Модели и алгоритмы обработки информации в системе оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Степанов, Виктор Александрович

• Степанов, Виктор Александрович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Степанов, Виктор Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ СТАЛИ ПРИ ДОЖИГАНИИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ В ДУГОВОЙ ПЕЧИ

1.1 Анализ существующих моделей, методов и средств оценки технологических параметров плавки стали при дожигании отходящих газов

в дуговой печи

1.2 Характеристика процесса плавки стали в дуговой печи как объекта

21

системы оценки и контроля

1.3 Определение требований к математическому и информационному обеспечению системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи

1.4 Выводы по разделу

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ СТАЛИ ПРИ ЛОКАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННОМ ДОЖИГАНИИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ В ДУГОВОЙ ПЕЧИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО МЕТАЛЛИЗОВАННОГО СЫРЬЯ

2.1 Системный анализ оценки процесса плавки стали в дуговой печи

2.2 Математические модели системы оценки технологических

41

параметров плавки стали в дуговой печи

2.2.1 Модель оценки тепловых потоков в дуговой печи

2.2.2 Модель оценки температурных полей в дуговой печи

2.2.3 Модель оценки технологических параметров плавки стали

67

при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи

локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи

2.4 Надежность результатов оценки технологических параметров

плавки стали в дуговой печи

2.5 Выводы по разделу

3 АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ СТАЛИ ПРИ ЛОКАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННОМ ДОЖИГАНИИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

В ДУГОВОЙ ПЕЧИ

3.1 Алгоритм оценки технологических параметров плавки стали при обезуглероживании в дуговой печи

3.2 Алгоритм оценки технологических параметров плавки стали при

87

локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи

3.3 Алгоритм оценки газодинамических параметров плавки стали в

92

дуговой печи

3.4 Тестирование алгоритмов

3.5 Выводы по разделу

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ СТАЛИ ПРИ ЛОКАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННОМ ДОЖИГАНИИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

В ДУГОВОЙ ПЕЧИ

4.1 Основные функциональные элементы и блоки системы оценки

100

технологических параметров плавки стали в дуговой печи

4.2 Методика настройки алгоритмического обеспечения

4.3 Результаты экспериментальных исследований

4.4 Перспективы применения разработанных моделей и алгоритмов системы оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи

4.5 Выводы по разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Программа оценки технологических параметров плавки

137

стали при обезуглероживании в дуговой печи

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Программа оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой

печи

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Программа оценки газодинамических параметров плавки

151

стали в дуговой печи

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Таблица обозначений программы оценки технологических параметров плавки стали при обезуглероживании в

дуговой печи

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Таблица обозначений программы оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном

дожигании отходящих газов в дуговой печи

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Таблица обозначений программы оценки газодинамических параметров плавки стали в дуговой печи

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и алгоритмы обработки информации в системе оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Процесс плавки стали в дуговой печи является основным способом производства качественных марок стали и обладает большими резервами повышения технико-экономических показателей. При этом существенным недостатком его является высокий вынос из дуговой печи значительного количества оксида углерода, обладающего высоким энергетическим потенциалом, что заметно снижает коэффициент полезного действия дуговой печи и ухудшает экологические показатели производства. Это обстоятельство диктует необходимость развивать научно-технические разработки и опыт передовых металлургических предприятий по дожиганию оксида углерода струями кислорода с применением топливно-кислородных горелок (ТКГ) и кислородной многосопловой фурмы.

Выбору рационального энерготехнологического режима плавки стали в дуговых печах, в последние годы уделяется большое внимание. Процессы плавки в сталеплавильном агрегате связаны с продувкой сталеплавильной ванны кислородом и применением способов автоматического контроля за ходом процесса плавки стали.

Исследования в рассматриваемой области базируются на основах теории моделирования процессов и систем, изложенных в работах Арутюнова В.А., Бухмирова В.В., Крупенникова С.А., Черменева Е.А., Гришина А.А., Бигеева Д.М., Комоловой О.А., Окорокова Б.Н., Шендрикова П.Ю., Копцева В.В., Казакова О.В., Горбулина В.Н., и зарубежных ученых, таких как Kato M., Launder B.E., Logar V., Dovzan D., Skrjanc I. и других.

Исследованиями процессов, связанных с дожиганием отходящих газов в дуговой печи, занимались такие ученые как Карпенко Г.А., Королькова Л.Н., Малахова О.И., Харламов Д.А., Кашакашвили Г., Кашакашвили Б., Кашакашвили

И., Киселев А.Д., Зинуров И.Ю., Макаров Д.Н., Маменко Ю.Ф., Сущенко А.В., Безчерев А.С. и другие.

Вопросам реализации алгоритмов обработки информации в системе оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи посвящены труды Sandham N.D., Jones W.P., Харламова С.Н., Brooks G., McClellan J., Maschamp D. и других.

Процесс плавки стали в дуговой печи осложняется большими погрешностями измерения технологических параметров, а также большой нестационарностью протекающих процессов теплообмена. В этой связи разработка математических моделей и алгоритмов обработки информации в системе оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи является актуальной научно-технической задачей.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является повышение эффективности технологии плавки стали с применением железорудного металлизованного сырья на основе разработанных моделей и алгоритмов обработки информации в системе оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1) выполнить анализ проблемы оценки технологических параметров плавки стали при дожигании отходящих газов в дуговой печи;

2) разработать математические модели системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи при локально распределенном дожигании отходящих газов;

3) разработать алгоритмическое обеспечение системы оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи;

4) провести экспериментальные исследования предложенных моделей и алгоритмов обработки информации в системе оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является система оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи. Предмет исследования - модели и алгоритмы обработки информации в системе оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы математического и компьютерного моделирования, теоретические основы металлургической теплотехники, основы теории построения алгоритмов и программ, системного анализа.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны новые математические модели системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи, позволяющие определять требуемый температурный режим в условиях нестационарности протекающих процессов плавки.

2. Разработан и предложен новый метод оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи.

3. Разработано алгоритмическое обеспечение системы оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи, включающее:

- алгоритм оценки технологических параметров плавки стали при обезуглероживании в дуговой печи;

- алгоритм оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи;

- алгоритм оценки газодинамических параметров плавки стали в дуговой

печи.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что реализация разработанных теоретических положений позволила:

- повысить коэффициент дожигания отходящих газов до 95% в зоне плавления железорудных металлизованных окатышей за счет применения

предложенных моделей системы оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи;

- увеличить коэффициент использования тепла от дожигания отходящих газов до 90% с помощью разработанного алгоритмического обеспечения системы оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов;

- учитывать влияние технологических параметров на процессы плавки железорудных металлизованных окатышей с применением разработанного метода оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи;

- разработать программное обеспечение, позволяющее программно реализовать алгоритмы системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи.

Реализация результатов работы. Диссертационное исследование выполнялось в Старооскольском технологическом институте им. А.А. Угарова (филиала) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" с 2012 по 2017 гг. Разработанные модели и алгоритмы обработки информации прошли экспериментальную проверку на "Оскольском электрометаллургическом комбинате".

Результаты исследования переданы для внедрения на АО "ОЭМК". Предложенные алгоритмы обработки информации используются в учебном процессе на кафедре "Металлургия и металловедение им. С.П. Угаровой" Старооскольского технологического института научно-исследовательского университета "МИСиС" в содержании дисциплин "Информационные технологии и автоматизация в металлургии" и "Моделирование процессов и объектов в металлургии" для студентов направления подготовки бакалавров 09.03.02 "Информационные системы и технологии".

Соответствие паспорту специальности. Проблематика, рассмотренная в диссертации, соответствует пункту 4 паспорта специальности 05.13.01 -

"Системный анализ, управление и обработка информации (в металлургии)" (п. 4. Разработка методов и алгоритмов решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации).

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях "Моделирование и наукоёмкие информационные технологии в технических и социально-экономических системах"(Новокузнецк, 2016), XVII Международной конференции "Современные проблемы электрометаллургии стали" (Челябинск, 2017), Всероссийской научно-практической конференции "Череповецкие чтения - 2014" (Череповец, 2014), II Международной научно-технической конференции «Энергетические системы» (Белгород, 2017).

Публикации. Материалы диссертации изложены в 41 работе, из них 18 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований и 6-и приложений. Работа содержит 158 страниц, 45 рисунков, 5 таблиц.

В первом разделе проведен анализ существующих моделей, методов и средств оценки технологических параметров плавки стали при дожигании отходящих газов в дуговой печи, рассмотрены характеристики процесса плавки стали как объекта системы оценки и контроля, определены требования к математическому и информационному обеспечению системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи.

Во втором разделе дано концептуальное описание системы оценки технологических параметров плавки стали с помощью системной модели, включающей следующие подмодели: модель оценки тепловых потоков в дуговой печи, модель оценки температурных полей, модель оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи, а также разработан метод оценки технологических

параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи.

В третьем разделе разработаны алгоритмы системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи, а именно: алгоритм оценки технологических параметров плавки стали при обезуглероживании в дуговой печи, алгоритм оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи, алгоритм оценки газодинамических параметров плавки стали в дуговой печи.

В четвертом разделе представлены основные функциональные элементы и блоки системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи, предложена методика настройки алгоритмического обеспечения, приведены результаты экспериментальных исследований, а также показаны перспективы применения разработанных моделей и алгоритмов системы оценки технологических параметров плавки стали при локально распределенном дожигании отходящих газов в дуговой печи.

Заключение содержит краткое описание основных результатов диссертационной работы.

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ СТАЛИ ПРИ ДОЖИГАНИИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ В ДУГОВОЙ ПЕЧИ

1.1 Анализ существующих моделей, методов и средств оценки технологических параметров плавки стали при дожигании горючих газов в дуговой печи

Наиболее важной технологией производства качественных марок сталей, на сегодняшний день, является процесс плавки стали в дуговой печи [1]. Технология производства стали, без выбора рационального дутьевого режима в дуговой печи, в большинстве случаев, не обеспечивает выпуск продукции, удовлетворяющий требованиям стандартов. Поэтому современное развитие процесса плавки стали на металлургических предприятиях основано на дожигании оксида углерода струями кислорода с применением топливно-кислородных горелок и кислородной многосопловой фурмы в дуговой печи [2, 3].

Дожигание горючих газов в дуговой печи становится важной и неотъемлемой частью технологического процесса во многих производственных цехах [4]. В результате дожигания СО над шлаком выделяется большое количество тепла, использующегося для дополнительного нагрева и плавления металла в сталеплавильном агрегате.

В электросталеплавильных агрегатах черной металлургии широкое применение имеют водоохлаждаемые конструктивные элементы, работающие в ванне расплава, что позволяет значительно улучшить эксплуатацию агрегатов, ускорить технологический процесс плавки стали. Однако эти элементы находятся в весьма тяжелых условиях работы, поэтому дожигание отходящих газов не

позволяет выявить особенности поведения углерода при совмещении процессов нагрева и плавления окатышей в дуговой печи.

Дожигание отходящих газов способствует значительному снижению энергетических затрат на производство стали и облегчению условий работы дуговой печи. На рисунке 1.1 показывается общеизвестная схема автоматического контроля скорости загрузки железорудного металлизованного сырья (ЖМС) в дуговую печь, действующая на 150-тонной дуговой печи в электросталеплавильном цехе акционерного общества "Оскольский электрометаллургический комбинат" (АО "ОЭМК").

Рисунок 1.1. Общеизвестная схема автоматического контроля скорости загрузки железорудного металлизованного сырья (ЖМС) в дуговую печь: 1 -бункер; 2 - трансформатор; 3 - счетчик расхода электроэнергии; 4 - дуговая печь; 5 - информационный блок; 6 - автоматическая корректировка удельной скорости загрузки; 7 - поправка на холостой ход; 8 - регулятор скорости вращения; 9 -записывающий прибор; 10 - регулятор мощности; 11 - регулятор удельной скорости загрузки; 12 - регулятор скорости загрузки; 13 - счетчик расхода железорудного металлизованного сырья [5].

Основным косвенным критерием качества процесса плавки стали в дуговой печи является температура металла (шлака), которая должна превышать температуру ликвидуса на 50 К и более. На АО "ОЭМК" технология выплавки стали в 150-тонной дуговой печи предусматривает использование в металлошихте 30 % ^ 35 % стального лома и 65 % ^ 70 % ЖМС, загружаемых непрерывно, что обеспечивает возможность одновременной подачи в дуговую печь окатышей двух классов: с низким и высоким содержанием углерода.

Результаты исследования авторами [6, 7] свидетельствуют о том, что применение кислородных многосопловых фурм обеспечивает высокий коэффициент полезного действия дожигания Псодож, %, над сталеплавильной ванной (до 80 %), но в случае погружения струй в шлак этот показатель несколько снижается (примерно в 2 раза). Причем, если струи кислорода, в которых идут процессы дожигания СО, располагаются над шлаком и вдали от поверхности продуваемой ванны, то, несмотря на высокие показатели коэффициента дожигания, термический к.п.д. теплопередачи пт, %, к ванне жидкого металла будет низким. С другой стороны, если струи дожигания СО достигают сталеплавильной ванны и внедряются в жидкий металл, то в этом случае существенно снижается коэффициент дожигания СО.

В этой связи представляется важным проведение исследования аэродинамики наклонных газовых струй с изучением их траектории при взаимодействии со встречным потоком отходящих газов [8]. Причем закрученный поток кислорода на выходе из фурмы встречается с потоком горючих газов из сталеплавильной ванны печи в пространстве между сводом и стенами дуговой печи. В результате массообменного взаимодействия отходящих газов и газообразного кислорода, образуется факел дожигания с выделением тепла от дожигания газов в сторону поверхности ванны сталеплавильного агрегата, а образующиеся газы после дожигания, уносятся в газоход с газоотводящим трактом.

В сталеплавильном производстве существуют различные виды дополнительных неэлектрических источников тепла [9]. К ним прежде всего

следует отнести:

- окисление газообразным кислородом углерода шихты и некоторых других компонентов, в первую очередь кремния;

- применение в шихте электропечей до 50 % жидкого чугуна;

- подача кислорода только через топливно-кислородные горелки.

Последний способ является в настоящее время наиболее распространенным.

Однако тепловой эффект, в первую очередь, определяется уменьшением времени плавления, повышением температуры, увеличением производительности дуговой печи и снижением расхода электроэнергии, а не увеличением расхода кислорода.

Использование дожигания отходящих газов в дуговой печи позволяет добиться следующих результатов [10]:

1. Ускоряется наводка шлака в ванне дуговой печи.

2. Обеспечивается высокий коэффициент дожигания СО до СО2.

3. Уменьшаются выбросы металла.

4. Ускоряются процессы нагрева и плавления железорудных металлизованных окатышей.

Дожигание отходящих газов может быть осуществлено только при высоком уровне автоматизации процесса. Использование вычислительных ресурсов позволяет реализовать математические модели и алгоритмы обработки информации, оценить технологические параметры по косвенным показателям и представить данные в удобном для персонала виде [11]. Как правило, исследования носят чисто прикладной характер и имеют отношение к конкретному агрегату.

Построение системы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи имеет ряд особенностей и специфических проблем, так как в данном случае объектом оценки является техническая система.

Современные технические системы приближаются к такому уровню сложности, когда их свойства не сводятся к простой сумме свойств отдельных компонент. При объединении компонент в систему могут возникать качественно

новые свойства, которые не могут быть установлены на основе анализа средством анализа свойств компонент.

Разрабатываемые математические модели систем должны быть нечувствительны к большим помехам и погрешностям измерений, легко адаптироваться к часто меняющимся условиям плавки в дуговой печи. Отсюда возникает необходимость разработки методов, учитывающих неопределенность исходных данных при решении задач оценки технологических процессов. Все эти методы можно было бы разделить на две основные группы:

1. Подавление влияния неточной информации с дальнейшим использованием обычных алгоритмов.

2. Переход при наличии неточной информации на специальные алгоритмы (стохастические, нечеткие, интервальные).

Теплофизические процессы, протекающие в дуговой печи без дожигания отходящих газов, не позволяют в полной мере при построении математической модели использовать методы оценки технологических параметров плавки стали в дуговой печи, разрабатываемые в энергетике. Поэтому для получения более точных и надежных результатов многие исследователи прибегают к построению математических моделей с применением дожигания отходящих газов в дуговой печи.

В дуговой печи протекают несколько видов теплообменных процессов:

1) Теплоотдача излучением и конвекцией;

2) Теплообмен между жидким расплавом и железорудными металлизованными окатышами.

Для анализа плавления лома или железорудного металлизованного сырья в расплаве дуговой печи представляется возможным применять математическую модель с использованием следующих уравнений:

от дх хдх

при краевых условиях:

в период намерзания корочки металлизованного окатыша:

t(r,r) = ç; «x,o) = t0, (1.2)

«['p W - ip™ ] = л ^^ - p{cP [ip (Г) - /p™ ]+Q„ s ( ! 3}

в период нагрева поверхности скрапа или металлизованного сырья до температуры плавления:

t(x,0) = п(х); dt(0,r)/dx = 0, (1.4)

(1.5)

дх

в период плавления:

t(x,0) = ç>2(x); t(r,r) = t™, (1.6)

«[îp = (1.7)

от дх

где a - коэффициент температуропроводности скрапа или железорудного

2

M

металлизованного, —

с

Вт

а - коэффициент теплопередачи конвекцией к поверхности скрапа,

м2 - К

Я и г - начальный и текущий радиусы металлизованного сырья, м;

л л. л. Вт

А - коэффициент теплопроводности,-;

м ■ К

кг

р - плотность скрапа, —;

м

ср - теплоемкость расплава, ^^;

Qпл - теплота плавления расплава, ^^;

кг

¿пов.ок. - температура поверхности скрапа или железорудного металлизованного сырья, К;

ф1(х) и ф2(х) - функции распределения температуры в куске плавящегося скрапа или окатыша в конце расплавления корочки и при достижении его поверхностью температуры ?плок.

При плавке стали в дуговых печах в качестве дополнительных источников энергии широко используют топливно-кислородные горелки, которые

располагаются на своде, стенах или вводят через рабочее окно печи. Кроме того, получает все большее распространение предварительный подогрев шихты на отдельных установках с помощью горелок или за счет использования тепла отводимых от печей газов [12, 13].

Современный технологический процесс плавки стали в дуговой печи предусматривает проведение в окислительный период интенсивной продувки сталеплавильной ванны кислородом [14, 15]. В большей части случаев продувка начинается еще до полного завершения расплавления шихты. В период продувки концентрация СО и СО2 резко увеличивается, достигая максимальных значений: 15 % ^ 20 % СО и 10 % ^ 23 % СО2, а содержание О2 может доходить до 18 %. При этом полное дожигание в рабочем пространстве СО, выделяющегося из сталеплавильной ванны, уже не обеспечивается, и СО поступает в газоотводящий тракт.

Газообразный кислород атмосферного воздуха и дутья, попадая в расплав, взаимодействует с оксидом железа согласно следующей реакции:

0,5(^2} + 2(ЕеО) = (^Оз) (1.8)

Масса образующегося диоксида железа (Ее2О3) возрастает за счет ввода в дуговую печь присадок твердого окислителя (окисленных окатышей) в период расплавления. Диоксид железа взаимодействует с железом, растворившемся в шлаке, и с железом на границе раздела шлак-металл по реакции:

(^Оз) + [Ее] = 3(ЕеО) (1.9)

Образование диоксида железа (Ее2О3) способствует первой стадии процесса окисления. Далее оксид железа, диффундируя к границе шлак-металл, передает металлу кислород [О], который реагирует с углеродом. Это вторая стадия процесса окисления углерода или процесс "кипения":

(ЕеО) = [Ее] + [О]; [С] + [О] = [СО]; [С] + 2[О] = (СО2}. (1.10)

Анализ имеющихся опытных данных авторов [16] показывает, что при продувке металла кислородом в зоне взаимодействия струй дутья с жидким расплавом наблюдается существенное переокисление металла, т.е. а0-А[0]-^тах, где Л[О] = {[О]ф - [О]р}; а0 - активность кислорода в металле; [О]ф и [О]р -

фактическая и равновесная концентрации кислорода в металле, %.

Источником тепла в дуговой печи является также электрическая дуга, возникающая между электродами и твердой шихты [17, 18]. Электрическая дуга служит средством передачи электрической энергии через слой ионизированных газов или паров веществ, находящихся в дуговой печи. Температура дуги превышает 3000 °С. Поскольку дуговые печи, главным образом, питаются переменным током, то в течение каждого полупериода в электрической печи меняются местами анод и катод, а напряжение и сила тока достигают максимума. Мощность дуги Рд, Вт, следовательно, мощность, которая может быть передана нагреваемому металлу, в соответствии с известным выражением для активной мощности, потребляемой из сети рА=У1з - и • / • соъср, является справедливым для трехфазной цепи, определяется величиной питающего напряжения (вторичное напряжение печного трансформатора) и силой тока дуги. Величина силы тока I, А, при неизменном вторичном напряжении и, В, зависит от электрического сопротивления "короткой" сети. Изменяя длину дуги, можно регулировать силу тока дуги. В течение плавки стали регулируют оба показателя, а именно величину питающего напряжения и силу тока дуги [19, 20].

Еще одним немаловажным фактором в процессе плавления железорудных металлизованных окатышей является образование пенистого шлака [21, 22], которое обусловливается развитием реакции обезуглероживания в сталеплавильной ванне дуговой печи, а также стабилизирующим действием на пену некоторых факторов, повышающих прочность шлаковой пленки, ограничивающих размер пузыря и увеличивающих пребывание его в шлаке. К ним относятся наличие в шлаке мелких огнеупорных частичек, отсутствие значительного выделения крупных пузырей СО из ванны, разрушающих пену. Последний фактор определяет время существования пены.

При плавлении металлизованных окатышей с непрерывной их загрузкой в дуговую печь, особенно при пониженных температурах сталеплавильной ванны, присутствуют все факторы, способствующие образованию пены и стабилизирющие ее: расположение фронта обезуглероживания в шлаке, развитая

пористая структура железорудных металлизованных окатышей, способствующая формированию мелких пузырей СО, наличие в шлаке дисперсных частичек сажи, отделяющихся с поверхности окатышей или извести [23, 24].

Работа с пенистым шлаком возможна лишь в сравнительно узком диапазоне скоростей загрузки железорудных металлизованных окатышей и подводимой электрической мощности. При высоких скоростях загрузки такой режим переходит в режим плавления с накоплением окатышей на зеркале ванны и гашению пены в результате снижения температуры шлака, контактирующего со слоем холодных окатышей.

Содержание в шлаке (MgO), влияющего на вязкость шлака и стойкость огнеупоров в шлаковой зоне, должно быть в пределах 7 % ^ 10 %. При содержании > 10 % (MgO) шлак имеет тенденцию приваривания к откосам и подине, что приводит к зарастанию сталеплавильной ванны и уменьшению ее объема.

Увеличение содержания (ЕеО) в шлаке снижает температуру его плавления и повышает жидкоподвижность. При этом уменьшается стойкость футеровки. Для получения требуемой активности (ЕеО) и обеспечения получения вспененного шлака рекомендуется поддерживать основность шлака (СаО1БЮ2) = 2. Содержание (MgO) в шлаке в пределах 7 % ^ 10 % можно обеспечить присадкой доломита.

На дуговой печи регулирование шлакового режима плавки в основном сводится к изменению основности и количества шлака. Количество извести на этапе расплава лома берется из расчета 35 кг ^ 50 кг на тонну. Ход химических реакций в сталеплавильной ванне происходит путем изменения температуры, концентрации элементов, кислорода, химического состава шлака, а также соотношения масс шлака и металла [25, 26].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Степанов, Виктор Александрович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Деревянченко И.В. Совершенствование условий энергосбережения электросталеплавильного производства / И.В. Деревянченко // Сталь. - 2005. -№1. - С. 45 - 50.

2. Полетаев В.П., Шнееров Я.А., Яновский И.Я. Организация многоструйной продувки сталеплавильной ванны кислородом / В.П. Полетаев, Я.А. Шнееров, И.Я. Яновский // Известия АН СССР. Металлы. - 1973. - №5. - С. 5 - 12.

3. Зайвый А.Н. и др. Оценка использования фурм при продувке / А.Н. Зайвый и др. // ОАО "Черметинформация". Бюл. "Черная металлургия". - №3. - С. 59 - 60.

4. Кочнов М.Ю., Шульц Л.А., Кочнов Ю.М. Повышение эффективности дожигания и охлаждения технологических газов крупнотоннажных дуговых сталеплавильных печей / М.Ю. Кочнов, Л.А. Шульц, Ю.М. Кочнов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2009. - №2. - С. 49 - 55.

5. Фомин А.М., Хохлов О.А., Ледовской В.М. Интенсификация процесса выплавки стали на ОЭМК / А.М. Фомин, О.А. Хохлов, В.М. Ледовской // Сталь. -1988. - №1. - С. 40-43.

6. Лозин Г.А., Шумахер Э.А. и др. Эффективность рассредоточения дутья при интенсификации сталеплавильного процесса / Г.А. Лозин, Э.А. Шумахер и др. // Металлург. - 2014. - №12. - С. 47 - 50.

7. Кожухов А.А., Ткачев А.С., Рябинин И.В. Система управления температурным режимом дуговой сталеплавильной печи, работающей с непрерывной загрузкой металлизованных окатышей и вспениванием печного шлака / А.А. Кожухов, А.С. Ткачев, И.В. Рябинин // Металлург. - 2012. - №1. - С. 34 - 38.

8. Escudier M.P. Aerodinamics of a burning turbulent gas set in a crossblaw / M.P. Escudier // Combustion Science and Technology. - 1972. - PP. 293 - 297.

9. Steward F.R. Prediction of the Height of Turbulent diffusion Buoyant Flames / F.R. Steward // Combustion Science and Technology. - 1970. - PP. 203 - 208.

10. Смирнова Е.Ю. Использование тепла отходящих газов в дуговой сталеплавильной печи / Е.Ю. Смирнова // Электрометаллургия. - 2003. - №10. - С. 14 - 19.

11. Хмелева С.Л., Падалко А.Г. Математическое моделирование процесса обезуглероживания в электродуговой печи / С.Л. Хмелева, А.Г. Падалко // Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии: Труды Всероссийской научно - практической конференции. -Новосибирск, 2011. С. 347 - 355.

12. Сосонкин О.М. Уменьшение угара металла при выплавке стали в высокомощных дуговых печах / О.М. Сосонкин // Сталь. - 2008. - №8. - С. 40 - 42.

13. Черняховский Б.П., Кручинин А.М., Смоляренко В.Д. Энергетические преимущества электроплавки стали с непрерывной загрузкой шихты / Б.П. Черняховский, А.М. Кручинин, В.Д. Смоляренко // Электрометаллургия. - 2005. -№6. - С. 18 - 24.

14. Pourahmadi F., Humphrey J.A.C. Modeling solid-fluid turbulent flows with application to predicting erosive wear / F. Pourahmadi, J.A.C. Humphrey // Phys. -Chem. Hedrodynamics. - 1983. - No. 3. - Vol. 4. - PP. 293 - 297.

15. Меркер Э.Э. Интенсификация перемешивания сталеплавильной ванны / Э.Э. Меркер // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1999. - №11. - С. 28 - 31.

16. Нейгебауэр Г.О., Дмитриенко В.И., Борщевская Г.Л., Музалев Д.В. Состав газовой фазы в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи / Г.О. Нейгебауэр, В.И. Дмитриенко, Г.Л. Борщевская, Д.В. Музалев // Сталь. - 1987. -№5. - С. 38 - 41.

17. Сазонов А.В. Исследование процесса плавки окатышей при дуговом нагреве в печи с полыми электродами с целью энергосбережения : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 / Сазонов Александр Васильевич. - М., 2009. - 198 с.

18. Сазонов А.В., Меркер Э.Э., Гришин А.А. Особенности технологии электроплавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи / А.В. Сазонов,

Э.Э. Меркер, А.А. Гришин // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2008. - №2. -С. 31 - 33.

19. Федина В.В. Разработка энергосберегающего режима плавления металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи с целью повышения эффективности производства : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 / Федина Виктория Викторовна. - М., 2003. - 198 с.

20. Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Сазонов А.В. Исследование эффективности электроплавки металлизованных окатышей при их непрерывной подаче в ванну дуговой печи / Э.Э. Меркер, Е.А. Черменев, А.В. Сазонов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2012. - №5. - С. 14 - 17.

21. Гугля В.Г. Горение углерода в шлаковом расплаве / В.Г. Гугля // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2006. - №11. - С. 9 - 13.

22. Амелинг Д. и др. Исследование процесса шлакообразования в дуговой печи / Д. Амелинг и др. // Современные проблемы металлургического производства: Труды международной научно-практической конференции. -Волгоград: ВолгГТУ, 2002. С. 18 - 24.

23. Brooks G., McCellan J., Maschamp D. at al. Optimizing Chemical Energy into Electric Arc Furnaces / G. Brooks, J. McCellan at al. // SEAISI Quarterly Journal. -2012. - №4. - PP. 17 - 22.

24. Белковский А.Г., Филиппов С.Ф., Кац Я.Л. Оптимальное содержание углерода в шихте ДСП / А.Г. Белковский, С.Ф. Филиппов // Металлург. - 2012. -№11. - С. 31 - 37.

25. Парсункин Б.Н. и др. Оптимизация электрического режима дуговых печей переменного тока / Б.Н. Парсункин и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2006. - №7. - С. 26 - 30.

26. Frohberg M.G., Mathew P.M. Die Bestimmung thermodynamischer und kinetischer Grossen in Metallschmelzen unter besonderer Berueksichtigung von EMK-Messungen / M.G. Frohberg, P.M. Mathew // Schweiz. Arch. - 1972. - №8. - Bd. 38. -S. 251 - 264.

27. Черменев Е.А. Исследование процессов нагрева и плавления окатышей в ванне дуговой печи с целью повышения энергоэффективности электроплавки стали : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 / Черменев Евгений Александрович. - М., 2014. - 185 с.

28. Фурма для дожигания горючих газов в полости сталеплавильных агрегатов : пат. 2084541 Рос. Федерация : МПК6 C21C 5/48 / В.А. Арутюнов и др. : заявитель и патентообладатель Московский государственный институт стали и сплавов (Технологический университет). - № 95111683 ; заявл. 06.07.1995 ; опубл. 20.07.1997.

29. Киселев А.Д., Зинуров И.Ю., Макаров Д.Н., Маменко Ю.Ф. Пигин С.Н. Эффективность применения газокислородных горелок в современных дуговых сталеплавильных печах / А.Д. Киселев, И.Ю. Зинуров, Д.Н. Макаров, Ю.Ф. Маменко, С.Н. Пигин // Металлург. - 2006. - №10. - С. 60 - 62.

30. Шишимиров М.В. Разработка методов расчета и способов снижения угара металла при выплавке стали в дуговой сталеплавильной печи : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 / Шишимиров Матвей Владимирович. - М., 2003. - 160 с.

31. Цеве Х., Дельман А., Ройтер И. и др. Результаты внедрения системы выявления нарушений в работе фурм / Х. Цеве, А. Дельман, И. Ройтер и др. // Черные металлы. - 2015. - №1. - С. 32 - 36.

32. Wyatt A., Kundrat D., Fuchs H. et. al. Reduction in Energy Consumption through Optimization of Oxygen and Carbon Injection / A. Wyatt, D. Kundrat, H. Fuchs at al. // AISTech Proceedings. - 2009. - №1. - PP. 577 - 584.

33. Способ дожигания горючих газов в рабочем пространстве сталеплавильных агрегатов и устройство для его осуществления : пат. 2081180 Рос. Федерация : МПК6 C21C 5/48 C21C 5/52 / В.А. Арутюнов, А.Я. Стомахин и др. : заявитель и патентообладатель Московский государственный институт стали и сплавов (Технологический университет). - № 95111681 ; заявл. 06.07.1995 ; опубл. 10.06.1997.

34. Денисенко В.М., Фомин А.М. Контроль параметров процесса электроплавки / В.М. Денисенко, А.М. Фомин // Сталь. - 1988. - №6. - С. 28 - 31.

35. Егоров А.В., Никольский Л.Е., Окороков Н.В. Эффективность работы дуговой сталеплавильной печи на трубчатых электродах / А.В. Егоров, Л.Е. Никольский, Н.В. Окороков // Электрометаллургия. - 1962. - №9. - С. 13-18.

36. Kohiani T., Kudo K., Murokami S.// Transaction of the Iron and Steal Institute of Japan. - 1981.- №10.- PP. 431 - 436.

37. Стомахин А.Я., Лопатин О.П. и др. Дожигание отходящих газов и донная продувка кислородом в период расплавления в 100-тонной дуговой печи / А.Я. Стомахин, О.П. Лопатин и др. // Сталь. - 1999. - №2. - С. 27 - 30.

38. Фомин А.М. Особенности автоматизированного управления плавкой в 150-т ДСП / А.М. Фомин // Сталь. - 1995. - №9. - с. 22 - 24.

39. Henrion R., Schleimer F. // Iron and Steelmaker. - 1982. - №11. - V.9. - PP. 48 - 51.

40. Братчиков С.Г., Статников Б.Ш., Волков В.В. и др. Расчет и исследование теплообмена при плавке металлизованных окатышей в дуговых сталеплавильных печах / С.Г. Братчиков, Б.Ш. Статников, В.В. Волков и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1981. - №12. - С. 92 - 95.

41. Меркер Э.Э., Черменев Е.А. Математическая модель распределения тепловых потоков в дуговой печи при формировании электрической дуги в торце трубчатого электрода / Э.Э. Меркер, Е.А. Черменев // Металлург. - 2014. - №10. -С. 32 - 36.

42. Logar V., Dovzan D., Skrjanc I. Mathematical Modeling and Experimental Validation of an Electric Arc Furnace / V. Logar, D. Dovzan, I. Skrjanc // ISIJ International. - 2011. - PP. 382 - 391.

43. Меркер Э.Э., Степанов В.А. Повышение энергоэффективности электроплавки стали путем подачи металлизованного сырья в зону высоких температур через каналы в электродах дуговой печи / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов // ОАО "Черметинформация". Бюл. "Черная металлургия". - 2014. - №1. - С. 41 -49.

44. Нугуманов Р.Ф., Протопопов Е.В., Харлашин П.С., Бакст В.Я. Изучение механизма взаимодействия стального лома с железоуглеродистым расплавом в

диффузионном и тепловом режимах / Р.Ф. Нугуманов, Е.В. Протопопов, П.С. Харлашин, В.Я. Бакст // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2009. - №8. - с. 13 - 16.

45. Способ выплавки стали в дуговой печи : пат. 2476603 Рос. Федерация : МПК51 С21С 5/52 Б27Б 3/10 / Э.Э. Меркер, Г.А. Карпенко : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС". - № 2011123742/02 ; заявл. 14.06.2011 ; опубл. 27.02.2013, Бюл. № 6.

46. Милошевич Х. Численное моделирование процесса дожигания монооксида углерода при верхней продувке сталеплавильного конвертера / Х. Милошевич // Теплофизика и аэромеханика. - 1999. - №2. - Т. 6. - С. 283 - 290.

47. Падерин С.Н., Падерин П.С., Кузьмин И.В. Термодинамическое моделирование окислительных процессов при обезуглероживании стали / С.Н. Падерин, П.С. Падерин, И.В. Кузьмин // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -2003. - №5. - С. 6 - 11.

48. Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю. Способы интенсификации плавки в дуговых печах / Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров // Электрометаллургия. - 2005. - №9. - С. 2 - 6.

49. Свенчанский А.Д., Макаров А.Н. Определение тепловых потоков дуг в сталеплавильных печах / А.Д. Свенчанский, А.Н. Макаров // Электротермия. -1982. - №6. - С. 6 - 8.

50. Меркер Э.Э., Степанов В.А., Крахт Л.Н., Черменев Е.А., Харламов Д.А. О взаимосвязи процессов нагрева, плавления и обезуглероживания окатышей в дуговой печи / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, Е.А. Черменев, Д.А. Харламов // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство: Материалы Двенадцатой Всероссийской научно-практической конференции, с международным участием. - Старый Оскол, 2015. С. 85 - 92.

51. Сургучев Г.Д., Степанова Г.Г. Математическая модель обезуглероживания с учетом процесса в реакционной зоне / Г.Д. Сургучев, Г.Г. Степанова // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1973. - №11. - С. 45 - 48.

52. Magnussen B.F., Hjertager H. On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion / B.F. Magnussen, H. Hjertager // Proc. 16th Int. Symp. on Combustion, 1976. PP. 747 - 750.

53. Меркер Э.Э., Крахт Л.Н., Королькова Л.Н., Черменев Е.А., Степанов

B.А. Исследование процессов нагрева и плавления железорудных окатышей при их подаче в подэлектродное пространство дуговой печи / Э.Э. Меркер, Л.Н. Крахт, Л.Н. Королькова, Е.А. Черменев // Вестник ЧГУ. - 2015. - №6. - С. 26 - 30.

54. Черменев Е.А., Меркер Э.Э., Степанов В.А. Разработка математической модели нагрева и плавления железорудных окатышей в дуговой печи / Е.А. Черменев, Э.Э. Меркер, В.А. Степанов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -2014. - №1. - С. 65 - 69.

55. Малофеев А.Е. Совершенствование технологии выплавки стали в современной дуговой электропечи с использованием математического моделирования : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.02 / Малофеев Алексей Евгеньевич. - М., 2010. - 130 с.

56. Сущенко А.В., Безчерев А.С. Математическое моделирование факела дожигания отходящих газов в полости кислородного конвертера / А.В. Сущенко, А.С. Безчерев // Донецкий национальный технический университет. Научный центр "Металлургия". - 2007. - №9. - С. 53 - 58.

57. Толкунова И.Н., Шакиров К.М., Рыбалкин Е.М. Физическая модель взаимодействия струи газа с жидким металлом и шлако / И.Н. Толкунова, К.М. Шакиров, Е.М. Рыбалкин // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1990. - №4. -

C. 3 - 6.

58. Меркер Э.Э., Степанов В.А., Крахт Л.Н., Харламов Д.А. К вопросу о построении математической модели дожигания горючих газов в дуговой сталеплавильной печи / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, Д.А. Харламов // Моделирование и наукоемкие информационные технологии в технических и социально-экономических системах: Труды IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Новокузнецк, 2016. С. 304 - 309.

59. Меркер Э.Э., Степанов В.А. Исследование энергоэффективности электроплавки стали в дуговой печи / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Энергосбережение. Экология. Новые технологии: Х Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. - Старый Оскол, 2013. С. 286 - 290.

60. Степанов В.А., Меркер Э.Э. Повышение энергоэффективности электроплавки стали путем подачи металлизованного сырья в зону высоких температур / В.А. Степанов, Э.Э. Меркер // Материалы V научно-технической конференции ОАО "ОЭМК" совместно с СТИ им. А.А. Угарова НИТУ "МИСиС".

- Старый Оскол, 2014. С.19 - 20.

61. Федина В.В., Меркер Э.Э., Кочетов А.И. и др. Шлаковый режим при электроплавке металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи / В.В. Федина, Э.Э. Меркер, А.И. Кочетов и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия.

- 2003. - №11. - С. 24 - 26.

62. Копцев В.В., Казаков О.В., Горбулин В.Н. Физическое моделирование аэродинамики сопла горелочного устройства с центральным телом / В.В. Копцев, О.В. Казаков, В.Н. Горбулин // Металлург. - 2007. - №8. - С. 81 - 82.

63. Меркер Э.Э., Федина В.В., Кочетов А.И. и др. Энергосберегающий режим плавки металлизованных окатышей в 150-тонной ДСП / Э.Э. Меркер, В.В. Федина, А.И. Кочетов // Электрометаллургия. - 2003. - №9. - С. 43 - 44.

64. Меркер Э.Э., Крахт Л.Н., Степанов В.А., Ершов Е.В. Разработка метода распределенного режима дожигания горючих газов в дуговой сталеплавильной печи с применением железорудного металлизованного сырья / Э.Э. Меркер, Л.Н. Крахт, В.А. Степанов, Е.В. Ершов // ОАО "Черметинформация". Бюл. "Черная металлургия". - 2018. - №2. - С. 48 - 52.

65. Черменев Е.А., Степанов В.А. Исследование кинетических закономерностей обезуглероживания металла при электроплавке окатышей в дуговой печи / Е.А. Черменев, В.А. Степанов // Вестник ЧГУ. - 2013. - №3. - Т.1. -С. 21 - 26.

66. Меркер Э.Э., Степанов В.А., Крахт Л.Н., Кем А.Ю. Разработка методов и алгоритмов системы оценки параметров режимов обезуглероживания и дожигания горючих газов в дуговой сталеплавильной печи / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, А.Ю. Кем // Вестник ДГТУ. - 2017. - №2. - С. 99 - 107.

67. Евсеев Н.В., Токовой О.К. Метод расчета энерготехнологического режима электроплавки / Н.В. Евсеев, О.К. Токовой // Сталь. - 1998. - №7. - С. 27 -29.

68. Способ регулирования электроплавки железорудных металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи : пат. 2567422 Рос. Федерация : МПК51 С21С 5/52 Б27Б 3/08 / Э.Э. Меркер, Г.А. Карпенко, В.А. Степанов : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС". - № 2014109085/02 ; заявл. 11.03.2014 ; опубл. 10.11.2015, Бюл. № 31.

69. Степанов В.А., Крахт Л.Н., Меркер Э.Э. Разработка метода дожигания горючих газов в дуговой сталеплавильной печи / В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, Э.Э. Меркер // Научно-технический прогресс в черной металлургии: Материалы II Международной научно-технической конференции. - Череповец: ЧГУ, 2015. С. 141 - 144.

70. Федина В.В., Меркер Э.Э., Харламов Д.А. Совершенствование процесса электроплавки металлизованного железорудного сырья в дуговой сталеплавильной печи / В.В. Федина, Э.Э. Меркер, Д.А. Харламов // Черные металлы. - 2004. - №2. - С. 16 - 19.

71. Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Степанов В.А. Энергосберегающий режим электроплавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи / Э.Э. Меркер, Е.А. Черменев, В.А. Степанов // Электрометаллургия. - 2015. - №2. - С. 2 - 7.

72. Степанов В.А., Черменев Е.А. Перспективы улучшения сталеплавильного процесса при использовании газоструйной системы для дожигания газов и пылеосаждения / В.А. Степанов, Е.А. Черменев // Кадры регионам. Современная металлургия начала нового тысячелетия: Х юбилейная

международная научно-практическая конференция. - Липецк: ЛГТУ, 2013. С. 169

- 172.

73. Степанов В.А., Меркер Э.Э., Ершов Е.В., Крахт Л.Н. Метод и алгоритмы обработки информации в системе оценки параметров технологии производства стали в дуговой печи / В.А. Степанов, Э.Э. Меркер, Е.В. Ершов, Л.Н. Крахт // Вестник ЧГУ. - 2017. - №5. - С. 45 - 52.

74. Электросталеплавильный агрегат ковш-печь (ЭСА-КП) : пат. 2645858 Рос. Федерация : F27B 3/08 C21C 7/00 C21C 5/56 / Э.Э. Меркер, Л.Н. Крахт, В.А. Степанов, Д.А. Харламов : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС". - № 2016119779 ; заявл. 23.05.2016 ; опубл. 28.02.2018, Бюл. № 7.

75. Гришин А.А. Особенности обезуглероживания металла при непрерывной подаче металлизованных окатышей в ванну дуговой печи / А.А. Гришин // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2006. - №11. - С. 21 - 23.

76. Меркер Э.Э., Степанов В.А., Крахт Л.Н. Разработка метода локально распределенного дожигания горючих газов в дуговой печи при электроплавке железорудного металлизованного сырья / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов, Л.Н. Крахт // Энергетические системы: II Международная научно-практическая конференция.

- Белгород, 2017. С. 503 - 510.

77. Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Малахова О.И., Степанов В.А. Повышение энергоэффективности электроплавки металлизованного сырья в дуговой печи / Э.Э. Меркер Э.Э., Е.А. Черменев, О.И. Малахова, В.А. Степанов // Энергетические системы: II Международная научно-практическая конференция. -Белгород, 2017. С. 511 - 516.

78. Степанов В.А., Крахт Л.Н., Меркер Э.Э., Кем А.Ю., Харламов Д.А. Исследование эффективности электроплавки окатышей в дуговой печи при дожигании оксида углерода топливно-кислородными горелками / В.А. Степанов,

Л.Н. Крахт, Э.Э. Меркер, А.Ю. Кем, Д.А. Харламов // Вестник ДГТУ. - 2016. -№2. - Т.16. - С. 97 - 104.

79. Меркер Э.Э., Степанов В.А. Исследование технологических особенностей электроплавки стали в дуговой печи / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов // Современные тенденции в образовании и науке: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. - Тамбов, 2013. С. 77 - 78.

80. Степанов В.А., Меркер Э.Э. Исследование энергоэффективности электроплавки металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи / В.А. Степанов, Э.Э. Меркер // Проблемы черной металлургии - 2014: Международный научный семинар в рамках Всероссийской научно-практической конференции "Череповецкие научные чтения - 2014". - Череповец, 2014. С. 54 -61.

81. Способ плавки стали из железорудных металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи : пат. 2567424 Рос. Федерация : МПК51 C21C 5/52 F27B 3/08 / Э.Э. Меркер, Е.А. Черменев, В.А. Степанов, Н.А. Киселева, И.Ю. Грачева : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС". - № 2014114401/02 ; заявл. 11.04.2014 ; опубл. 10.11.2015, Бюл. № 31.

82. Степанов В.А., Крахт Л.Н., Меркер Э.Э. Энергоэффективная технология электроплавки металлизованных окатышей в дуговой печи / В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, Э.Э. Меркер // Проблемы развития высоких технологий: Сборник статей девятнадцатой международной научно-практической конференции "Высокие технологии в индустрии и экономике". - Санкт-Петербург, 2015. С. 98 - 104.

83. Дуговая сталеплавильная печь с дожиганием горючих газов : пат. 2520883 Рос. Федерация : МПК51 C21C 5/52 F27B 3/08 / Э.Э. Меркер, Г.А. Карпенко, И.В. Моисеев : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский

технологический университет "МИСиС". - № 2012130899/02 ; заявл. 20.07.2012 ; опубл. 27.06.2014, Бюл. № 18.

84. Способ дожигания и обеспыливания отходящих газов электродуговых сталеплавильных печей : пат. 2451092 Рос. Федерация : МПК6 С21С 5/52 Б27В 17/00 / В.Г. Лисиенко, А.Л. Засухин : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина". - № 2010136756/02 ; заявл. 01.09.2010 ; опубл. 01.09.2010.

85. Кожухов А.А., Карпенко Г.А., Меркер Э.Э., Сазонов А.В. Исследование нагрева и плавления окатышей в зоне горения электрической дуги / А.А. Кожухов, Г.А. Карпенко, Э.Э. Меркер, А.В. Сазонов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2008. - №7. - С. 13 - 15.

86. Степанов В.А. Исследование энергоэффективности электроплавки стали в дуговой печи / В.А. Степанов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции. - Воронеж: ВЛГА, 2014. С. 132 - 141.

87. Черменев Е.А., Меркер Э.Э., Степанов В.А. Энергосберегающие условия плавления металлизованных окатышей при их подаче через трубчатые электроды в ванну дуговой печи / Е.А. Черменев, Э.Э. Меркер, В.А. Степанов // Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология: VII Международная научно-практическая конференция. - Москва, 2014. С. 427 -442.

88. Меркер Э.Э. Энергосберегающие условия плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи / Э.Э. Меркер // ОАО "Черметинформация". Бюл. "Черная металлургия". - 2008. - №1. - С. 35 - 39.

89. Меркер Э.Э., Степанов В.А., Крахт Л.Н., Кем А.Ю., Ершов Е.В. Разработка метода локально распределенного дожигания горючих газов в дуговой сталеплавильной печи с применением железорудного металлизованного сырья /

Э.Э. Меркер, В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, А.Ю. Кем, Е.В. Ершов // Современные проблемы электрометаллургии стали: Материалы XVII Международной конференции. - Челябинск, 2017. С. 164 - 171.

90. Merker E.E., Sazonov A.V., Stepanov V.A., Krakht L.N. and Kharlamov D.A. Melting of Pellets during Arc Heating with an Analysis of the Metal Loss in tye Subelectrode Space in a Steelmaking Bath / E.E. Merker, A.V. Sazonov, V.A. Stepanov, L.N. Krakht and D.A. Kharlamov // Russian Metallurgy (Metally). - Vol. 2016. - No. 12. - pp. 1129 - 1134.

91. Меркер Э.Э., Сазонов А.В., Степанов В.А., Крахт Л.Н., Харламов Д.А. Исследование процесса плавления окатышей при дуговом нагреве с анализом угара металла в подэлектродном пространстве сталеплавильной ванны / Э.Э. Меркер, А.В. Сазонов, В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, Д.А. Харламов // Электрометаллургия. - 2016. - №1. - С. 2 - 10.

92. Дуговая печь для электроплавки стали : пат. 2567426 Рос. Федерация : МПК51 F27B 3/10 F27B 3/28 F27D 19/00 / Э.Э. Меркер, В.А. Степанов, И.Ю. Грачева : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС". - № 2014114404/02 ; заявл. 11.04.2014 ; опубл. 10.11.2015, Бюл. № 31.

93. Крахт Л.Н., Степанов В.А. Физико-химические особенности использования агломерата для интенсификации процессов шлакообразования в конвертерном производстве / Л.Н. Крахт, В.А. Степанов // Шестьдесят восьмая всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием. - Ярославль: ЯГТУ, 2015. С. 320 - 324.

94. Дуговая печь для выплавки стали с использованием металлизованных окатышей : пат. 2374582 Рос. Федерация : МПК51 F27B 3/10 C21C 5/48 / Э.Э. Меркер и др. : заявитель и патентообладатель Гоосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский

государственный институт стали и сплавов" (Технологический университет). - № 2005127990/02 ; заявл. 07.09.2005 ; опубл. 27.11.2009.

95. Степанов В.А., Меркер Э.Э., Крахт Л.Н. Повышение эффективности дожигания горючих газов в дуговой сталеплавильной печи / В.А. Степанов, Э.Э. Меркер, Л.Н. Крахт // ОАО "Черметинформация". Бюл. "Черная металлургия". -2015. - №7. - С. 61 - 64.

96. Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Степанов В.А. К вопросу о механизме обезуглероживания металла и образования оксида углерода в дуговой печи / Э.Э. Меркер, Е.А. Черменев, В.А. Степанов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -2017. - №3. - Т.60. - С. 181 - 186.

97. Степанов В.А. Экологические особенности процессов плавления металлизованного сырья с дожиганием горючих газов и снижением пылеуноса над ванной дуговой печи / В.А. Степанов // Малышевские чтения: Материалы II Всероссийской научной конференции с международным участием. - Старый Оскол, 2015. С. 433 - 437.

98. Крахт Л.Н., Меркер Э.Э., Кем А.Ю., Степанов В.А. Металлизованные железорудные окатыши и повышение эффективности их применения при электроплавке стали в дуговой печи / Л.Н. Крахт, Э.Э. Меркер, А.Ю. Кем, В.А. Степанов // Вестник ДГГУ. - 2015. - №3. - С. 35 - 40.

98. Merker E.E., Krakht L.N., Malakhova O.I., Kozhukhov A.A., Chermenev E.A., Kazartsev V.O. and Stepanov V.A. Electric Melting of Iron-Ore Prereduced Pellets in an Electric Arc Furnace / E.E. Merker, L.N. Krakht, O.I. Malakhova, A.A. Kozhukhov, E.A. Chermenev, V.O. Kazartsev and V.A. Stepanov // Russian Metallurgy (Metally). - Vol. 2017. - No. 12. - pp. 1002 - 1005.

99. Способ дожигания горючих газов в дуговой печи : пат. 2520925 Рос. Федерация : МПК51 C21C 5/52 / Э.Э. Меркер, Г.А. Карпенко : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС". - № 2012130900/02 ; заявл. 20.07.2012 ; опубл. 27.06.2014, Бюл. № 8.

100. Смирнов Е.Ю. Использование тепла отходящих газов в ДСП для подогрева шихты / Е.Ю. Смирнов // Электрометаллургия. - 2003. - №10. - С. 14 -19.

101. Меркер Э.Э., Черменев Е.А., Степанов В.А., Киселева Н.А. Повышение энергоэффективности электроплавки металлизованных окатышей при пониженном угаре металла в дуговой печи / Э.Э. Меркер, Е.А. Черменев, В.А. Степанов, Н.А. Киселева // ОАО "Черметинформация". Бюл. "Черная металлургия". - 2014. - №8. - С. 36 - 40.

102. Бартенева О.И., Меркер Э.Э., Харламов Д.А. Исследование теплоусвоения сталеплавильной ванны в дуговой печи / О.И. Бартенева, Э.Э. Меркер, Д.А. Харламов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 2001. - №5. - С. 74 - 76.

103. Степанов В.А., Крахт Л.Н., Меркер Э.Э., Сазонов А.В., Черменев Е.А. Повышение эффективности электроплавки окатышей в дуговой печи с учётом энергоэффекта от дожигания оксида углерода в шлаке топливно-кислородными горелками / В.А. Степанов, Л.Н. Крахт, Э.Э. Меркер, А.В. Сазонов, Е.А. Черменев // Электрометаллургия. - 2015. - №8. - С. 7 - 14.

104. Меркер Э.Э., Крахт Л.Н., Малахова О.И., Кожухов А.А., Черменев Е.А., Казарцев В.О., Степанов В.А. Особенности электроплавки железорудных металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи / Э.Э. Меркер, Л.Н. Крахт, О.И. Малахова, А.А. Кожухов, Е.А. Черменев, В.О. Казарцев, В.А. Степанов // Электрометаллургия. - 2017. - №3. - С. 2 - 7.

105. Степанов В.А., Черменев Е.А., Меркер Э.Э. Исследование кинетических закономерностей обезуглероживания металла при электроплавке окатышей в дуговой печи / В.А. Степанов, Е.А. Черменев, Э.Э. Меркер // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство: XI Всероссийская научно-практическая конференция. - Старый Оскол, 2014. С. 88 - 93.

106. Кожухов А.А., Федина В.В., Меркер Э.Э. Исследование процесса вспенивания сталеплавильного шлака и его влияния на тепловую работу дуговой

сталеплавильной печи / А.А. Кожухов, В.В. Федина, Э.Э. Меркер // Металлург. -2012. - №3. - С. 42 - 44.

107. Устройство газоструйной отсечки шлака при выпуске металла из дуговой печи : пат. 2561633 Рос. Федерация : МПК51 Б27В 3/15 Б27Б 3/19 С21С 5/46 / Э.Э. Меркер, П.В. Тимофеев, В.А. Степанов : заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС". - № 2014110908/02 ; заявл. 24.03.2014 ; опубл. 27.08.2015, Бюл. № 24.

108. Федина В.В., Меркер Э.Э., Харламов Д.А. Совершенствование процесса электроплавки металлизованного железорудного сырья в дуговой сталеплавильной печи / В.В. Федина, Э.Э. Меркер, Д.А. Харламов // Черные металлы. - 2004. - №2. - С. 16 - 19.