Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования

Выполнено аналитическое исследование процессов доменной плавки на основе разработанной многозонной математической модели, включающей 120 локальных объемов, связанных между собой единой системой материально–теплового баланса, и отвечающей требованиям системности анализа и адекватности одновременного...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Datum:	2011
1. Verfasser:	Товаровский, И.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russisch
Veröffentlicht:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2011
Schlagworte:	Производство чугуна
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62586
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования / И.Г. Товаровский // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2011. — Вип. 24. — С. 37-58. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859613097971417088
author	Товаровский, И.Г.
author_facet	Товаровский, И.Г.
citation_txt	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования / И.Г. Товаровский // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2011. — Вип. 24. — С. 37-58. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	Выполнено аналитическое исследование процессов доменной плавки на основе разработанной многозонной математической модели, включающей 120 локальных объемов, связанных между собой единой системой материально–теплового баланса, и отвечающей требованиям системности анализа и адекватности одновременного отражения всех процессов по всем параметрам. Количественно уточнено влияние исходных параметров на конечные результаты, раскрыты внутренние связи процессов. Выявлены закономерности трансформации температурно–концентрационных, фазовых и газодинамических полей в объеме печи, а также поперечных перетоков газа по высоте столба шихты. Виконано аналітичне дослідження процесів доменної плавки на основі розробленої багатозонної математичної моделі, що включає 120 локальних об’ємів, пов’язаних між собою єдиною системою матеріально–теплового балансу, та відповідає вимогам системності аналізу і адекватності одночасного відображення всіх процесів по всім параметрам. Кількісно уточнено вплив вихідних параметрів на кінцеві результати, розкриті внутрішні зв’язки процесів. Виявлено закономірності трансформації температурно–концентраційних, фазових и газодинамічних полів в об’ємі печі, а також поперечних перетоків газу по висоті стовпа шихти. Completed analytical study of blast-furnace smelting processes based on the multiband developed a mathematical model. The model includes 120 local volumes, linked by a single system of material and heat balance meets the requirements of the systems analysis and the adequacy of the simultaneous reflection of all the processes in all respects. Quantitatively clarified the influence of baseline parameters on the final results are disclosed internal communication processes. The regularities of the transformation temperature, phase and gas-dynamic fields in the volume of the furnace, as well as the crossflowing gas column height of the charge
first_indexed	2025-11-28T15:13:55Z
format	Article
fulltext	37 УДК 669.14.018.28.621 И.Г.Товаровский ПОЗНАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ НА ОСНОВЕ ИХ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Выполнено аналитическое исследование процессов доменной плавки на осно- ве разработанной многозонной математической модели, включающей 120 локаль- ных объемов, связанных между собой единой системой материально–теплового баланса, и отвечающей требованиям системности анализа и адекватности одно- временного отражения всех процессов по всем параметрам. Количественно уточ- нено влияние исходных параметров на конечные результаты, раскрыты внутрен- ние связи процессов. Выявлены закономерности трансформации температурно– концентрационных, фазовых и газодинамических полей в объеме печи, а также поперечных перетоков газа по высоте столба шихты. математическая модель, процессы доменной плавки, трансформация температурных полей, технологический режим. Постановка задачи. Среди методов познания явлений природы мате- матическое моделирование занимает особое место. Оно позволяет глубже проникнуть в сущность явлений, лучше осмыслить взаимосвязи процес- сов и на этой основе формировать прогнозы. Плодотворность корректного использования математических методов в различных сферах научного по- знания отмечалась многими выдающимися учеными: Тот, кто порочит высшую достоверность математики, тот питается сумбуром. Леонардо да Винчи. В каждой естественной науке заключено столько истины, сколько в ней есть математики. Иммануил Кант. Математический формализм оказывает совершенно удивительную ус- лугу в деле описания сложных вещей. Математика, как часто случается, была умнее, чем интерпретаторская мысль. М.Борн. Если люди отказываются верить в простоту математики, то это только потому, что они не понимают всю сложность жизни. Джон фон Нейман. При этом корректное использование математических методов ослож- нено необходимостью глубокого понимания предметной сущности изу- чаемых явлений, а также тонкостей математического аппарата и особен- ностей системного анализа процессов. Поскольку такой подход доступен не многим исследователям, ряд выдающихся ученых рассматривали про- блему скептически, а иногда с иронией: С тех пор, как за теорию относительности принялись математики, я ее уже сам больше не понимаю. Существует поразительная возможность ов- ладеть предметом математически, не поняв существа дела. А.Эйнштейн. Наиболее совершенной моделью кота является такой же кот, а лучше — он сам. Н.Винер 38 Наряду с математизацией знаний происходит и математизация глупо- стей; язык математики, как ни странно, оказывается пригодным для вы- полнения любой из этих задач. В.В.Налимов. Некоторые высказывания выдающихся ученых проникнуты понима- нием сложности и противоречивости математической интерпретации про- цессов, а также необходимости их содержательного анализа при исполь- зовании математических методов: В математике нет символов для неясных мыслей. Жюль Анри Пуан- каре. Всякая точная наука основывается на приблизительности. Б.Рассел. Пока математический закон отражает реальную действительность, он не точен; как только математический закон точен, он не отражает реаль- ную действительность. Наши математические затруднения Бога не беспо- коят. Он интегрирует эмпирически. А.Эйнштейн. Таким образом, использование тонкого и эффективного инструмента познания процессов – математического моделирования требует, прежде всего, глубокого осмысления сущности изучаемых явлений и их формали- зации с применением удачно выбранного математического аппарата. Най- денное численное решение задачи и форма представления результатов должны давать возможность предметного анализа не только выходных, но также промежуточных параметров и их связей. Учитывая принципиаль- ную невозможность достижения полной адекватности модели реальному процессу (см., например, замечание Н.Винера выше), характер построения модели (например, модульный) должен предусматривать возможность её перестройки и дополнения по мере проверки адекватности реальным про- цессам в широком диапазоне режимов. Такой подход не всегда отвечает возможности применения классических методов моделирования и исполь- зования известных методов численного решения. Однако приоритетность этого подхода с позиций содержательной интерпретации результатов дик- тует необходимость изыскания нетрадиционных решений в части модели- рования и нахождения численных результатов во имя сохранения пред- метности результатов (см. выше замечания А.Эйнштейна). В области доменного производства математическое моделирование процессов занимает большое место. Выполненный анализ [1–3] показал, что адекватность моделей реальным процессам зависит, главным образом, от степени изученности процессов. Поскольку подстройка к реальным ус- ловиям по параметрам внутреннего состояния возможна лишь очень при- ближенно (скорее качественно), ее производят по выходным параметрам (расход кокса, производительность, параметры чугуна, шлака и колошни- кового газа), что не позволяет дать однозначную оценку адекватности мо- дели реальным процессам. Это вызывает необходимость ввода эмпириче- ских коэффициентов, не являющихся константами, а скорее псевдокон- стантами, содержательная основа которых не всегда однозначна. Несмот- 39 ря на указанные трудности, модели позволяют глубже осмысливать про- цессы и ставить задачи дальнейшего изучения. Использование результатов экспериментальных исследований домен- ных печей при обобщении теоретических знаний о процессах позволило значительно продвинуть разработку комплексной модели доменной плав- ки, причем наиболее существенные результаты получены японскими и российскими разработчиками [4–6]. Полученные результаты иллюстрируют возможности широкого использования моделей для анализа реальных техно- логий и разработки новых технологических решений. Однако до настоящего времени такого масштабного анализа ни для одной модели не проведено. Причины этого обусловлены не только трудностями переосмысления всей технологии как цельной системы, но также и тем, что требуется специфиче- ское построение моделей для удобства оперирования ими в ходе аналитиче- ских исследований. Поставив перед собой задачу преодоления указанных трудностей, ав- тор настоящей статьи с сотрудниками начали с создания собственной мо- дели для выполнения аналитических исследований процессов доменной плавки. При наличии моделей, ранее созданных другими специалистами, создание своей было обусловлено, помимо прочего, необходимостью её соответствия требованиям системности параметрического анализа показа- телей и процессов, в том числе адекватности одновременного отражения по возможности всех процессов и показателей по всем параметрам [3]. Только при использовании такой модели возможно выявление ряда зако- номерностей, традиционно выпадающих из внимания исследователей и остающихся за пределами анализа. Указанные закономерности после про- верки на реальных объектах могут служить основанием для углубления выводов и разработки новых технологических решений. Особенности модели и методики исследования. Разработанная в ИЧМ НАН Украины математическая модель [2,3], отличается тем, что на осно- ве структурной увязки многозонных по высоте и радиусу доменной печи и общих балансов масс и теплоты, увеличены прогнозные возможности модели, в том числе по установлению новых количественных связей про- цессов и выявлению влияния неравномерности распределения материалов по радиусу печи на показатели плавки. Наряду с количественным уточне- нием связей исходных параметров и конечных результатов (расход кокса, производительность), раскрываются внутренние связи процессов в объеме печи (в том числе некоторые новые), влияющие на характер режимов плавки и конечные результаты. Наряду с балансовыми факторами эконо- мии кокса, определяющими основную величину сокращения теплопо- требления, расчетами учитывается и оценивается существенное влияние на расход кокса характера тепломассообмена, фазовых превращений, га- зомеханики и распределения материалов и газов в печи, связанных пря- мыми и обратными связями с расходом кокса. 40 Протекание процессов теплопередачи и восстановления железа в кольцевых зонах по высоте столба шихты описывается в модели дискрет- но системой материально–тепловых балансов в 12 зонах по вертикали с интервалами температур шихты от начальной до 4000С и далее через каж- дые 1000С вплоть до температуры продуктов плавки. Каждая из верти- кальных зон характерна своей спецификой протекания процессов тепло– и массопередачи, а также перехода материалов от твердой фазы к жидкой через тестообразное состояние. В периферийной кольцевой зоне по всей высоте столба шихты учитывается потеря теплоты через стенки печи. Равновеликим по горизонтальной площади колошника кольцевым зонам соответствуют 10 угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства. Загрузка этих зон отличается друг от друга соотношением компонентов шихты (в первую очередь кокса и железорудной части), за- даваемым программой загрузки и вычисляемым в модели загрузки, где предусматривается задание распределения на колошнике каждого отдель- ного компонента железорудных материалов и кокса. Это обусловливает разный состав шихты и соответственно различный состав формируемых шлаков в разных радиальных кольцевых зонах (РКЗ). В соответствии с этим, температурные границы начала размягчения, плавления и полного ожижения определяются для каждой РКЗ. Зависимость температур начала размягчения, плавления и полного ожижения от химического состава шихты определяли для каждой РКЗ и рассчитывали по разработанной в ИЧМ обобщенной модели, являющейся одним из модулей общей много- зонной модели доменной плавки, основанной на прогнозировании этих температур при помощи интегральных критериев «свертки» химического состава с учетом межатомного взаимодействия компонентов шлаковой связки с последующей корректировкой указанных температур по степени восстановления материалов и количеству вносимых и циркулирующих в печи щелочных оксидов (K2O+Na2O). Таким образом, весь объем столба шихты разбит на 1012=120 услов- ных ячеек, для каждой из которых выполняется расчет зонального мате- риально–теплового баланса, увязанного с общим материально–тепловым балансом печи. Новый подход открыл дополнительные возможности анализа процес- сов и формирования мер по повышению эффективности плавки, вклю- чающие: выявление лимитирующей зоны по высоте и поперечному сече- нию печи; количественный учет повышенной тепловой нагрузки на газо- вый поток в периферийной зоне (за счет теплопотерь); учет перетоков газа на разных горизонтах из одних радиальных кольцевых зон (РКЗ) в другие; оценку развития восстановительного процесса, в частности степени пря- мого восстановления, в кольцевых сечениях по радиусу печи; установле- ние влияния распределения материалов по радиусу печи на теплопотери, а также влияния всех технологических факторов на расход кокса с учетом изменения теплопотерь; оценку роли зоны размягчения и плавления (с 41 учетом влияния степени восстановления железа и прихода щелочных ок- сидов) в формировании режимов плавки и соответствующих температур- но–концентрационных полей печи. С помощью разработанной модели выполнили комплексное аналити- ческое исследование процессов доменной плавки, включающее многова- риантные расчеты показателей процессов при варьировании в широком диапазоне реальных значений параметров шихты и дутья, а также распре- деления материалов на колошнике. Базой для расчетов были характеристики и показатели плавки домен- ной печи (ДП) № 9 ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» в один из харак- терных периодов работы. На рис.1–5 приводится численно–графическая иллюстрация результатов, на основе которых выполнен приводимый ниже многомерный анализ процессов и режимов плавки [3]. Влияние неравномерности распределения материалов по радиусу ДП на ход процессов. Неравномерное распределение материалов и газов в 12– ти вертикальных температурных зонах (ВТЗ) по высоте и 10–ти радиаль- ных кольцевых зонах (РКЗ) по радиусу доменной печи определяет соот- ветствующую неравномерность хода процессов и полиморфность темпе- ратурно–концентрационных, фазовых и газодинамических полей печного объема. При этом для РКЗ с высокой фактической рудной нагрузкой (ФРН) характерно вырождение верхней ступени теплообмена и повышен- ное развитие прямого восстановления, приводящие к дефициту теплоты в высокотемпературных ВТЗ, и соответствующее возрастание общей по- требности теплоты и расхода кокса. На рис.1 отображаются изменения разности температур газа и шихты по высоте столба шихты, а незавершенность выражается в том, что в РКЗ с высокой РН и малым количеством газа уже на нижней границе ВТЗ–1 с температурой 4000С теплопередача заторможена из–за малой разности температур газа и шихты по всей высоте столба. В расположенных ниже горизонтах создается дефицит теплоты, который должен компенсировать- ся высокотемпературной теплотой этих зон при увеличении высоты низ- котемпературных зон. Перераспределение РН по радиусу ослабляет этот процесс и способствует общему улучшению теплопередачи с уменьшени- ем средней температуры на колошнике. Идеальным является переход к равномерному в РКЗ–2–9 распределению рудных нагрузок – РРН, с уста- новлением рациональных РН в РКЗ–1 (центр) и РКЗ–10 (периферия). Большое влияние на формирование газопотоков и температурно– концентрационных полей оказывают процессы в зоне размягчения и плавления (ЗРП). На рис.2 приводятся расчетные параметры ЗРП и доли газа от общего количества на разных горизонтах по высоте при вариантах прихода K2O+Na2O=0 (левый график) и K2O+Na2O=15 кг/т (правый гра- фик) [3,с.68–78]. В первом случае ЗРП расположена на уровнях верха и низа заплечиков в периферийной зоне, низа шахты – в промежуточных зонах и средины шахты – в осевой зоне. 42 Фактическое распределение РН Равномерное распределение РН Рис.1. Температуры газа (по вертикали – средние рис.) и разность температур шихты и газа (по горизонтали– нижние рис) по радиусу ДП №9 ПАО «АМКР» при двух способах распределения относительной рудной нагрузки РН (по вертикали– верхние рис.); по горизонталям (верхние и средние рис.) – №№ РКЗ. PH 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 2 4 6 8 10 12 PH 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 2 4 6 8 10 12 Температура по зонам 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 з0 з1 з2 з3 з4 з5 з6 з7 з8 з9 з10 з11 з12 Температура по зонам 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 з0 з1 з2 з3 з4 з5 з6 з7 з8 з9 з10 з11 з12 Значения (T-t) по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 в ы с о та ,м . р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения (T-t) по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 в ы со та ,м . р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 43 Рис.2. Конфигурация ЗРП (верхние графики) и доли газа от общего количества (по горизонтали) в радиальных кольцевых зонах (р1…р10) по высоте ДП №9 ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» в случаях прихода K2O+Na2O=0 (слева) и 15 кг/т (справа). На верхних графиках: по горизонтали – расстояние от оси печи, по вертикали – расстояние от верха печи, м.; tр, tп, tж – температуры начала размягчения, плав- ления и ожижения шихты соответственно, 0С. 2,8 2,1 2,1 2,0 2,0 2,0 1220 1220 1220 1220 1220 1214 tп 1312 1312 1312 1312 1312 1312 tж 5 10 15 20 25 30 0246810 Толщина ЗРП 6,7 4,0 4,3 4,5 1,9 2,2 700 700 700 700 761 731 tр min 739 851 830 812 915 937 tр 945 985 966 1022 1048 1042 tп 1200 1241 1237 1231 1249 1256 tж 5 10 15 20 25 30 0246810 Толщина ЗРП 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 в е р ти ка л ь н а я т е м п е р а ту р н а я з о н а ,№ р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 в ер ти ка л ь н ая т ем п ер ат ур н ая з о н а, № р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 44 Наибольшая толщина ЗРП (от начала размягчения до начала полного ожижения) 2,8 м – у периферии, далее 2,0–2,1 м. вплоть до оси. Из рис.2 следует, что под ЗРП идет поперечный переток газа к периферии, оси и приосевой РКЗ–2, а выше – обратный переток. Поток газа «обтекает» ЗРП через «отдушины». Аналогичный механизм движения газа наблюдается и при K2O+Na2O=15 (правый график) с тем различием, что толщина ЗРП у периферии увеличивается до 6,7 м, а в промежуточных РКЗ – до 4,0–4,6 м. при перемещении всей ЗРП вверх на 2–3 м. Указанная деформация ЗРП приводит к рассредоточению перетоков газа по высоте и сокращению твердофазной зоны. Последнее способствует уменьшению степени ис- пользования энергии газов и возрастанию расхода топлива. Достижение РРН требует улучшения металлургических свойств сырья и кокса, а также развития осевой «отдушины» с загрузкой к оси кокса по- вышенного качества при максимально–возможной РН у периферии. Такое распределение РН в РКЗ–2–9 при заданных РН у оси и периферии приво- дит к сокращению толщины ЗРП и увеличению объёма твердофазной зо- ны, что способствует уменьшению температуры колошникового газа, сте- пени прямого восстановления и тепловых потерь. Температурное поле пе- чи изменяется в направлении смещения центральных изотерм в верхние горизонты печи, а промежуточных и периферийных – в нижние. Основными факторами сокращения расхода кокса при переходе к «рав- номерному» распределению РН являются: – улучшение теплопередачи, которое в конечном итоге выражается в уменьшении температуры колошникового газа; – уменьшение теплопотребности на прямое восстановление за счет снижения его доли и повышения степени использования газов; – уменьшение удельных теплопотерь через стенки за счет подгрузки периферии и увеличения производительности печи. Изучение физико–химического механизма формирования степени прямого восстановления показало, что максимальное развитие прямого восстановления часто имеет место в РКЗ–1 (центральная) и составляет 30– 50% при средней для печи 20–40%; минимальное достигается в РКЗ–10 (периферийная) и составляет 3–15%. При переходе к равномерному рас- пределению рудных нагрузок происходит выравнивание значений степени прямого восстановления в РКЗ–2–9 и чаще всего некоторое уменьшение степени прямого восстановления в РКЗ–1 и РКЗ–10 [3,с.54–62]. Это поло- жительно влияет на расход топлива не только непосредственно через уменьшение общей степени прямого восстановления, но и через перерас- пределение (выравнивание) теплопотребности между РКЗ–2–9. Сокраще- ние теплопотерь печи при выравнивании распределения РН в решающей мере зависит от величин РН на периферии. Органически присущее конусным загрузочным устройствам (КЗУ) параболическое распределение рудной нагрузки характерно повышенны- ми значениями РН в 2–3–х промежуточных РКЗ и существенно отличает- 45 ся от распределения РН при загрузке бесконусными (лотковыми) устрой- ствами (БЗУ), обеспечивающими более равномерное распределение РН. Это позволило на основе изложенного подхода впервые оценить расчет- ным путем (с помощью модели) ожидаемое сокращение расхода кокса при использовании БЗУ вместо КЗУ [3,с.90–94]. Оно составляет, по меньшей мере, 4% и соответствует результатам практического использо- вания БЗУ и КЗУ. Влияние шихтовых и дутьевых параметров на формирование температурно–концентрационных полей ДП. Выполненное аналитическое исследование влияния входных парамет- ров плавки на формирование температурно–концентрационных и фазовых полей ДП показало существенные количественные отличия для разных параметров: наиболее сильным оказалось влияние предварительной ме- таллизации шихты, расходов природного (коксового) газа, кислорода и температуры дутья; другие параметры влияют слабее. Предварительно металлизованная шихта При замене части окисленной шихты предварительно металлизованной основным фактором экономии кокса является сокращение теплопотребления на прямое восстановление железа. При степени предварительной металлиза- ции до 20% величины экономии кокса на каждый дополнительный 1% метал- лизации составляет 0,25–0,55%, а прирост производительности – до 0,4%. Они близки к известным экспериментальным и расчетным балансовым значениям и зависят от исходной степени прямого восстановления. При возрастании сте- пени предварительной металлизации до 30% экономия кокса уменьшается вдвое. По мере увеличения степени предварительной металлизации шихты сокращается теплопотребление на прямое восстановление железа и соответст- венно уменьшается отношение теплоемкостей шихты и газа, а также интен- сивность теплопередачи в нижней зоне. Вследствие этого увеличивается по- требная для нагрева продуктов плавки высота нижней ступени теплообмена и соответственно сокращается высота верхней при увеличении минимальной по высоте разности температур шихты и газа. В результате изотермы газа пере- мещаются вверх, увеличивая потери через колошник, а зона размягчения и плавления располагается выше базового положения и утолщается. Под дейст- вием указанных явлений основной балансовый фактор экономии кокса от ис- пользования предварительно металлизованной шихты не может быть реали- зован достаточно полно при степени металлизации более 20%, т.к. процессы тепломассообмена, фазовых превращений и газомеханики развиваются в на- правлении, ограничивающем эффективность реализации этой технологии. Выполненные расчеты показали, что отношение теплоемкостей пото- ков шихты и газа в ВТЗ–7 (900–10000С) достигает 4,34, а в варианте с ме- таллизацией шихты до 30–55% оно уменьшается до 1,578. Такое сокраще- ние величины отношения и соответственно интенсивности теплообмена приводит к перемещению высоких температур газа в верхние горизонты столба и повышению температуры колошникового газа, что и наблюдает- ся на рис.3. 46 Fe мет 10% ФРН Fe мет 30% ФРН Fe мет 30% РРН Fe мет 10% ФРН Fe мет 30% ФРН Fe мет 30% РРН Рис.3. Изотермы газа (верхние графики),ЗРП (средние графики) и разность темпе- ратур газа и шихты T–t (нижние графики) в объеме ДП–9 ПАО «АМКР» (РКЗ р1– р10) Температура газов : Т , 0С 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 5 10 15 20 25 30 0246810 Температура газов : Т , 0С 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 5 10 15 20 25 30 0246810 Температура газов : Т , 0С 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 5 10 15 20 25 30 0246810 2,42,91,82,92,93,4 1020tр 1025 992 980 1122tп 1148 1148 1150 1132 1290tж 1286 1286 1286 1276 5 10 15 20 25 30 0246810 3,4 2,7 2,8 2,1 2,7 2,2 980 994 1020 1017tр 1132 1156 1131 1126tп 1276 1286 1287 1289tж 5 10 15 20 25 30 0246810 3,3 1,8 2,0 1,7 2,1 989 1001 1020 1019tр 1133 1155 1137 1131tп 1276 1285 1288 1289tж 5 10 15 20 25 30 0246810 Значения по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 47 При этом, как следует из рисунка, в большинстве РКЗ увеличивается потребная для нагрева продуктов плавки высота нижней ступени тепло- обмена и соответственно сокращается высота верхней при увеличении минимальной по высоте разности температур шихты и газа. В соответст- вии с перемещением изотерм происходит и смещение вверх ЗРП и, при заданных свойствах материалов, также увеличение её толщины. Важнейшей характеристикой классической доменной плавки является двухступенчатая схема теплообмена по высоте, обусловленная наличием в средней части столба зоны сильного внутреннего теплопотребления, ко- торая отделяет верхнюю зону интенсивного теплообмена с отношением теплоемкостей потоков шихты и газа mВ= (Wш/Wг) < 1 от нижней зоны интенсивного теплообмена с отношением теплоемкостей потоков шихты и газа mН=(Wш/Wг) > 1. Основным фактором внутреннего теплопотребле- ния шихты является развитие прямого восстановления железа. Чем оно больше, тем интенсивнее теплообмен в нижней зоне. Однако по мере уве- личения степени предварительной металлизации шихты объем развития прямого восстановления сокращается, и интенсивность теплообмена уменьшается. Происходит постепенная трансформация присущей домен- ной плавке схемы теплообмена в направлении схемы, присущей вагранке [3,с.109–117]. Специфической особенностью технологии доменной плавки с приме- нением предварительно металлизованного сырья является ослабление влияния распределения материалов на колошнике на показатели плавки, а также резкое сокращение эффективности (часто нецелесообразность) вду- вания восстановительных газов, обусловленная сокращением объема пря- мого восстановления. Природный газ (ПГ) По мере увеличения расхода ПГ сокращается теплопотребление на прямое восстановление железа и соответственно уменьшается отношение теплоемкостей шихты и газа, а также интенсивность теплопередачи в нижней зоне при увеличении её в верхней зоне. Вследствие этого увели- чивается высота нижней ступени теплообмена и соответственно сокраща- ется высота верхней. В результате изотермы газа и шихты перемещаются вверх, увеличивая потери через колошник, а зона размягчения и плавле- ния располагается выше базового положения и утолщается. Уменьшение температур газа в нижней зоне способствует сокращению общих тепло- вых потерь. Под действием указанных факторов, не учитываемых при ба- лансовых расчетах, изменение дифференциального эквивалента замеще- ния кокса (ДЭЗ) при увеличении расхода ПГ изменяется не столь плавно: в диапазоне до 100 м3/т чугуна, он сокращается равномерно – на 0,1%/м3 от исходной величины 1,0–0,9 кг/м3. При дальнейшем увеличении расхода ПГ и сокращении степени прямого восстановления до rd<20% происходит резкое увеличение температуры колошникового газа, приводящее к со- кращению ДЭЗ в 1,5–4 раза. Переход к более равномерному РРН в РКЗ– 48 2–9 ослабляет падение ДЭЗ в области ПГ>100 м3/т чуг., увеличивая эф- фективность. Температурное поле газового потока в объеме печи при увеличении расхода ПГ деформируется в направлении уменьшения температур ниж- ней и увеличения температур верхней зон T (рис.4). При этом во всех РКЗ существенно уменьшается разность температур газа и шихты T–t в ниж- ней зоне (ВТЗ–7–12) и увеличивается аналогичная величина по высоте верхней зоны (ВТЗ–1–6). Одновременно происходит уменьшение отно- шения теплоемкостей потоков шихты и газа m в зоне прямого восстанов- ления от 3–5 до 1,5–2 за счет сокращения средней степени прямого вос- становления от 35–40% до rd < 20%, а в периферийной зоне и некоторых РКЗ с малой рудной нагрузкой – до малозначительных величин. Уменьшение величин T–t и m в нижней зоне приводят к уменьшению интенсивности теплообмена в этой зоне, а увеличение T–t в верхней зоне – к увеличению интенсивности теплообмена в ней. В результате этого в большинстве РКЗ увеличивается высота нижней и сокращается высота верхней ступеней теплообмена, причем общая высота (сверху) прогрева материалов до заданных температур уменьшается. В соответствии с пере- мещением изотерм происходит и смещение вверх ЗРП (рис.4) и, при за- данных свойствах материалов, увеличение её толщины. Наблюдается также некоторое увеличение температур начала размягчения и плавления, обусловленное сокращением количества монооксида железа в первичных шлаках, которое способствует смещению ЗРП вниз. Однако величина это- го смещения значительно меньше, чем от перемещения изотерм вверх. Уменьшение температур газа в нижней зоне способствует сокраще- нию тепловых потерь значительно большему, чем их увеличение в верх- ней зоне, где температуры газа увеличиваются. В результате общие теп- ловые потери сокращаются. Таким образом, направление деформации температурного поля газо- вого потока при увеличении расхода ПГ аналогично его деформации при использовании предварительно металлизованной шихты, где происходит постепенная трансформация присущей доменной плавке схемы теплооб- мена в направлении схемы, присущей вагранке (см. выше) [3,с.145–156]. Температура дутья По мере увеличения температуры дутья (Тд) при ФРН происходит со- кращение расхода кокса (Δк) и увеличение производительности (ΔП), от- личающиеся для разных условий, в том числе разных расходах природно- го газа (ПГ) и содержания кислорода в дутье (%О2). В пределах каждого варианта условий с увеличением Тд величины Δк и ΔП плавно сокраща- ются в 1,5–2 раза; большие значения Δк относятся к варианту атмосфер- ного дутья с ПГ=100 м3/т (0,7÷0,2, %/10º), меньшие – к варианту кисло родного дутья (%О2=30%, ПГ=100 м3/т) (0,4÷0,1, %/10º). 49 ПГ=50 ФРН О2=30% ПГ=200 ФРН О2=30% ПГ=50 РРН О2=30% ПГ=200 РРН О2=30% Рис.4. Изотермы газа (верхние графики), ЗРП (средние графики) и разность темпе- ратур газа и шихты T–t (нижние графики) в объеме ДП–9 ПАО «АМКР» (РКЗ р1– р10) при разном расходе ПГ и 30% О2 в дутье. 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 0 5 10 15 20 25 30 0246810 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1700 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1700 0 5 10 15 20 25 30 0246810 300 600 800 1000 1200 1400 1600 1700 300 400 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1700 0 5 10 15 20 25 30 0246810 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 200 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100 2100 0 5 10 15 20 25 30 0246810 1,61,71,71,71,7 1052 tр1048 1021 1029 1169 tп 1165 1158 1135 1290tж 1289 1286 1275 5 10 15 20 25 30 0246810 Толщина ЗРП 2,2 1,0 1,0 1,0 1,3 1012 1015 1015 1049 tр 1140 1159 1159 1174 tп 1279 1286 1286 1292tж 5 10 15 20 25 30 0246810 Толщина ЗРП 1,61,71,71,71,8 1055 tр 10321032 1029 1171 tп 11601160 1135 1291tж 12871287 1277 5 10 15 20 25 30 0246810 Толщина ЗРП3,6 1,3 1,3 1,3 1,3 983 1001 1043 1048 tр 1131 1156 1166 1169 tп 1276 1285 1286 1289 1291tж 5 10 15 20 25 30 0246810 Толщина ЗРП Значения T-t по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 200 400 600 800 1000 в ы с о та ,м . р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения T-t по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 200 400 600 800 1000 в ы со та ,м . р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения T-t по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 200 400 600 800 1000 в ы со та ,м . р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения T-t по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 200 400 600 800 1000 в ы с о та ,м . р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 50 Одним из факторов сокращения величин Δк и ΔП при увеличении Тд является замедление уменьшения температуры колошникового газа (tk). При этом выявлено, что область минимальных значений tk соответствует диапазону значений теоретической температуры горения ~ 2000–22000С. В случае отсутствия ПГ сохранение наибольшей эффективности нагрева дутья возможно при вдувании коксового газа. При загрузке шихты с по- лучением на колошнике РРН величины экономии кокса и прироста произ- водительности от нагрева дутья на 10–20% (отн.) меньше, чем при ФРН, вследствие достижения высокой средней степени использования энергии газов и соответственно большего приближения к предельным термохими- ческим условиям плавки. Особенности переноса теплоты в столбе шихты при увеличении Тд следующие [3,с.127–137]: – в случае ФРН в нижних высокотемпературных зонах ВТЗ–8–12 через более проницаемые РКЗ с низкой рудной нагрузкой проходит больше газа (по массе), чем через менее проницаемые РКЗ с высокой рудной нагруз- кой, что вследствие меньшего охлаждения газа в первых и увеличения его объема относительно вторых стимулирует переток газа из первых во вто- рые через коксовые слои и способствует поддержанию интенсивности те- плопередачи в зоне умеренных температур на уровне, обеспечивающем уменьшение tk при увеличении Тд; в случае обогащения дутья кислоро- дом интенсивность перетоков уменьшается, что приводит к увеличению tk при высоких концентрациях кислорода; – в нижней части печи при ФРН появляются дополнительные высоко- температурные изотермы газа, а перемещение изотерм происходит в зави- симости от газопроницаемости: изотермы шихты и газа высоконагружен- ных малопроницаемых РКЗ перемещаются вниз, увеличивая область уме- ренных температур в шахте, а изотермы низконагруженных высокопро- ницаемых РКЗ перемещаются вверх, что способствует замедлению сни- жения tk; – разность температур газа и шихты увеличивается при ФРН во всех РКЗ снизу и в низконагруженных – сверху, а уменьшается – в высокона- груженных РКЗ сверху; – применение РРН приводит к перемещению всех изотерм шихты и га- за вниз с расширением области умеренных температур в шахте; – указанный характер перемещения изотерм присущ вариантам на ат- мосферном и обогащенном кислородом до 30% дутье, однако во втором случае высокотемпературные изотермы расположены выше, чем в пер- вом, а большинство значений разностей температур газа и шихты увели- чиваются и смещаются вверх, что определяет и более высокую темпера- туру колошникового газа в первом случае. Кислород Для анализа хода процессов в объеме печи результаты расчетов [3,с.169–178] представлены графически и дополнены численными значе- ниями интенсивности теплопередачи (градусов на 1м высоты при ФРН), 51 характеризуемой скоростью нагрева шихты от температуры загрузки до 9000С – СН<900 и от 900 до 13000С – СН>900, а также охлаждения газа от начальной температуры в горне до 10000С – ИТ>1000 и от 1000 до 4000С – ИТ<1000 для РКЗ с высокой и низкой рудной нагрузкой (Вн, Нн): Из приводимых графиков (рис.5) и численных данных следует, что при увеличении концентрации кислорода в дутье от 21 до 30% при ПГ=100 м3/т и ФРН наблюдаются следующие изменения: Вар–т Кислород 21%, ПГ = 100 м3/т Кислород 30%, ПГ = 100 м3/т РКЗ 10 9–Вн 2–Вн 3–Нн 1–Нн 10 9–Вн 2–Вн 3–Нн 1–Нн СН<900 39,1 36,4 38,4 70,0 78,6 38,8 37,2 46,3 72,4 78,6 СН>900 75,5 93,0 81,6 100,0 105,3 75,5 83,3 80,0 108,1 114,3 ИТ<1000 48 61 61 67 74 45 59 55,5 69 74 ИТ>1000 151 200 178 151 145 172 217 192 170 164 – в высокотемпературных зонах интенсивность передачи теплоты от газа к шихте (ИТ>1000) увеличивается во всех РКЗ, а скорость нагрева ших- ты (СН>900) увеличивается только в РКЗ с низкой рудной нагрузкой, но уменьшается в РКЗ с высокой рудной нагрузкой (в варианте с температу- рой дутья 2000С – не изменяется); – в низкотемпературных зонах интенсивность передачи теплоты от га- за к шихте (ИТ<1000) увеличивается в РКЗ с низкой рудной нагрузкой и уменьшается в РКЗ с высокой рудной нагрузкой, а скорость нагрева ших- ты (СН<900) увеличивается во всех низкотемпературных РКЗ; – большая часть изотерм шихты и газа перемещаются вверх, за ис- ключением низкотемпературных (<9000С) периферийных (РКЗ–10) изо- терм шихты, которые смещаются вниз с расширением низкотемператур- ной области в этой зоне; вверх перемещается и значения разностей темпе- ратур газа и шихты. Рассмотренные особенности переноса теплоты в значительной мере определяются распределением газа по радиусу печи и его перетоками на разных горизонтах. Из результатов расчетов следует, что в нижних высо- котемпературных зонах ВТЗ–8–12 через более проницаемые РКЗ–1,3–5 с низкой рудной нагрузкой проходит больше газа (по массе), чем через ме- нее проницаемые РКЗ–2,6–9 с высокой рудной нагрузкой. В ходе тепло- отдачи в столбе шихты газ в РКЗ–1,3–5 (Нн) охлаждается меньше, чем в РКЗ–2,6–9 (Вн), а температура его становится выше, чем в РКЗ–2,6–9. Со- ответственно увеличивается и объем газа в РКЗ–1,3–5 относительно РКЗ– 2,6–9, что стимулирует переток газа из первых во вторые через коксовые слои, которые проницаемее, чем рудные, в 5–6 раз, иногда на порядок. В результате в верхних низкотемпературных зонах (ВТЗ–1–6) масса газа в РКЗ–2,6–9 (Вн) увеличивается, а в РКЗ–1,3–5 (Нн) уменьшается. Такая «подпитка» газом малопроницаемых РКЗ через коксовые слои способст- вует улучшению теплопередачи в верхних ВТЗ в целом, но лишь частично 52 компенсирует несовершенство теплопередачи из–за неравномерности распределения материалов. Кислород 21% Кислород 30% Рис.5. Распределение температур газа (T,0С) и шихты (t,0С) в объеме ДП–9 ПАО «АМКР» при разном содержании кислорода в дутье (верхние графики): по гори- зонтали – расстояние от оси печи, по вертикали – расстояние от верха (технологи- ческого нуля), м. Распределение по высоте разности температур между газом и шихтой (T–t) и долей массы газа в разных РКЗ (р1–р10) (нижние графики) Температура материалов t , 0C 100 200 400 600 800 1000 1200 1400 100 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 Температура газов : Т , 0С 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 100 100 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 5 10 15 20 25 30 0246810 Температура материалов t , 0C 100 200 400 600 800 1000 1200 1400 100 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 Температура газов : Т , 0С 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 5 10 15 20 25 30 0246810 Значения по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения T-t по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 800 р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 Значения T-t по радиальным зонам 0 5 10 15 20 25 30 0 100 200 300 400 500 600 700 800 р1 р2 р3 р4 р5 р6 р7 р8 р9 р10 53 Таким образом, с увеличением содержания кислорода в дутье (%О2) в нижней части печи образуются дополнительные высокотемпературные изотермы газа, а большая часть изотерм, а также разность температур газа и шихты перемещаются вверх. Лишь низкотемпературные изотермы ших- ты у периферии при ФРН и все периферийные и центральные изотермы шихты и газа при РРН смещаются вниз, расширяя низкотемпературную область в этих зонах. Существенное расширение низкотемпературной об- ласти в шахте наблюдается также при Тд=2000С. ЗРП смещается вверх в малозагруженных РКЗ и вниз в высокозагруженных при некотором уве- личении её толщины, причем эта тенденция ослабевает по мере увеличе- ния Тд и расхода ПГ; при ПГ≥100 м3/т она становится малозначительной, а при РРН – незначительной. Под влиянием указанных процессов tk в большинстве режимов с повышением %О2 увеличивается или не изменя- ется и несколько уменьшается лишь при низких Тд. Поскольку величина rd также существенно не уменьшается при росте концентрации восстано- вителей и сокращении времени пребывания шихты в печи, а удельные по- тери теплоты изменяются незначительно, превалирующим фактором теп- лового баланса оказывается сокращения прихода теплоты с дутьем при выводе части азота. В результате, в отличие от ряда балансовых расчетов, где предполагается сокращение rd и уменьшение tk, прирост производи- тельности при увеличении %О2 оказался меньше (0,9÷2,7 против 1,0÷3,0%/%), а перерасход кокса больше (0,5÷1,45 против 0,1÷0,5 %/%). Предельные условия доменной плавки. На основе выполненного параметрического анализа сформированы условия комплексного использования лучших параметров плавки и вы- полнено аналитическое исследование показателей и процессов доменной плавки с позиций максимального сокращения расхода кокса за счет его замещения ПУТ (250 кг/т) и коксовым газом (100 м3/т) с увеличением Тд до 13000С и концентрации в нем кислорода 25% при содержании железа в полностью офлюсованной шихте до 60% и необходимом улучшении ме- таллургических свойств кокса и сырья, а также оптимизации распределе- ния материалов на колошнике [3,с.184–191]. Расчетами установлена воз- можность сокращения расхода кокса в указанном режиме до 190÷200 кг/т чугуна. С учетом реализации рационального распределения рудных на- грузок на колошнике в этом режиме наблюдается тенденция к вырожде- нию верхней ступени теплообмена в РКЗ–2–10, которая поддается тормо- жению добавкой коксового газа. При этом достигаются предельные вели- чины степени использования энергии газов. ЗРП смещается вниз при со- хранении периферийной части (РКЗ–10) в области заплечиков, а цен- тральной (РКЗ–1) – в области середины–верха шахты. Высокоэффективная технология вдувания ПУТ не может быть един- ственной в отрасли в связи с дефицитом высокосортных углей и дина- мичной конъюнктурой рынка. Её расширение должно сопровождаться разработкой дополняющих и альтернативных технологий, в частности со- 54 четания с вдуванием коксового газа, продуктов газификации низкосорт- ных углей широкого назначения и др., а также загрузкой специально под- готовленного кускового антрацита. Фундаментальное решение проблемы сокращения расхода кокса до 180÷200 кг/т чугуна с использованием для его замещения низкосортных углей может быть получено на основе раз- работки новой технологии доменной плавки с вдуванием горячих восста- новительных газов – продуктов газификации углей, получаемых в специ- альных газификаторах – прифурменных (на доменной печи) и придомен- ных (в отдельных агрегатах) [2]. Закономерности процессов тепломассообмена и фазовых превра- щений материалов. Выполненные аналитические исследования позволили выявить и уточнить некоторые закономерности хода процессов, ряд которых качест- венно подтверждены ранее проведенными экспериментальными исследо- ваниями и могут быть использованы для совершенствования технологии и дальнейшего изучения процессов доменной плавки. Основные из них сле- дующие: 1. Наличие среди общего количества радиальных кольцевых зон (РКЗ) с различным характером теплообмена по высоте, отдельных ЗРП, в кото- рых имеет место трансформация двухступенчатой схемы теплообмена в сторону одноступенчатой. Это обусловлено неизбежным в реальных ус- ловиях противотока образованием радиальной и окружной неравномерно- сти распределения материалов и газов с формированием в поперечном се- чении разнообразных по величине отношения теплоемкостей потоков шихты и газа элементов. Трансформация характерна для двух случаев: – при увеличении отношения теплоемкостей потоков шихты и газа в верхней зоне до величины, близкой к 1, с вырождением верхней ступени теплообмена (например, при глубоком обогащении дутья кислородом); – при уменьшении отношения теплоемкостей потоков шихты и газа (стремлении к 1) в нижней зоне за счет сокращения теплопотребления на прямое восстановление и диссоциацию карбонатов с частичным вырож- дением нижней ступени теплообмена (например, при использовании предварительно металлизованного сырья). 2. Минимальное развитие процесса прямого восстановления железа на периферии, наиболее высокое – в зонах с максимальной рудной нагруз- кой, иногда в центре печи. Результат определяется влиянием комплекса факторов, в том числе количеством восстановительных газов (СО+H2) на единицу кислорода шихты, долей твердого углерода в столбе и высотой зоны температур шихты >9000С в данной РКЗ. Преобладающее влияние первого фактора в периферийной РКЗ определяет сильное развитие здесь косвенного восстановления и слабое – прямого. В центральной РКЗ ука- занное влияние тормозится большими долей твердого углерода в столбе и высотой зоны температур шихты >9000С. 55 3. Перетоки газа в радиальном направлении на разных горизонтах, связанные с изменением сопротивления слоев шихты и параметров газо- вого потока в ходе фильтрации через столб. Возможность перетоков обу- словлена слоевой структурой столба шихты, в которой слои кокса в 5–6 раз проницаемее слоев железорудной шихты, а в некоторых зонах – на порядок и более. При этом в нижних высокотемпературных зонах ВТЗ–8– 12 через более проницаемые РКЗ с низкой рудной нагрузкой проходит больше газа (по массе), чем через менее проницаемые РКЗ с высокой руд- ной нагрузкой, а в ходе теплоотдачи в столбе шихты газ в первых охлаж- дается меньше, чем во вторых, температура его становится выше, а объем больше, что стимулирует переток газа из первых во вторые через коксо- вые слои. Такая «подпитка» газом малопроницаемых РКЗ через коксовые слои лишь частично компенсирует несовершенство теплопередачи из–за неравномерности распределения материалов. Несколько специфичен ме- ханизм перетоков в вязко–пластической области. Здесь под ЗРП идет по- перечный переток газа к периферии, оси и приосевой РКЗ–2, а выше – об- ратный переток. Поток газа «обтекает» ЗРП через «отдушины». 4. Сложная система прямых и обратных связей параметров зоны раз- мягчения и плавления (ЗРП) с комплексом входных, промежуточных и выходных параметров доменной плавки: – положение и конфигурация ЗРП зависит от распределения материа- лов на колошнике, их физико–химических свойств и степени восстанов- ления, характера температурного поля печи и интенсивности отбора теп- лоты у стен; – параметры образуемой ЗРП влияют на распределение газопотоков и основных процессов в объеме печи, а также на выходные параметры плавки и формирование управляющих параметров. Конечные значения параметров образованной ЗРП зависят от целевых установок управления. 5. Сложная система прямых и обратных связей потерь теплоты через стены печи с комплексом входных, промежуточных и выходных парамет- ров доменной плавки: – величина потерь зависит не только от конструкции системы охлаж- дения, но также от распределения материалов и газов в поперечном сече- нии печи, распределения температур по высоте столба шихты и др. – полученная величина тепловых потерь через стенки печи сущест- венно влияет на тепловую работу периферийной зоны, характер теплооб- мена в ней и во всей печи и, в конечном итоге на расход кокса при всех режимах плавки. Конечные величины потерь теплоты определяются целевыми уста- новками управления. Выявление рассмотренных и других возможных закономерностей ос- новано на представлении процессов доменной плавки в виде комплекса полиморфных температурно–концентрационных, фазовых и газодинами- 56 ческих полей в объеме ДП, дискретизированных на 120 локальных объе- мов (12 по высоте и 10 радиальных), которые связаны между собой еди- ной системой материально–теплового баланса с выявлением лимитирую- щего локального объема. Анализ процессов на такой основе позволяет из- бежать по меньшей мере системных ошибок, присущих известным подхо- дам. Примером таких ошибок является использование для прогнозов вы- ражений, в которых содержатся допущения о незначительной величине разности температур газа и шихты на границе двух зон теплообмена (<10о) для печи в целом, либо использование приводящих к этому завы- шенных значений коэффициента теплопередачи. Сущность ошибок в сле- дующем. В основу теории теплообмена в доменной плавке заложена двухсту- пенчатая схема теплообмена по высоте, обусловленная наличием в сред- ней части столба зоны сильного внутреннего теплопотребления, которая отделяет верхнюю зону интенсивного теплообмена с отношением тепло- емкостей потоков шихты и газа mВ=(Wш/Wг)<1 от нижней зоны интенсив- ного теплообмена с отношением теплоемкостей потоков шихты и газа mН=(Wш/Wг)>1. Основными факторами внутреннего теплопотребления шихты являются развитие прямого восстановления железа и превращения карбонатов. Однако по мере сокращения расхода сырого флюса и степени прямого восстановления, а также при увеличении степени предваритель- ной металлизации шихты с сокращением объема развития прямого вос- становления, происходит уменьшение интенсивности теплообмена и со- ответственно увеличение разности температур газа и шихты на границе зон теплообмена с постепенной трансформацией присущей доменной плавке схемы теплообмена в направлении схемы, присущей вагранке [3,с.109–117]. Прогнозирование эффективности использования предвари- тельно металлизованного сырья с помощью модели, в которой это не учи- тывается и постулируется значение разности температур газа и шихты на границе двух зон теплообмена <10о для печи в целом, дает искаженные результаты [7], которые при анализе данного фактора видны более отчет- ливо, чем для других факторов. Выявленные закономерности трансформации температурно– концентрационных, фазовых и газодинамических полей в объеме ДП (п.п.1,2), а также поперечных перетоков газа по высоте столба шихты (п.3) позволяют объяснить ряд сложных явлений (см. выше) и могут рас- сматриваться как инструменты саморегулирования в большой системе «Доменная плавка» [2,с.681]. Установленная сложная система прямых и обратных связей парамет- ров зоны размягчения и плавления (п.4), потерь теплоты через стены (п.5) с комплексом входных, промежуточных и выходных параметров домен- ной плавки является важным компонентом системного анализа плавки. Дальнейшее изучение этой системы рассмотренным методом с допол- нением новыми экспериментальными исследованиями позволит выявить 57 новые закономерности хода процессов и дополнительные её системные свойства. Заключение. Выполнено аналитическое исследование процессов до- менной плавки на основе разработанной в ИЧМ НАН Украины математи- ческой модели, представляющей процессы доменной плавки в виде ком- плекса полиморфных температурно–концентрационных, фазовых и газо- динамических полей в объеме ДП, дискретизированных на 120 локальных объемов, которые связаны между собой единой системой материально– теплового баланса с выявлением лимитирующего локального объема. Указанный характер построения модели обусловлен необходимостью её соответствия требованиям системности параметрического анализа показа- телей и процессов, в том числе адекватности одновременного отражения по возможности всех процессов и показателей по всем параметрам. Результаты исследования позволили количественно уточнить влияние исходных параметров на конечные результаты (расход кокса, производи- тельность), а также раскрыть внутренние связи процессов в объеме печи (в том числе некоторые новые), влияющие на характер режимов и резуль- таты плавки. Наряду с уточнением влияния балансовых факторов эконо- мии кокса, определяющих основную величину сокращения теплопотреб- ления, количественно оценено существенное влияние на расход кокса ха- рактера тепломассообмена, фазовых превращений, газомеханики и рас- пределения материалов и газов в печи, связанных прямыми и обратными связями с расходом кокса. В ходе исследований выявлены и уточнены некоторые закономерно- сти протекания процессов, ряд которых качественно подтверждены ранее проведенными экспериментальными исследованиями. Выявленные зако- номерности трансформации температурно–концентрационных, фазовых и газодинамических полей в объеме ДП, а также поперечных перетоков газа по высоте столба шихты позволяют объяснить ряд сложных явлений и могут рассматриваться как инструменты саморегулирования в большой системе «Доменная плавка», а установленная сложная система прямых и обратных связей параметров зоны размягчения и плавления, а также по- терь теплоты через стены с комплексом входных, промежуточных и вы- ходных параметров доменной плавки является важным компонентом сис- темного анализа плавки. Дальнейшее изучение этой системы рассмотренным методом с допол- нением новыми экспериментальными исследованиями позволит выявить новые закономерности хода процессов и дополнительные её системные свойства, которые могут быть использованы для совершенствования тех- нологии. 58 1. Товаровский И.Г. Применение математических методов и ЭВМ для анализа и управления доменным процессом / И.Г. Товаровский, Е.И. Райх, К.К. Шко- дин, В.А. Улахович. – М.: Металлургия, 1978. – 204с. 2. Товаровский И.Г. Доменная плавка. Монография. 2–е издание. – Днепропет- ровск: изд. «Пороги», 2009. – 768с. 3. Товаровский И.Г., Большаков В.И., Меркулов А.Е. Аналитическое исследование процессов доменной плавки. Монография. – Днепропетровск: изд. «Экономи- ка», 2011. – 206с. 4. Blast furnace Phenomena and modelling / Ed. By Yasuo Omori. Elsevier applied science. – London and New York, 1987.– 631р. 5. Дмитриев А.Н., Шаврин С.В. Двумерная математическая модель доменного процесса // Сталь.– 1996.– № 12.– С.7–13. 6. Дмитриев А.Н. Развитие и применение теории газодинамики, тепло– и массо- обмена для решениия практических задач доменного производства на основе комплекса математических моделей // Познание процессов доменной плавки. Коллективный труд под редакцией В.И. Большакова, И.Г. Товаровского. Днепропетровск: «Пороги», 2006.– С.207–226. 7. Мойкин В.И., Боковиков Б.А., Бабушкин Н.М. Теплотехнический анализ работы доменной печи на металлизованной шихте методом математического модели- рования // Сталь.– 1978.–№ 11.– С.982–986. Статья рекомендована к печати канд.техн.наук Н.М.Можаренко Й.Г.Товаровський Пізнання процесів доменної плавки на основі їхнього математич- ного моделювання Виконано аналітичне дослідження процесів доменної плавки на основі розро- бленої багатозонної математичної моделі, що включає 120 локальних об’ємів, пов’язаних між собою єдиною системою матеріально–теплового балансу, та від- повідає вимогам системності аналізу і адекватності одночасного відображення всіх процесів по всім параметрам. Кількісно уточнено вплив вихідних параметрів на кінцеві результати, розкриті внутрішні зв’язки процесів. Виявлено закономір- ності трансформації температурно–концентраційних, фазових и газодинамічних полів в об’ємі печі, а також поперечних перетоків газу по висоті стовпа шихти. << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (Adobe RGB \0501998\051) /CalCMYKProfile (Euroscale Coated v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /DetectCurves 0.0000 /ColorConversionStrategy /CMYK /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedOpenType false /ParseICCProfilesInComments true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize false /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveDICMYKValues true /PreserveEPSInfo true /PreserveFlatness true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments true /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /CropColorImages true /ColorImageMinResolution 300 /ColorImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth 8 /ColorImageMinDownsampleDepth 1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /FlateEncode /AutoFilterColorImages false /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth 8 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /FlateEncode /AutoFilterGrayImages false /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile (None) /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False /CreateJDFFile false /Description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> /CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002> /CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002> /CZE <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> /DAN <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> /DEU <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> /ESP <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> /ETI <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> /FRA <FEFF005500740069006c006900730065007a00200063006500730020006f007000740069006f006e00730020006100660069006e00200064006500200063007200e900650072002000640065007300200064006f00630075006d0065006e00740073002000410064006f00620065002000500044004600200070006f0075007200200075006e00650020007100750061006c0069007400e90020006400270069006d007000720065007300730069006f006e00200070007200e9007000720065007300730065002e0020004c0065007300200064006f00630075006d0065006e00740073002000500044004600200063007200e900e90073002000700065007500760065006e0074002000ea0074007200650020006f007500760065007200740073002000640061006e00730020004100630072006f006200610074002c002000610069006e00730069002000710075002700410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002000650074002000760065007200730069006f006e007300200075006c007400e90072006900650075007200650073002e> /GRE <FEFF03a703c103b703c303b903bc03bf03c003bf03b903ae03c303c403b5002003b103c503c403ad03c2002003c403b903c2002003c103c503b803bc03af03c303b503b903c2002003b303b903b1002003bd03b1002003b403b703bc03b903bf03c503c103b303ae03c303b503c403b5002003ad03b303b303c103b103c603b1002000410064006f006200650020005000440046002003c003bf03c5002003b503af03bd03b103b9002003ba03b103c42019002003b503be03bf03c703ae03bd002003ba03b103c403ac03bb03bb03b703bb03b1002003b303b903b1002003c003c103bf002d03b503ba03c403c503c003c903c403b903ba03ad03c2002003b503c103b303b103c303af03b503c2002003c503c803b703bb03ae03c2002003c003bf03b903cc03c403b703c403b103c2002e0020002003a403b10020005000440046002003ad03b303b303c103b103c603b1002003c003bf03c5002003ad03c703b503c403b5002003b403b703bc03b903bf03c503c103b303ae03c303b503b9002003bc03c003bf03c103bf03cd03bd002003bd03b1002003b103bd03bf03b903c703c403bf03cd03bd002003bc03b5002003c403bf0020004100630072006f006200610074002c002003c403bf002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002003ba03b103b9002003bc03b503c403b103b303b503bd03ad03c303c403b503c103b503c2002003b503ba03b403cc03c303b503b903c2002e> /HEB <FEFF05D405E905EA05DE05E905D5002005D105D405D205D305E805D505EA002005D005DC05D4002005DB05D305D9002005DC05D905E605D505E8002005DE05E105DE05DB05D9002000410064006F006200650020005000440046002005D405DE05D505EA05D005DE05D905DD002005DC05D405D305E405E105EA002005E705D305DD002D05D305E405D505E1002005D005D905DB05D505EA05D905EA002E002005DE05E105DE05DB05D90020005000440046002005E905E005D505E605E805D5002005E005D905EA05E005D905DD002005DC05E405EA05D905D705D4002005D105D005DE05E605E205D505EA0020004100630072006F006200610074002005D5002D00410064006F00620065002000520065006100640065007200200035002E0030002005D505D205E805E105D005D505EA002005DE05EA05E705D305DE05D505EA002005D905D505EA05E8002E05D005DE05D905DD002005DC002D005000440046002F0058002D0033002C002005E205D905D905E005D5002005D105DE05D305E805D905DA002005DC05DE05E905EA05DE05E9002005E905DC0020004100630072006F006200610074002E002005DE05E105DE05DB05D90020005000440046002005E905E005D505E605E805D5002005E005D905EA05E005D905DD002005DC05E405EA05D905D705D4002005D105D005DE05E605E205D505EA0020004100630072006F006200610074002005D5002D00410064006F00620065002000520065006100640065007200200035002E0030002005D505D205E805E105D005D505EA002005DE05EA05E705D305DE05D505EA002005D905D505EA05E8002E> /HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke. Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 5.0 i kasnijim verzijama.) /HUN <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> /ITA <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> /JPN <FEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002> /KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e> /LTH <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> /LVI <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> /NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.) /NOR <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> /POL <FEFF0055007300740061007700690065006e0069006100200064006f002000740077006f0072007a0065006e0069006100200064006f006b0075006d0065006e007400f300770020005000440046002000700072007a0065007a006e00610063007a006f006e00790063006800200064006f002000770079006400720075006b00f30077002000770020007700790073006f006b00690065006a0020006a0061006b006f015b00630069002e002000200044006f006b0075006d0065006e0074007900200050004400460020006d006f017c006e00610020006f007400770069006500720061010700200077002000700072006f006700720061006d006900650020004100630072006f00620061007400200069002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002000690020006e006f00770073007a0079006d002e> /PTB <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> /RUM <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> /RUS <FEFF04180441043f043e043b044c04370443043904420435002004340430043d043d044b04350020043d0430044104420440043e0439043a043800200434043b044f00200441043e043704340430043d0438044f00200434043e043a0443043c0435043d0442043e0432002000410064006f006200650020005000440046002c0020043c0430043a04410438043c0430043b044c043d043e0020043f043e04340445043e0434044f04490438044500200434043b044f00200432044b0441043e043a043e043a0430044704350441044204320435043d043d043e0433043e00200434043e043f0435044704300442043d043e0433043e00200432044b0432043e04340430002e002000200421043e043704340430043d043d044b04350020005000440046002d0434043e043a0443043c0435043d0442044b0020043c043e0436043d043e0020043e0442043a0440044b043204300442044c002004410020043f043e043c043e0449044c044e0020004100630072006f00620061007400200438002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020043800200431043e043b043504350020043f043e04370434043d043804450020043204350440044104380439002e> /SKY <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> /SLV <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> /SUO <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> /SVE <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> /TUR <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> /UKR <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> /ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.) >> /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ << /AsReaderSpreads false /CropImagesToFrames true /ErrorControl /WarnAndContinue /FlattenerIgnoreSpreadOverrides false /IncludeGuidesGrids false /IncludeNonPrinting false /IncludeSlug false /Namespace [ (Adobe) (InDesign) (4.0) ] /OmitPlacedBitmaps false /OmitPlacedEPS false /OmitPlacedPDF false /SimulateOverprint /Legacy >> << /AddBleedMarks false /AddColorBars false /AddCropMarks false /AddPageInfo false /AddRegMarks false /ConvertColors /ConvertToCMYK /DestinationProfileName () /DestinationProfileSelector /DocumentCMYK /Downsample16BitImages true /FlattenerPreset << /PresetSelector /MediumResolution >> /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ] >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62586
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	XXXX-0070
language	Russian
last_indexed	2025-11-28T15:13:55Z
publishDate	2011
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
record_format	dspace
spelling	Товаровский, И.Г. 2014-05-23T07:45:14Z 2014-05-23T07:45:14Z 2011 Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования / И.Г. Товаровский // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2011. — Вип. 24. — С. 37-58. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62586 669.14.018.28.621 Выполнено аналитическое исследование процессов доменной плавки на основе разработанной многозонной математической модели, включающей 120 локальных объемов, связанных между собой единой системой материально–теплового баланса, и отвечающей требованиям системности анализа и адекватности одновременного отражения всех процессов по всем параметрам. Количественно уточнено влияние исходных параметров на конечные результаты, раскрыты внутренние связи процессов. Выявлены закономерности трансформации температурно–концентрационных, фазовых и газодинамических полей в объеме печи, а также поперечных перетоков газа по высоте столба шихты. Виконано аналітичне дослідження процесів доменної плавки на основі розробленої багатозонної математичної моделі, що включає 120 локальних об’ємів, пов’язаних між собою єдиною системою матеріально–теплового балансу, та відповідає вимогам системності аналізу і адекватності одночасного відображення всіх процесів по всім параметрам. Кількісно уточнено вплив вихідних параметрів на кінцеві результати, розкриті внутрішні зв’язки процесів. Виявлено закономірності трансформації температурно–концентраційних, фазових и газодинамічних полів в об’ємі печі, а також поперечних перетоків газу по висоті стовпа шихти. Completed analytical study of blast-furnace smelting processes based on the multiband developed a mathematical model. The model includes 120 local volumes, linked by a single system of material and heat balance meets the requirements of the systems analysis and the adequacy of the simultaneous reflection of all the processes in all respects. Quantitatively clarified the influence of baseline parameters on the final results are disclosed internal communication processes. The regularities of the transformation temperature, phase and gas-dynamic fields in the volume of the furnace, as well as the crossflowing gas column height of the charge ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Производство чугуна Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования Пізнання процесів доменної плавки на основі їхнього математичного моделювання Cognition of blast-furnace smelting processes based on their mathematical modeling Article published earlier
spellingShingle	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования Товаровский, И.Г. Производство чугуна
title	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования
title_alt	Пізнання процесів доменної плавки на основі їхнього математичного моделювання Cognition of blast-furnace smelting processes based on their mathematical modeling
title_full	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования
title_fullStr	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования
title_full_unstemmed	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования
title_short	Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования
title_sort	познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования
topic	Производство чугуна
topic_facet	Производство чугуна
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62586
work_keys_str_mv	AT tovarovskiiig poznanieprocessovdomennoiplavkinaosnoveihmatematičeskogomodelirovaniâ AT tovarovskiiig píznannâprocesívdomennoíplavkinaosnovííhnʹogomatematičnogomodelûvannâ AT tovarovskiiig cognitionofblastfurnacesmeltingprocessesbasedontheirmathematicalmodeling

Познание процессов доменной плавки на основе их математического моделирования

Institution

Ähnliche Einträge