<?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">blackmet</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestiya. Ferrous Metallurgy</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-0797</issn><issn pub-type="epub">2410-2091</issn><publisher><publisher-name>National University of Science and Technology "MISIS"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17073/0368-0797-2017-3-181-186</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">blackmet-1036</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>МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>METALLURGICAL TECHNOLOGIES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>О МЕХАНИЗМЕ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ МЕТАЛЛА И ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА В ДУГОВОЙ ПЕЧИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>MECHANISM OF METAL DECARBURIZATION AND FORMATION OF CARBON OXIDE IN AN ARC FURNACE</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Меркер</surname><given-names>Э. Э.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Merker</surname><given-names>E. E.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Доктор технических наук, профессор кафедры «Металлургия и металловедение»</p><p>(309516, Белгородская обл., Старый Оскол, микрорайон Макаренко, 42)</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dr. Sci. (Eng), Professor of the Chair "Metalluigy and Metallography "</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Черменев</surname><given-names>Е. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chermenev</surname><given-names>E. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Кандидат технических наук</p><p>(309516, Белгородская обл., Старый Оскол, микрорайон Макаренко, 42)</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Сand. Sci. (Eng.)</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Степанов</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Stepanov</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Аспирант кафедры «Металлургия и металловедение»</p><p>(309516, Белгородская обл., Старый Оскол, микрорайон Макаренко, 42)</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Postgraduate of the Chair "Metalluigy and Metallography"</p></bio><email xlink:type="simple">viktorl990_31@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова, филиал НИТУ МИСиС</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Stary Oskol Technological Institute of National University of Science and Technology “MISiS”</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2017</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>31</day><month>03</month><year>2017</year></pub-date><volume>60</volume><issue>3</issue><fpage>181</fpage><lpage>186</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Степанов В.А., 2017</copyright-statement><copyright-year>2017</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Степанов В.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Merker E.E., Chermenev E.A., Stepanov V.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" 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://fermet.misis.ru/jour/article/view/1036">https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1036</self-uri><abstract><p>Предложена математическая модель процесса обезуглероживания при непрерывной подаче окатышей и использовании топлив- но-кислородных горелок с учетом изменения по ходу плавки окисленности шлака и распределения кислорода на окисление компонентов расплава. Алгоритм и программу предложенной модели можно использовать для расчета управляемого окислительного рафинирования при электроплавке железорудных металлизованных окатышей в ванне дуговой печи. Рассмотрены рассчитанные по модели кривые составляющих процесса обезуглероживания металла, окисленности шлака и скорости нагрева металла от обезуглероживания в течение периода плавки стали до достижения конечной массы металла в ванне 150-т дуговой сталеплавильной печи при разных расходах окатышей и постоянного количества кислорода топливно-кислородных горелок на плавку. Данные подтверждают решающий вклад кислорода от топливно-кислородных горелок в обезуглероживание расплава. Общий вид кривых изменения составляющих процесса обезуглероживания совпадает с литературными и опытными данными. Это обстоятельство позволяет осуществлять эффективное управление электрическими параметрами электроплавки (током в электродах, ступенями напряжения и др.), что обеспечивает максимальное излучение электрических дуг на поверхность металла и шлака. Таким образом, подача кислорода через топливно-кислородные горелки позволяет реализовать технические решения по электроплавке окатышей в зоне высоких температур печи. При этом потоки окатышей, сыпучих материалов и газовых смесей концентрируются в области влияния электрических дуг на поверхности расплава, где процессы нагрева и плавления осуществляются с более высокими скоростями, чем во всех известных способах загрузки железорудных металлизованных окатышей в агрегат, что позволяет достигнуть более высоких технико-экономических и энерго-технологических показателей плавки металлизованных окатышей.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The paper presents a mathematical model of decarburization process with continuous supply of pellets and using fuel-oxygen burners subject to changes of slag oxidation and oxygen distribution on the of melt components oxidation during the melting. The algorithm and program of the proposed model can be used to calculate the controlled oxidative refining at electric melting of metalized pellets in an arc furnace bath. The article considers calculated by the model curves of the process components of metal decarburization, slag oxidation and the rate of steel heating from decarburization during the period of steel melting to achievement of the final metal weight in the bath of 150-t EAF at different consumption of pellets and constant supply of oxygen by fuel-oxygen burners at the melting. The data confirm the decisive contribution of oxygen from fuel-oxygen burners in the melt decarburization. General view of the curves of changes of the decarburization process components coincides with the literature and experimental data. This makes it possible to exercise effective control of electric parameters of electric melting (with electrodes current, voltage steps, etc.), providing maximum radiation of electric arcs on the surface of metal and slag. Thus, the oxygen flow through the fuel-oxygen burner allows to realize technical solutions for the electric melting of pellets in high temperature zone of the furnace. The flow of pellets, granular materials and gas mixtures are concentrated in the influence zone of electric arcs on the surface of the melt, where the processes of heating and melting of pellets are made with higher speeds than all the blown methods of loading of metalized pellets into the unit, allowing you to achieve higher technical, economic and energy-technological parameters of metallized pellets melting.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>энергосбережение</kwd><kwd>дуговая печь</kwd><kwd>электроплавка стали</kwd><kwd>металлизованные окатыши</kwd><kwd>обезуглероживание</kwd><kwd>скорость нагрева</kwd><kwd>окисленность шлака</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>energy efficiency</kwd><kwd>electric arc furnace</kwd><kwd>electric melting of steel</kwd><kwd>metalized pellets</kwd><kwd>decarburization</kwd><kwd>heating rate</kwd><kwd>slag oxidation</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">Бартенева О.П., Меркер Э.Э. Исследование процессов нагрева и обезуглероживания металла в 150-т дуговой печи с переменной массой ванны // Изв. вуз. Черная металлургия. 2001. № 9. С. 65-66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Barteneva O.I., Merker E.E. Research of processes of heating and decarburization of the metal in 150-t electric arc furnace with a variable bath's mass. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2001, no. 9, pp. 65-66. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Белковский А.Г., Филиппов С.Ф., Кац Я.Л. Оптимальное содержание углерода в шихте ДСП // Металлург. 2012. № 11. С. 31 -37.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Belkovskii A.G., Filippov S.F., Kats Ya.L. Optimum content of carbon in the charge of an EAF. Metalluigist. 2013, vol. 56, no. 11-12, pp. 810-816.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - 544 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bigeev A.M., Bigeev V.A. Metallurgiya stali. Teoriya i tekhnologiya plavki stali [Metallurgy of steel. Theory and technology of steel melting], Magnitogorsk: MGTU, 2000, 544 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гугля В.Г. Горение углерода в шлаковом расплаве // Изв. вуз. Черная металлургия. 2006. № 1. С. 9 - 13.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Guglya V.G. Combustion of carbon in the slag melt. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2006, no. 1, pp. 9-13. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Копцев В.В., Казаков О.В., Горбулин В.И. Физическое моделирование аэродинамики сопла горелочного устройства с центральным телом // Металлург. 2007. № 8. С. 81 - 82.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Koptsev V.V., Kazakov O.V., Gorbulin V.N. Physical modeling of the nozzle aerodynamics of a burner with a central body. Metallurgist. 2007, vol. 51, no. 7-8, pp. 469—471.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лапшин И.В. Автоматизация технологических процессов дуговой сталеплавильной печи. - М.: ООО «Квадратум», 2000. -280 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lapshin I.V. Avtomatizatsiya tekhnologicheskikh protsessov dugovoi staleplavil’noi pechi [Automation of technological processes in electric arc furnace], Moscow: ООО “Kvadratum”, 2000, 280 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю. Способы интенсификации плавки в дуговых печах // Электрометаллургия. 2005. № 9. С. 2 - 6.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gudim Yu.A., Zinurov I.Yu. Ways of melting intensification in arc furnaces. Elektmmetallurgiya. 2005, no. 9, pp. 2-6. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Деревянченко И.В., Лозин Г.А., Шумахер Е. А. и др. Совершенствование условий энергосбережения электросталеплавильного производства // Сталь. 2005. № 1. С. 45 - 50.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Derevyanchenko I.V., Lozin G.A., Shumakher E.A., Shumakher E.E., Kucherenko O.L. Improved power supply for electrosmelting. Steel in Translation. 2005, vol. 35, no. 1, pp. 19-25.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Киселев АД., Зинуров И.Ю., Макаров Д.И. и др. Эффективность применения газокислородных горелок в современных дуговых сталеплавильных печах // Металлург. 2006. № 10. С. 60-62.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kiselev A.D., Zinurov I.Yu., Makarov D.N., Mamenko Yu.F., PiginS.N. Effectiveness of using oxygen-gas burners in modern arc steelmaking furnaces. Metallurgist. 2006, vol. 50, no. 9-10, pp. 529-533.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лозин Г.А., Шумахер Э.А., Шумахер Э.Э. и др. Эффективность рассредоточения дутья при интенсификации сталеплавильного процесса // Металлург. 2004. № 12. С. 47 - 50.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lozin G.A., Shumakher E.A., Shumakher E.E., Derevyanchenko I.V., Kuznetsov A.V. Effectiveness of dispersing the blow to speed up the steelmaking operation. Metallurgist. 2004, vol. 48, no. 11-12. pp. 593-596.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Макаров А.И. Теория и практика теплообмена в электродуговых и факельных печах, топках, камерах сгорания. - Тверь: ТГТУ 2007.- 184 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makarov A.N. Teoriya i praktika teploobmena v elektrodugovykh I fakel 'nykh pechakh, topkakh. kamerakh sgoraniya [Theory and practice of heat exchange in electric arc and torch furnaces, fire chambers, combustion chambers], Tver: TGTU, 2007, 184 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Меркер Э.Э., Черменев Е.А. Математическая модель обезуглероживания металла при электроплавке железорудных окатышей в дуговой печи // Сталь. 2014. № 3. С. 28 - 33.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Merker E.E., Chermenev E.A. Mathematical model of metal decarburization at electric melting of iron ore pellets in an arc furnace. Stal'. 2014, no. 3, pp. 28-33. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Степанов В.А. Энергосберегающий режим электроплавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи // Электрометаллургия. 2015. № 2. С. 2 - 7.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Merker E.E., Chermenev E.A., Stepanov V.A. Power saving mode of electric melting of metallized pellets in the bath of arc furnace. Elektrometallurgiya. 2015, no. 2, pp. 2-7. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 2567424 РФ. Способ плавки стали из железорудных металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи / Э.Э. Меркер, Е.А. Черменев, В.А. Степанов и др.; опубл. 10.11.2015. Бюл. №31.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Merker E.E., Chermenev E.A., Stepanov V.A., Kiseleva N.A., Gracheva I.Yu. Sposob plawki stali iz zhelezorudnykh metallizovannykh okatyshei v dugovoi staleplavilnoi pechi [Method of steel melting from iron ore metallized pellets EAF], Patent RF no. 2567424. Published 10.11.2015. Byulleten'izobretenii. 2015, no. 31. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Падерин С.Н., Падерин Е.П. Термодинамика и расчеты процесса глубокого обезуглероживания стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2005. № 10. С. 19 -24.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Paderin S.N., Paderin E.P. Thermodynamics and calculations of deep decarburization process of steel. Izvestiya lUZov Chernaya metalluigiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2005, no. 10, pp. 19-24. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Падерин С.Н., Падерин П.С., Кузьмин И.В. Термодинамическое моделирование окислительных процессов при обезуглероживании стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2003. № 5. С. 6 - 11.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Paderin S.N., Paderin P.S., Kuz'min I.V. Thermodynamic modeling of oxidative processes at steel decarburization. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2003, no. 5, pp. 6-11. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Падерин С.Н., Филиппов В.В. Теория и расчеты металлургических систем и процессов. - М.: МИСиС, 2002. - 333 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Paderin S.N., Filippov V.V. Teoriya i raschety metallurgicheskikh sistem i protsessov [Theory and calculations of metallurgical systems and processes], Moscow: MISiS, 2002, 333 p. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хмелева С.Л., Падалко А.Г. Математическое моделирование процесса обезуглероживания в электродуговой печи // Тр. Всероссийской науч.-практич. конф. «Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии». -Новокузнецк: СибГИУ 2011. С. 347-355.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khmeleva S.L., Padalko A.G. Mathematical modeling of the decarburization process in an electric arc furnace. In: Tr. Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii "Modelirovanie, pmgrammnoe obespechenie i naukoemkie tekhnologii v metallurgii" 2011 g, Novokuznetsk [Proceedings of the All-Russian scientific-practical conference “Modeling software and high technologies in the industry”. 2011. Novokuznetsk], Novokuznetsk: SibGIU, 2011, pp. 347-355. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черняховский Б.П., Кручинин А.М., Смоляренко ВД. Энергетические преимущества электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты // Электрометаллургия. 2005. № 6. С. 18 -24.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chernyakhovskii B.P., Kruchinin A.M., Smolyarenko V.D. Energy benefits of electric steel melting with continuous charge supply. Elektrometalluigiya. 2005, no. 6, pp. 18-24. (In Russ.).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Logar V., Dovzan D., Skrjanc I. Mathematical Modeling and Experimental Validation of an Electric Arc Furnace // ISIJ international. 2011. Vol. 51. No. 3. P. 382 - 391.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Logar V., Dovzan D., Skrjanc I. Mathematical modeling and experimental validation of an electric arc furnace. ISIJ international. 2011, vol. 51, no. 3, pp. 382-391.</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>
