Сибирский государственный индустриальный университет (Новокузнецк, Россия)

А. А. Уманский, директор Института металлургии и материаловедения, докт. техн.наук, доцент, umanskii@bk.ru
Д. Т. Фейлер, ведущий инженер кафедры металлургии черных металлов и химической технологии, feyler_dt@sibsiu.ru
Р. А. Шевченко, доцент кафедры металлургии черных металлов и химической технологии, канд. техн. наук, доцент, shefn1200@mail.ru
С. В. Фейлер, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой металлургии черных металлов и химической технологии, feiler_sv@sibsiu.ru

В работе исследовано влияние конфигурации рабочего пространства промежуточного ковша блюмовой МНЛЗ на условия рафинирования рельсовой стали от неметаллических включений. Целью исследования являлось обоснование рациональной конструкции промежуточного ковша, обеспечивающей повышение эффективности удаления неметаллических включений за счет формирования благоприятной гидродинамики металла. Исследования выполнены методом физического моделирования на лабораторной модели промежуточного ковша в масштабе 1:2,5 с соблюдением геометрического и кинематического подобия. Рассмотрены базовая конфигурация ковша и варианты с установкой полнопрофильных перегородок, различающихся диаметром отверстий. Установлено, что в базовом варианте формируются интенсивные придонные потоки, направленные преимущественно к центральным ручьям, что ухудшает условия рафинирования металла. Показано, что установка перегородок способствует изменению структуры потоков, увеличению времени пребывания металла в ковше и его выходу к поверхности раздела металл–шлак. Выявлен нелинейный характер влияния диаметра отверстий в перегородках на гидродинамические параметры расплава. Опытно-промышленное опробование подтвердило эффективность предложенного решения, обеспечив значительное снижение отбраковки рельсов.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-29-00415, https://rscf.ru/project/25-29-00415/.

1. Добужская А. Б., Рейхарт В. А., Сырейщикова В. И. и др. Влияние неметаллических включений на повреждаемость цирконийсодержащих рельсов контактно-усталостными дефектами // Сталь. 1990. №11. С. 81-85.
2. ГОСТ Р 51685-2000. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. – Введ. 01.07.2001
3. ГОСТ Р 51685-2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. – Введ. 01.07.2014
4. ГОСТ Р 51685-2022. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. – Введ. 01.08.2023
5. Шумахер Э. Э., Семеняк М. Ю., Смоктий В. В. и др. Опыт внедрения технологии поочередной импульсной продувки металла в сталеразливочных ковшах на Белорусском металлургическом заводе // Металлург. 2012. №8. С. 39-42.
6. Живченко В. С., Фролова С. А., Троцан А. И. Гомогенизация и рафинирование стали продувкой аргоном в шлейфовом мелкопузырьковом режиме // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2008. Вып. 2 (1298). С. 70-75.
7. Шумахер Э. Э., Семеняк М. Ю., Бойченко Б. М. и др. Результаты импульсной продувки жидкой стали в ковше нейтральным газом // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2011. № 3 (1335). С. 45-48.
8. Чуманов В. И., Хартов В. Ю., Чуманов И. В. К вопросу оптимизации режима продувки металлического расплава инертным газом // Электрометаллургия. 2011. № 12. С. 25-28.
9. Козырев Н. А., Уманский А. А., Бойков Д. В. Разработка технологии внепечной обработки рельсовой электростали, обеспечивающей повышение эксплуатационной стойкости рельсов // Черные металлы. 2015. № 4 (1000). С. 29-33.
10. Уманский А. А., Думова Л. В., Шевченко Р. А., Фейлер Д. Т. Повышение эффективности рафинирования рельсовой стали от неметаллических включений при донной продувке инертным газом в ковше // Черные металлы. 2025. № 9. С. 19-23.
11. Протасов А. В., Сивак Б. А., Смирнов Л. А. Обзор отечественного и мирового опыта обработки стали в промежуточных ковшах МНЛЗ // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 12. С. 1230-1242.
12. Вдовин К. Н., Точилкин В. В., Семенов М. В., Русаков А. Н. Рафинирование металла в промежуточном ковше // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2007. № 1 (17). С. 43-46.
13. Гущин В. Н., Ульянов В. А. Совершенствование технологии рафинирования стали в промежуточных ковшах МНЛЗ //Сталь. 2017. № 5. С. 16-20.
14. Смирнов А. Н., Ефимова В. Г., Кравченко А. В., Писмарев К. Е. Рафинирование стали в промежуточном ковше слябовой МНЛЗ при продувке аргоном через кольцевую пористую фурму // Сталь. 2013. № 12. С. 14-20.
15. Григорьев А. М., Кислица В. В., Тарвид Д. С. Разработка технологии комплексного рафинирования стали в промежуточном ковше тонкослябовой МНЛЗ в условиях филиала ОАО «ОМК-СТАЛЬ» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2015. № 8 (1388). С. 37-40.
16. Смирнов А. Н., Ефимова В. Г., Кравченко А. В., Кулиш Ю. Ю. Рафинирование стали в шестиручьевом промежуточном ковше блюмовой МНЛЗ // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2015. № 12 (1392). С. 46-54.
17. Семенов М. В., Точилкин В. В. Эффективность рафинирования стали при оснащении промежуточных ковшей МНЛЗ перегородками или порогами // Технология металлов. 2007. № 7. С. 2-5.
18. Николаев О. А., Масальский Т. С., Богатов М. А. Рафинирование металла в промежуточном ковше // Металлург. 2005. № 7. С. 36-37.
19. Куклев А. В., Тиняков В. В., Айзин Ю. М. и др. Эффективность рафинирования стали в промежуточном ковше с перегородками // Металлург. 2004. № 8. С. 43-44.
20. Смирнов А. Н., Смирнов Е. Н., Верзилов А. П. Физическое моделирование циркуляционных потоков и удаления включений в промежуточном ковше с применением вращающегося электромагнитного поля // Черные металлы. 2020. № 7. С. 14-19.
21. Булько Б., Молнар М., Деметер П. Физическое моделирование различных конфигураций промежуточного ковша для разливки стали с высокими требованиями по качеству // Металлург. 2013. № 11. С. 36-39.
22. Божесков А. Н., Аленин А. В., Казаков В. В. и др. Физическое моделирование потоков металла в промежуточном ковше МНЛЗ-2 ЭСПЦ АО «Волжский трубный завод» с целью совершенствования его конструкции // Металлург. 2018. № 12. С. 39-41.
23. Эльдарханов А. С., Нурадинов А. С., Нахаев М. Р. Физическое моделирование движения жидкой стали в промежуточном ковше МНЛЗ при донной продувке инертным газом // Сталь. 2018. № 3. С. 14-17.
24. Вдовин К. Н. Рафинирование металла в промежуточном ковше // Механическое оборудование металлургических заводов. 2015. №1. С. 42-46.
25. Протопопов Е. В., Числавлев В. В., Фейлер С. В., Неунывахина Д. Т. Разработка математической модели гидродинамики металлического расплава в промежуточном ковше четырехручьевой машины непрерывного литья заготовок // Вестник горно-металлургической секции Российской академии естественных наук. Отделение металлургии. 2015. № 34. С. 24-29.