ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:
Р. Р. Дема, канд. техн. наук, доцент кафедры машин и технологий обработки давлением и машиностроения, эл. почта: demarr78@mail.ru

Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС», Новотроицк, Россия:
А. Н. Шаповалов, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой металлургических технологий и оборудования, эл. почта: alshapo@misis.ru

ФГAОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет», Челябинск, Россия:
С. Н. Басков, канд. техн. наук, доцент кафедры «Мехатроника и автоматизация», эл. почта: sbaskov@mail.ru

Приведены результаты анализа производственных данных о работе доменной печи (ДП) № 1 (полезный объем 1007 м³) АО «Уральская Сталь» за период с 2013 по 2018 г., в течение которого использовали окатыши Михайловского ГОКа с различной степенью офлюсования: окатыши естественной основности по отношению CaO/SiO2, равной 0,08±0,02 ед. (2013–2015 гг.), и частично офлюсованные окатыши с основностью 0,52±0,05 ед. (с 2016 г. по настоящее время). Установлено, что эффективность использования окатышей различной основности определяется их поведением в ДП и зависит от доли окатышей в железорудной части шихты. С увеличением доли окатышей в шихте газодинамические условия плавки ухудшаются, что сопровождается ростом удельных потерь напора и вынуждает корректировать расход дутья. Для условий работы ДП № 1 АО «Уральская Сталь» существует оптимальный уровень удельных потерь напора (53–55 Па на 1 м³ дутья в минуту), при котором обеспечивается оптимальное сочетание показателей плавки. Отклонение от оптимального уровня потерь напора ведет к повышению расхода кокса и снижению степени использования СО, что связано с нарушением рационального газораспределения. Из-за повышения высокотемпературных свойств замена неофлюсованных окатышей на офлюсованные способствует улучшению газодинамических условий в нижней части шахты (в зоне когезии), что ведет к снижению общего перепада давлений и удельных потерь напора при постоянном расходе дутья и является резервом интенсификации плавки. Для минимизации расхода кокса и высокопроизводительной работы ДП АО «Уральская Сталь» необходимо использовать 40–45 % офлюсованных или 20–25 % кислых окатышей в шихте. Повышение расхода окатышей при сохранении эффективности доменной плавки возможно только при улучшении их высокотемпературных свойств в результате оптимизация основности и повышения содержания MgO, влияющего на структуру и свойства силикатной связки.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FZRU-2020-0011).

1. Курунов И. Ф. Доменный процесс — есть ли альтернатива? // Металлург. 2012. № 4. С. 40–44.
2. Металлургия чугуна : учеб. для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. / под ред. Ю. С. Юсфина. — М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. — 774 с.
3. Gao Q., Shen Y., Wei G., Jiang X., Shen F. Diffusion behavior and distribution regulation of MgO in MgO-bearing pellets // International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. 2016. Vol. 23, Iss. 9. P. 1011–1018.
4. Puzakov P. V., Kozub A. V., Ugarov A. A., Efendiev N. T., Lavrinenko A. A. et al. Technological parameters determining physical-chemical properties and required quality of green pellets at the roasting machine No. 3 of PJSC «Mikhailovsky GOK» // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 14. P. 4–8.
5. Lu L., Pan J., Zhu D. 16 – quality requirements of iron ore for iron production / Iron Ore: Mineralogy, Processing and Environmental Sustainability. 2015. P. 475–504.
6. Babich A., Senk D. 17 – recent developments in blast furnace iron-making technology / Iron Ore: Mineralogy, Processing and Environmental Sustainability. 2015. P. 505–547.
7. Коротич В. И., Фролов Ю. А., Бездежский Г. Н. Агломерация рудных материалов : научное издание. — Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2003. — 400 с.
8. Dmitriev A. N., Vitkina G. Yu., Chesnokov Yu. A., Petukhov R. V. Iron Ore Materials and Coke Quality Characteristics and Quantitative Indicators of Blast Furnace Smelting // IFAC Proceedings. 2013. Vol. 46, Iss. 16. P. 307–311.
9. Малышева Т. Я., Долицкая О. А. Петрография и минералогия железорудного сырья : учеб. пособие для вузов. — М. : МИСиС, 2004. — 424 с.
10. Lu L., Ishiyama O. 14 – iron ore sintering / Iron Ore: Mineralogy, Processing and Environmental Sustainability. 2015. P. 395–433.
11. Gustafsson G., Häggblad H.-Å., Jonsén P., Marklund P. Determination of bulk properties and fracture data for iron ore pellets using instrumented confined compression experiments // Powder Technology. 2013. Vol. 241. P. 19–27.
12. Mróz J. Nonisothermal reduction as a method of determining the softening — melting temperature of ironore pellets and sinters // Steel Research. 1998. Vol. 69, Iss. 12. P. 465–468.
13. Sheng-li Wu, Xiao-qin Liu, Qi Zhou et al. Low Temperature Reduction Degradation Characteristics of Sinter, Pellet and Lump Ore // Journal of Iron and Steel Research, International. 2011. Vol. 18, Iss. 8. P. 20–24.
14. Iljana M., Kemppainen A., Paananen T. et al. Effect of adding limestone on the metallurgical properties of iron ore pellets // International Journal of Mineral Processing. 2015. Vol. 141. P. 34–43.
15. Dwarapudi S., Sekhar C., Paul I. et al. Effect of fluxing agents on reduction degradation behaviour of hematite pellets // Ironmaking & Steelmaking. 2015. Vol. 43, Iss. 3. P. 180–191.
16. Павлов А. В., Онорин О. П., Спирин Н. А., Полинов А. А. Работа доменных печей ОАО «ММК» с высокой долей окатышей в шихте. Часть 1 // Металлург. 2016. № 6. С. 36–42.
17. Lingyun Yi, Zhucheng Huang, Tao Jiang et al. Iron ore pellet disintegration mechanism in simulated shaft furnace conditions // Powder Technology. 2017. Vol. 317. P. 89–94.
18. Umadevi T., Kumar A., Karthik P. et al. Characterisation studies on swelling behaviour of iron ore pellets // Ironmaking & Steelmaking. 2018. Vol. 45. No. 2. P. 157–165.
19. Yang J.-L., Tan S.-Q., Wang Z.-P. Increase pellet proportion to optimize burden composition of BF. Kang T’ieh // Iron and Steel (Peking). 2005. Vol. 40, Iss. 10. P. 13–17.
20. Сибагатуллин С. К., Майорова Т. В. Увеличение работы газового потока в доменной печи с повышением общего перепада давления по высоте // Вестник Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова. 2011. № 1. С. 14–16.
21. Овчинникова Е. В., Шаповалов А. Н. Влияние параметров дутьевого режима на эффективность доменной плавки в условиях ОАО «Уральская Сталь» // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Серия: Металлургия. 2013. Т. 13. № 1. С. 61–67.
22. Zhaoyang Li, Shibo Kuang, Sida Liu et al. Numerical investigation of burden distribution in ironmaking blast furnace // Powder Technology. 2019. Vol. 353. P. 385–397.
23. Gao Q., Shen F., Wei G. et al. Effects of MgO Containing Additive on Low-Temperature Metallurgical Properties of Oxidized Pellet // Journal of Iron and Steel Research International. 2013. Vol. 20, Iss. 7. P. 25–28.
24. Shen F., Gao Q., Jiang X. et al. Effect of magnesia on the compressive strength of pellets // Int. Journal Miner. Metall. Mater. 2014. Vol. 21, Iss. 5. P. 431–437.
25. Qing G. L., Wang C. D., Hou E. J. et al. Compressive strength and metallurgical property of low silicon magnesium pellet // Journal of Iron and Steel Research. 2014. Vol. 26, Iss. 4. P. 7–12.
26. Pal J., Arunkumar C., Rajshekhar Y. Development on iron ore pelletization using calcined lime and MgO combinedflux replacing limestone and bentonite // ISIJ International. 2014. Vol. 54, Iss. 10. P. 2169–2178.
27. Овчинникова Е. В., Горбунов В. Б., Шаповалов А. Н. и др. Экспериментальные исследования магнезиальных агломератов с использованием флюса на основе силиката магния // Сталь. 2018. № 1. С. 2–5.
28. Shapovalov A. N., Ovchinnikova E. V., Gorbunov V. B. et al. The effect of the composition of magnesia flux on the sinter structure and properties // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 625. 012009.
29. Шаповалов А. Н., Овчинникова Е. В., Горбунов В. Б. Использование магнезиальных флюсов Халиловского месторождения при производстве агломерата // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 7. С. 548–556.
30. Wang R., Zhang J., Liu Z. et al. Interaction between iron ore and magnesium additives during induration process of pellets // Powder Technology. 2020. Vol. 36. P. 894–902