуна и шлака из горна доменной

печи. Сообщение 2 / Каменев Р.Д., Боклан Б.В., Лялюк В.П., Орел Г.И., Нынь С.В. // Известия вузов. Черная металлургия. – 1987. – №3. – С. 22-25.

16. О степени прямого восстановления железа и общем тепловом балансе при использовании комбинированного дутья / Каменев Р.Д., Боклан Б.В., Лялюк В.П., Ризницкий И.Г., Лозовой В.Л. // Сталь. – 1989. – № 1. – С. 15-20.

17. Совершенствование технологии плавки на доменной печи объемом 2000 м³ после капитального ремонта / Донсков Е.Г., Лялюк В.П., Дышлевич И.И., Зусмановский А.Я., Руденко А.А. // Черная металлургия. – 1990. –№9(1097). – С. 45-46.

18. Форсировка хода доменных печей дутьем в современных условиях / В.П. Лялюк, В.В. Севернюк, Р.Д. Каменев, А.Я. Зусмановский // Металлург. – 1997. – №12. – С. 19.

19. Замена природного газа в доменной плавке продуктами газификации угля / И.Г. Товаровский, В.В. Севернюк, В.П. Лялюк, А.Я. Зусмановский // Сталь. – 1998. – №4. – С. 13-16.

20. Лялюк В.П., Каменев Р.Д., Зусмановский А.Я. Полная энергия потока дутья и горнового газа // Сталь. – 1999. – №6. – С. 13-18.

21. Товаровский И.Г., Севернюк В.В., Лялюк В.П. Коксосберегающая технология доменной плавки без вдувания природного газа // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2000. – №5. – С. 8-9.

22. Лялюк В.П. Исследование работы доменных печей при чередовании фурм различного диаметра // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2001. – №5. – С. 11-15.

23. Дутьевая фурма доменной печи: А.с. №1186637 СССР, Кл.⁴ С 21в 7/16 / Лялюк В.П., Товаровский И.Г., Ризницкий И.Г., Дышлевич И.И., Зусмановский А.Я., Ткач А.Я., Учитель А.Д. (СССР). – №3731330/22-02. Заявлено 19.04.84; Опубликовано 23.10.85. Бюл. №39. – 3 с.

24. Способ промывки горна доменной печи: А.с. №1276664 СССР, Кл.⁴ С 21 в 3/00 / Каменев Р.Д., Лялюк В.П., Ризницкий И.Г., Дышлевич И.И., Товаровский И.Г., Руденко А.А., Зусмановский А.Я., Грищенко В.П., Петухов Н.Н., Тарановский В.В., Ткач А.Я. (СССР). – №3875242/22-02. Заявлено 01.04.85; Опубликовано 15.12.86. Бюл. № 46. – 3 с.

25. Способ доменной плавки: А.с. №1296587 СССР, Кл.⁴ С 21 в 7/24 / Никитенко В.И., Лялюк В.П., Каменев Р.Д., Дышлевич И.И., Бургутин Ю.И., Диденко Н.М., Товаровский И.Г., Дубинчук В.Л. (СССР). – №3870862/22-02. Заявлено 30.01.85; Опубликовано 15.03.87. Бюл. № 10. – 3 с.

26. Дутьевая фурма доменной печи: А.с. №1341205 СССР, Кл.⁴ С 21в 7/16 / В.П. Лялюк (СССР). – №3958622/22-02. Заявлено 02.10.85; Опубликовано 30.09.87. Бюл. №36. – 3с.

27. Дутьевая фурма доменной печи: А.с. №1341206 СССР, Кл.⁴ С 21в 7/16 / Лялюк В.П., Дышлевич И.И., Боклан Б.В., Каменев Р.Д., Зусмановский А.Я., Руденко А.А., Махинов В.П., Куцаченко Е.Ф. (СССР). – №3997670/22-02. Заявлено 14.11.85; Опубликовано 30.09.87. Бюл. №36. – 3 с.

28. Устройство для подачи природного газа в горн доменной печи: А.с. №1470769 СССР, Кл.⁴ С 21в 7/16 / Лялюк В.П., Дышлевич И.И., Боклан Б.В., Зусмановский А.Я., Каменев Р.Д., Товаровский И.Г., Ткач А.Я., Лозовой В.А., Абакумов А.В., Швец В.Г. (СССР). – №4173844/23-02. Заявлено 04.01.87; Опубликовано 07.04.89. Бюл. №13. – 2 с.

29. Способ ликвидации перекоса уровня засыпи шихтовых материалов в шахтных печах: А.с. №1500680 СССР, Кл.⁴ С 21 в 7/20 / Шидловский А.А., Лялюк В.П., Грищенко В.П., Почекайло И.Е., Дышлевич И.И., Зусмановский А.Я. (СССР). – №4318109/23-02. Заявлено 28.09.87; Опубликовано 15.08.89. Бюл. №30. – 3 с.

30. Способ доменной плавки: А.с. №1527268 СССР, Кл.⁴ С 21 в 5/00 / Дышлевич И.И., Донсков Е.Г., Лялюк В.П., Руденко А.А. (СССР). – №4392258/31-02. Заявлено 15.03.88; Опубликовано 07.12.89. Бюл. №45. – 3 с.

31. Способ промывки горна доменной печи: А.с. №1528793 СССР, Кл.⁴ С 21 в 3/00. / Лялюк В.П., Зусмановский А.Я., Дышлевич И.И., Шидловский А.А., Почекайло И.Е., Грищенко В.П., Руденко А.А. (СССР). – №4306319/31-02. Заявлено 15.09.87; Опубликовано 15.12.89. Бюл. №46. – 2 с.

32. Способ промывки горна доменной печи: А.с. №1530639 СССР, Кл.⁵ С 21 в 3/00. / Лялюк В.П., Каменев Р.Д., Дышлевич И.И., Почекайло И.Е., Грищенко В.П., Шидловский А.А., Федоров Б.Г., Ткач А.Я., Руденко А.А., Балашова В.А. (СССР). – №4305601/31-02. Заявлено 15.09.87; Опубликовано 23.12.89. Бюл. №47. – 2 с.

33. Устройство контроля распределения газового потока в шахтной печи: А.с. №1573029 СССР, Кл.⁴ С 21 в 7/24 / В.П. Лялюк (СССР). – №4488415/31-02. Заявлено 29.09.88; Опубликовано 23.06.90. Бюл. №23. – 5 с.

34. Способ промывки горна доменной печи: А.с. №1615183 СССР, Кл.⁵ С 21 в 3/00. / Лялюк В.П., Шидловский А.А., Почекайло И.Е., Зусмановский А.Я., Байрака М.Н., Грищенко В.П., Дышлевич И.И., Руденко А.А., Лозовой В.А., Федоров Б.Г. (СССР). – №4305591/31-02. Заявлено 16.09.87; Опубликовано 23.12.90. Бюл. №47. – 2 с.

35. Способ промывки горна доменной печи: А.с. №1615184 СССР, Кл.⁵ С 21 в 3/00. / Лялюк В.П., Шидловский А.А., Почекайло И.Е., Зусмановский А.Я., Байрака М.Н., Дышлевич И.И., Грищенко В.П., Руденко А.А., Лозовой В.А., Дьяченко Ю.С. (СССР). – №4305599/31-02. Заявлено 16.09.87; Опубликовано 23.12.90. Бюл. №47. – 2 с.

36. Донсков Е.Г., Лялюк В.П., Гладков Н.А. Влияние перепада статического давления газа в доменной печи на размеры зон горения у фурм // Сб. тезисов докладов на Всесоюзной научно-технической конференции “Теория и практика современного доменного производства”. – Днепропетровск: ДМетИ, 1983. – С. 81-82.

37. Методика определения полной энергии струи комбинированного дутья / Лялюк В.П., Боклан Б.В., Каменев Р.Д., Федоров Б.Г., Балашова В.А. // Сб. тезисов докладов на Всесоюзной научно-технической конференции “Моделирование процессов в шахтных и доменных печах ”. – Свердловск: УПИ, 1988. – С. 50-51.

38. Полная энергия струи комбинированного дутья / В.П. Лялюк, Р.Д. Каменев, Б.В. Боклан, А.Я. Зусмановский // Сб. докладов 8-й международной конференции доменщиков “Витковице 1989”, – Острава, Чехословакия, 1989. – С. 223-240.

39. Автоматический контроль распределения газового потока в доменной печи / В.П. Лялюк // Сб. тезисов докладов на научно-технической конференции “Новые и усовершенствованные технологии для окускования сырья и производства чугуна и ферросплавов”. – Болгария, Варна: МДУ им. Ф.Ж. Кюри, 1990. – С. 94.

40. Лялюк В.П., Каменев Р.Д. О форсировке доменных печей // Сб. Трудов международной научно-технической конференции “Состояние и перспективы развития аглодоменного производства Украины”. – Мариуполь: ПГТУ, 1997. – С. 10-11.

41. Лялюк В.П. Полная энергия потока дутья истекающего из фурм доменной

печи // Сб. докладов на международной научной конференции “Производство чугуна и стали”. – Кошице, Словакия. 1998. – С. 78-82.

42. Товаровский И.Г., Севернюк В.В., Лялюк В.П. Эволюция доменной плавки и теплообмен в доменной печи / Сб. материалов международной конференции “Научные школы УПИ-УГТУ №2. С творческим наследием Б.И. Китаева – в ХХІ век”. – Екатеринбург: УГТУ, 1998. – С. 51-56.

43. Лялюк В.П. Полная энергия потока дутья / Труды V Международного конгресса доменщиков. – Днепропетровск: “Пороги”. – 1999. – С. 182-185.

44. Товаровский И.Г., Севернюк В.В., Лялюк В.П. Решение проблемы коксосбережения в доменных печах путем реструктуризации топливного баланса / Сб. материалов международной конференции “Автоматизированный печной агрегат – основа энергосберегающих технологий металлургии ХХІ века”. – М.: МГИСиС. – 2000. – С. 294-296.