Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия

А. А. Уманский, директор Института металлургии и материаловедения, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: umanskii@bk.ru
Л. В. Думова, старший преподаватель кафедры менеджмента и территориального развития, канд. техн. наук, эл. почта: doumova@bk.ru
Р. А. Шевченко, доцент кафедры металлургии черных металлов и химической технологии, канд. техн. наук, эл. почта: shefn1200@mail.ru
Д. Т. Фейлер, ведущий инженер кафедры металлургии черных металлов и химической технологии, эл. почта: feyler_dt@sibsiu.ru

Проведенным моделированием донной продувки рельсовой стали инертным газом в процессе внепечной обработки в агрегате ковш-печь определены закономерности влияния интенсивности вдувания газа на эффективность перемешивания металла при различных режимах истечения газовых струй. Установлены характер и степень влияния интенсивности продувки рельсовой стали в ковше через донные фурмы на мощность перемешивания и эффективный коэффициент диффузии в различных направлениях переноса. Полученные закономерности использованы при разработке нового режима продувки рельсовой стали в агрегате ковш-печь с выделенным периодом повышенной интенсивности вдувания газа через донные фурмы, использование которого позволяет повысить эффективность удаления неметаллических включений в процессе внепечной обработки за счет интенсификации перемешивания расплава. Опытно-промышленное опробование разработанного режима продувки рельсовой стали в ковше инертным газом в условиях действующего электросталеплавильного цеха подтвердило его эффективность. Установлено снижение отбраковки рельсов, произведенной из стали, обработанной по новому режиму на агрегате ковш-печь, из-за наличия неметаллических включений.

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

1. Шабуров Д. В., Попов А. Е., Загуменнов О. В. Освоение технологии производства рельсов на универсальном рельсобалочном стане // Сталь. 2016. № 7. С. 44–45.
2. Головатенко А. В., Волков К. В., Александров И. В., Кузнецов Е. П., Дорофеев В. В., Сапелкин О. И. Ввод в эксплуатацию универсального рельсобалочного стана и освоение технологии производства рельсов на современном оборудовании в рельсобалочном цехе ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2014. № 6 (1374). С. 32–38.
3. Волков К. В., Кузнецов Е. П., Бойков Д. В., Сапаев Н. М., Захарова Т. П. Освоение производства рельсовой стали на модернизированной МНЛЗ № 1 ЭСПЦ ОАО ЕВРАЗ ЗСМК // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2014. № 6 (1374). С. 25–30.
4. Уманский А. А., Борисов А. С., Фейлер С. В. Разработка технологических решений по повышению качества железнодорожных рельсов за счет совершенствования технологии выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки рельсовой электростали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2023. Т. 79. № 7. С. 566–574.
5. Протопопов Е. В., Числавлев В. В., Темлянцев М. В., Головатенко А. В. Повышение эффективности рафинирования рельсовой стали в промежуточных ковшах МНЛЗ на основе рациональной организации гидродинамических процессов // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 5. С. 298–304.
6. Уманский А. А., Молоканов Р. Н., Дорофеев В. В. Совершенствование профиля рельсов с целью оптимизации напряженно-деформированного состояния железнодорожного пути в процессе эксплуатации // Черные металлы. 2023. № 10. С. 19–25.

7. Шур Е. А., Трушевский С. М. Влияние неметаллических включений на разрушение рельсов и рельсовой стали // Неметаллические включения в рельсовой стали: сборник научных трудов по материалам I Всероссийского научно-технического семинара. — Екатеринбург, 2005. — С. 87–94.
8. Абдурашитов А. Ю. Закономерности образования контактно-усталостных дефектов // Путь и путевое хозяйство. 2002. № 11. С. 16–20.
9. Конюхов В. Ю. Оценка контактно-усталостных повреждений рельсов при различной степени износа // Черные металлы. 2023. № 7. С. 59–66.
10. Дюдкин Д. А., Бать С. Ю., Гринберг С. Е., Маринцев С. Н. Производство стали на агрегате ковш-печь. — Донецк : ООО «Юго-Восток, Лтд», 2003. — 300 с.
11. Гизатулин Р. А., Дмитриенко В. И. Внепечные и ковшевые процессы обработки стали. — Новокузнецк : СибГИУ, 2006. — 181 с.
12. Кудрин В. А. Внепечная обработка чугуна и стали. — М. : Металлургия, 1992. — 336 с.
13. Чичкарев Е. А. Моделирование процессов коагуляции и удаления неметаллических включений при продувке расплава инертным газом // Металлург. 2010. № 4. С. 67–71.
14. Смирнов А. Н., Жемеров С. Г., Фоменко Д. А. Исследование процессов перемешивания металла в сталеразливочном ковше при продувке инертным газом // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2011. № 8 (1340). С. 58–62.
15. 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. № 2 (1298). С. 70–75.
16. Чуманов В. И., Хартов В. Ю., Чуманов И. В. К вопросу оптимизации режима продувки металлического расплава инертным газом // Электрометаллургия. 2011. № 12. С. 25–28.
17. Шумахер Э. Э., Семеняк М. Ю., Бойченко Б. М., Смоктий В. В., Порохнявый В. Г. Результаты импульсной продувки жидкой стали в ковше нейтральным газом // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2011. № 3 (1335). С. 45–48.
18. Шумахер Э. Э., Семеняк М. Ю., Смоктий В. В., Порохнявый В. Г., Зазян А. С. Опыт внедрения технологии поочередной импульсной продувки металла в сталеразливочных ковшах на Белорусском металлургическом заводе // Металлург. 2012. № 8. С. 39–42.
19. Козырев Н. А., Уманский А. А., Бойков Д. В. Разработка технологии внепечной обработки рельсовой электростали, обеспечивающей повышение эксплуатационной стойкости рельсов // Черные металлы. 2015. № 4. С. 29–33.
20. Охотский В. Б. Гидродинамика процессов взаимодействия газовой струи с жидкостью // Инженерно-физический журнал. 1984. Т. 47. № 4. С. 550–558.21. ГОСТ 1778-2022. Металлопродукция из сталей и сплавов. Металлографические методы определения неметаллических включений. — Введ. 01.06.2023.