ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГАЗОКИСЛОРОДНЫХ ФАКЕЛОВ С РАСПЛАВОМ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ КОНВЕРТЕРОВ

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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

4. 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.

5. 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.

6. Меркер Э.Э., Карпенко Г.А. Физические процессы в конвертере и энергоэкономические показатели производства. Старый Оскол: Изд-во «Тонкие наукоемкие технологии», 2014:328.

7. 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.

8. Heikki J. Experieces in Phsicochemical Modelling of Oxygen Converter Process (BOF). Shon International Symposium Advanced Principles. Iron and Steel Making. 2006;2:541‒554.

9. 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.

10. 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.

11. Падерина С.Н., Рыжонкова Д.И., Серова Г.В. и др. Термодинамика, кинетика и расчеты металлургических процессов. Москва: ИД НИТУ «МИСиС», 2010:235.

12. Дильдин А.Н., Чуманов И.В. Физико-химические основы сталеплавильных про-цессов. Вологда: Инфра-Инженерия, 2025:112.

13. Морачевский А.Г., Сладков И.Б., Фирсова Е.Г. Термодинамические расчеты в химии и металлургии. Санкт-Петербург: Лань, 2024:208.

14. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. Москва: Металлургия, 1992:239.

15. Shamsuddin M. Physical Chemistry of Metallurgical Processes. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2016:617.

16. Tianjie Fu, Shimin Liu, Peiyu Li. Digital twin-driven smelting process management method for converter steelmaking. Journal of Intelligent Manufacturing. 2025;36:2749–2765.

17. 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.

18. Карпенко Г.А., Меркер Э.Э. Интенсификация теплообмена над зоной продувки в конвертере. Фундаментальные исследования. 2005;2:44‒46.

19. Атлас шлаков. Москва: ОАО «ЕЕ Медиа», 2025:199.

20. Белов Н.А. Диаграммы состояния тройных и четверных систем. Москва: МИСИС, 2007:360.