<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">vsgiu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Сибирского государственного индустриального университета</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Bulletin of the Siberian State Industrial University</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2304 - 4497</issn><issn pub-type="epub">2307-1710</issn><publisher><publisher-name>Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.57070/2304-4497-2026-1(55)-103-113</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">vsgiu-918</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Раздел 2. Металлургия и материаловедение</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Section 2. Metallurgy and Materials Science</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГАЗОКИСЛОРОДНЫХ ФАКЕЛОВ С РАСПЛАВОМ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ КОНВЕРТЕРОВ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>INVESTIGATION OF THE PROCESSES OF INTERACTION OF OXYGEN GAS FLARES WITH MELT IN THE WORKING SPACE OF CONVERTERS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-7554-2168</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Протопопов</surname><given-names>Евгений Валентинович</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Protopopov</surname><given-names>Evgenii V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов и хими-ческой технологии</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Ferrous Metallurgy and Chemical Technology</p></bio><email xlink:type="simple">protopopov@sibsiu.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Беленецкий</surname><given-names>Евгений Анатольевич</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Belenetskii</surname><given-names>Evgeny A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>магистрант кафедры металлургии черных металлов и химической технологии</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Master's Student at the Department of Ferrous Metals and Chemical Technology</p></bio><email xlink:type="simple">info@vpk-oil.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Якушевич</surname><given-names>Николай Филиппович</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Yakushevich</surname><given-names>Nikolai F.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>д.т.н., профессор-консультант кафедры металлургии цветных металлов и химической технологии</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dr. Sci. (Eng.), Prof.-Consultant of the Chair of Non-Ferrous Metallurgy and Chemical Engineering</p></bio><email xlink:type="simple">Yaku-hevi-h@cm-t.sibsiu</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-8098-5895</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Запольская</surname><given-names>Екатерина Михайловна</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Zapolskaya</surname><given-names>Ekaterina M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>к.т.н., с.н.с. лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Cand. Sci. (Eng.), senior researcher Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing</p></bio><email xlink:type="simple">beloglazova-ekat@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">Сибирский государственный индустриальный университет<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">Siberian State Industrial University<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2026</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>31</day><month>03</month><year>2026</year></pub-date><volume>0</volume><issue>1</issue><fpage>103</fpage><lpage>113</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Протопопов Е., Беленецкий Е., Якушевич Н., Запольская Е., 2026</copyright-statement><copyright-year>2026</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Протопопов Е., Беленецкий Е., Якушевич Н., Запольская Е.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Protopopov E., Belenetskii E., Yakushevich N., Zapolskaya E.</copyright-holder><license license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/918">https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/918</self-uri><abstract><p>Современные тенденции в конвертерном производстве стали характеризуются активным внедрением ресурсо- и энергосберегающих технологий, направленных на повышение эффективности металлургических процессов. Проанализированы перспективные методы выплавки стали с получением металлического полупродукта непосредственно в конвертере, а также рассмотрены технологические решения по утилизации техногенных отходов. Особое внимание уделено опыту применения комбинированной продувки, которая значительно расширяет функциональные возможности агрегатов за счет использования новых композитных материалов на основе промышленных отходов. Показано, что внедрение таких технологий способствует не только снижению себестоимости производства, но и повышению экологической безопасности металлургических предприятий. В работе обосновывается необходимость разработки новых компоновок оборудования и технологических решений, включая предварительный подогрев лома и других шихтовых материалов, а также методы интенсификации дожигания CO для оптимизации энергопотребления. Представлены ключевые аспекты повышения технико-экономических показателей плавки за счет рационального использования вторичных ресурсов и внедрения инновационных подходов к управлению процессом. Проведенный термодинамический анализ показал, что применение факельного горения в рабочем пространстве конвертера существенно изменяет состав газовой фазы. Помимо традиционных компонентов (O₂, CO, CO₂), в системе появляются H₂ и H₂O, что приводит к изменению окислительной способности газовой фазы; модификации теплового режима процесса. Оптимизация состава газокислородного топлива должна учитывать выявленные термодинамические закономерности для обеспечения эффективного протекания металлургических процессов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Current trends in converter steel production are characterized by the active introduction of resource- and energy-saving technologies aimed at improving the efficiency of metallurgical processes. Promising methods of steel smelting to produce a metal intermediate directly in a converter are analyzed, and technological solutions for the disposal of man-made waste are considered. Special attention is paid to the experience of using combined purging, which significantly expands the functionality of the units through the use of new composite materials based on industrial waste. It is shown that the introduction of such technologies contributes not only to reducing the cost of production, but also to improving the environmental safety of metallurgical enterprises. The paper substantiates the need to develop new equipment upgrades and technological solutions, including preheating scrap and other charge materials, as well as methods for intensifying CO afterburning to optimize energy consumption. The key aspects of improving the technical and economic performance of smelting through the rational use of secondary resources and the introduction of innovative approaches to process management are presented. The thermodynamic analysis showed that the use of flare combustion in the working space of the converter significantly changes the composition of the gas phase. In addition to the traditional components (O₂, CO, СО2), H₂ and H₂O appear in the system, which leads to a change in the oxidizing ability of the gas phase; modification of the thermal regime of the process. Optimization of the composition of oxygen gas fuel should take into account the revealed thermodynamic patterns to ensure the efficient flow of metallurgical processes.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>конвертерная плавка</kwd><kwd>комбинированная продувка</kwd><kwd>техногенные отходы</kwd><kwd>ресурсосбережение</kwd><kwd>энергоэффективность</kwd><kwd>предварительный подогрев лома</kwd><kwd>интенсификация процессов</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>converter melting</kwd><kwd>combined purging</kwd><kwd>man-made waste</kwd><kwd>resource conservation</kwd><kwd>energy efficiency</kwd><kwd>preheating of scrap</kwd><kwd>intensification of processes</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорович К.В. Современное состояние черной металлургии и направления ее развития в цифровой экономике. В кн.: Труды XV международного конгресса сталеплавильщиков, Москва – Тула, 15-19 октября 2018 г. Москва: ООО «РПК ПринтАП», 2018:42‒59.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigorovich K.V. The current state of ferrous metallurgy and its development directions in the digital economy. In: Proceedings of the XV International Congress of Steelmakers, Moscow – Tula, October 15-19 2018. Moscow: OOO «RPK PrintAP ». 2018:42‒59. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бойченко Б.М., Охотского В.Б., Харлашина П.С. Конвертерное производство стали: теория, технология, качество стали, конструкции агрегатов, рециркуляция материалов и экология. Днепропетровск: Днепр-ВАЛ, 2006:454.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boichenko B.M., Okhotskogo V.B., Kharlashina P.S. Converter steel production: theory, tech-nology, steel quality, aggregate structures, material recycling and ecology. Dnepropetrovsk: Dnepr-VAL, 2006:454. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Протопопов Е.В., Уманский А.А., Шакиров М.К., Беленецкий Е.А., Фатьянов С.С. Фи-зико-химическая модель рафинирования расплава в конвертерах с жидкофазным восстановлением. Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2025;1(51):102‒109. http://doi.org/10.57070/2304-4497-2025-1(51)-102-109</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Protopopov E.V., Umanskii A.A., Shakirov M.K., Belenetskii E.A., Fat'yanov S.S. Physicochemical model of melt refining in converters with liquid-phase reduction. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo industrial'nogo universiteta. 2025;1(51):102‒109. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jiahui Wang, Qing Fang, Jin Jia, Kejie Huang, Weining Shi, Chengsong Liu, Hua Zhang. Melting mechanism of steel scrap in a converter with combined blowing. Journal of Materials Research and Technology. 2023;27:7047‒7058.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">http://doi.org/10.57070/2304-4497-2025-1(51)-102-109</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Puzyrev Yu.A., Puzyrev A.Yu. Installation of purge units for supplying inert gases to the molten metal in converters. Refractories and Industrial Ceramics. 2023;64(3):229‒233.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jiahui Wang, Qing Fang, Jin Jia, Kejie Huang, Weining Shi, Chengsong Liu, Hua Zhang. Melting mechanism of steel scrap in a converter with combined blowing. Journal of Materials Research and Technology. 2023;27:7047‒7058.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Меркер Э.Э., Карпенко Г.А. Физические процессы в конвертере и энергоэкономические показатели производства. Старый Оскол: Изд-во «Тонкие наукоемкие технологии», 2014:328.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Puzyrev Yu.A., Puzyrev A.Yu. Installation of purge units for supplying inert gases to the molten metal in converters. Refractories and Industrial Ceramics. 2023;64(3):229‒233.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нугуманов Р.Ф., Протопопов Е.В., Чернятевич А.Г. Перспективные технологии предварительного подогрева лома в полости конвертера. Известия вузов. Черная металлургия. 2009;2:63‒66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Merker Eh.Eh., Karpenko G.A. Physical processes in the converter and energy-economic indicators of production. Staryi Oskol: Izd-vo «Tonkie naukoemkie tekhnologii». 2014:328. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Heikki J. Experieces in Phsicochemical Modelling of Oxygen Converter Process (BOF). Shon International Symposium Advanced Principles. Iron and Steel Making. 2006;2:541‒554.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nugumanov R.F., Protopopov E.V., Chernyatevich A.G. Promising technologies for preheating scrap in the converter cavity. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 2009; 2:63‒66. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chao Liu, Shu-Guo Zheng, Miao-Yong Zhu. Variation in Multiphase Flow Characteristics by Single-Flow Post-combustion Oxygen Lance Blowing in BOF Steelmaking. Metallurgical and Materials Transactions B. 2023;54В:1245‒1261.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Heikki J. Experieces in Phsicochemical Modelling of Oxygen Converter Process (BOF). Shon International Symposium Advanced Principles. Iron and Steel Making. 2006;2:541‒554.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yakushevich N.F., Strokina I.V., Polyakh O.A. Determining redox parameters in the Fe ‒ C ‒ O2 ‒ H2 system. Steel in Translation. 2011;41(8):631‒635.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chao Liu, Shu-Guo Zheng, Miao-Yong Zhu. Variation in Multiphase Flow Characteristics by Single-Flow Post-combustion Oxygen Lance Blowing in BOF Steelmaking. Metallurgical and Materials Transactions B. 2023;54В:1245‒1261.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Падерина С.Н., Рыжонкова Д.И., Серова Г.В. и др. Термодинамика, кинетика и расчеты металлургических процессов. Москва: ИД НИТУ «МИСиС», 2010:235.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yakushevich N.F., Strokina I.V., Polyakh O.A. Determining redox parameters in the Fe ‒ C ‒ O2 ‒ H2 system. Steel in Translation. 2011;41(8):631‒635.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дильдин А.Н., Чуманов И.В. Физико-химические основы сталеплавильных про-цессов. Вологда: Инфра-Инженерия, 2025:112.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Paderina S.N., Ryzhonkova D.I., Serova G.V. etc. Thermodynamics, kinetics and calculations of metallurgical processes. Moscow: ID NITU «MISiS», 2010:235. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Морачевский А.Г., Сладков И.Б., Фирсова Е.Г. Термодинамические расчеты в химии и металлургии. Санкт-Петербург: Лань, 2024:208.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dil'din A.N., Chumanov I.V. Physico-chemical foundations of steelmaking processes. Vologda: Infra-Inzheneriya, 2025:112. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. Москва: Металлургия, 1992:239.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Morachevskii A.G., Sladkov I.B., Firsova E.G. Thermodynamic calculations in chemistry and metallurgy. Saint Petersburg: Lan', 2024:208. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Shamsuddin M. Physical Chemistry of Metallurgical Processes. New Jersey: John Wiley &amp; Sons, Inc., Hoboken, 2016:617.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tolstoguzov N.V. Theoretical foundations and technology of smelting silicon and manganese alloys. Moscow: Metallurgiya, 1992:239. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tianjie Fu, Shimin Liu, Peiyu Li. Digital twin-driven smelting process management method for converter steelmaking. Journal of Intelligent Manufacturing. 2025;36:2749–2765.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shamsuddin M. Physical Chemistry of Metallurgical Processes. New Jersey: John Wiley &amp; Sons, Inc., Hoboken, 2016:617.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jiahui Wang, Qing Fang, Jin Jia, Kejie Huang, Weining Shi, Chengsong Liu, Hua Zhang. Melting mechanism of steel scrap in a converter with combined blowing. Journal of Materials Research and Technology. 2023;27:7047‒7058.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tianjie Fu, Shimin Liu, Peiyu Li. Digital twin-driven smelting process management method for converter steelmaking. Journal of Intelligent Manufacturing. 2025;36:2749–2765.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карпенко Г.А., Меркер Э.Э. Интенсификация теплообмена над зоной продувки в конвертере. Фундаментальные исследования. 2005;2:44‒46.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jiahui Wang, Qing Fang, Jin Jia, Kejie Huang, Weining Shi, Chengsong Liu, Hua Zhang. Melting mechanism of steel scrap in a converter with combined blowing. Journal of Materials Research and Technology. 2023;27:7047‒7058.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Атлас шлаков. Москва: ОАО «ЕЕ Медиа», 2025:199.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karpenko G.A., Merker E.E. Intensification of heat exchange above the purge zone in the converter. Fundamental'nye issledovaniya. 2005;2:44‒46. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белов Н.А. Диаграммы состояния тройных и четверных систем. Москва: МИСИС, 2007:360.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Atlas of slags. Moscow: ОАО «ЕЕ Меdiа», 2025:199. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Belov N.A. Phase diagrams of ternary and quaternary systems. Moscow: MISIS. 2007:360. (In Russ.).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belov N.A. Phase diagrams of ternary and quaternary systems. Moscow: MISIS. 2007:360. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
