Аналіз впливу різноманітних факторів на окислення металу і шлаку на етапах виробництва конвертерної сталі і шляхів керування окисленням. Розробка способів регулювання окислення металу на випуску і розливанні. Виробництво низькокремнистої арматурної сталі.
Аннотация к работе
Розглядаючи технологію виробництва конвертерної сталі, приходимо до висновку, що хід і основні показники конвертерного процесу в значній мірі визначаються окисленням шлаку і металу по ходу продувки, а якість сталі - окисленням металу на розливі. Розробка технології, яка дозволить ефективно управляти окисленням шлаку і металу на всіх етапах виробництва конвертерної сталі для поліпшення її якості і підвищення техніко-економічних показників. Задачі досліджень: визначення впливу FEO і Fe2O3 на окислення конвертерних шлаків по ходу продувки, дослідження впливу дуттєвого режиму на окислення шлаків і розробка дуттєвого режиму, який дозволить знизити окислення шлаків; розробка складу і технології виробництва конвертерного флюсу для істотного поліпшення шлакоутворення без зниження частки брухту в шихті; розробка технологічних прийомів, для зниження окислення кінцевих шлаків в умовах вимушеного передуву; розробка технологічних прийомів, які дозволять ефективно регулювати окислення киплячих, напівспокійних і спокійних сталей на розливі; розробка технології виробництва низьколегованих сталей із зниженим вмістом кремнію. Вперше проаналізовано вплив вмісту FEO і Fe2O3 в шлаках по ходу продувки на показники конвертерного процесу і параметрів плавки на вміст FEO і Fe 2O3 у шлаку, що дозволить однозначно встановити - вміст FEO в шлакові є мірою окислення шлаку, а вміст Fe2O3 - мірою успішного ходу шлакоутворення. Вперше встановлено, що маса FEO у шлаку по ходу продувки спочатку росте, потім падає (тобто, FEO відновлюється), а маса Fe2O3 в шлаку по ходу продувки монотонно росте, отже FEO в шлаку знаходиться у вільному або дисоційованому стані, а Fe2O3 - в звязаному.В результаті критичного аналізу встановлено мету і задачі досліджень, які коротко можна викласти як дослідження впливу різноманітних факторів на окислення металу і шлаку і розробка нових технологічних рішень, які дозволяють ефективно керувати окисленням металу і шлаку на всіх етапах виробництва конвертерної сталі. При аналізі літературних даних встановлено, що більшість дослідників, розглядаючи окислення металу і шлаку, оперують кінцевими параметрами процесу, що приводить в багатьох випадках до некоректних висновків. Криві залежності, звязані з (FEO) і симбатні, а криві залежності, звязані з (Fe2O3 ) антибатні кривим, звязаним з (FEO) і , тобто (FEO) і (Fe2O3 ) діють у протилежних напрямках - збільшення (FEO) приводить, наприклад, до збільшення (MNO), тобто збільшення ступеня окислювання Mn, а збільшення (Fe2O3 ) - до зменшення (MNO), тобто до зменшення ступеня окислювання Mn. Тобто, збільшення (FEO) приводить до збільшення негативного заряду кисню у шлаку () чи до збільшення окислення шлаку, а збільшення (Fe2O3 ) - до зменшення окислення. Встановлено, що в середині продувки маса FEO у шлаку знижується, тобто FEO відновлюється , а маса Fe2O3 зростає монотонно, це свідчить про те, що FEO у шлаку знаходиться у вільному або дисоційованому стані, а Fe2O3 - у звязаному.Аналіз взаємозвязку між вмістом FEO і Fe2O3 в шлаках по ходу продувки і параметрами процесу, проведений по оригінальній методиці за результатами 127 плавок з проміжними відборами проб металу і шлаку і замірами температури, дозволив однозначно встановити, що (FEO) є мірою окисленості шлаку, а (Fe2O3 ) - мірою успішного ходу шлакоутворення. Аналізом плавок в промислових і лабораторних конвертерах встановлено, що при оптимальному співвідношенні висоти фурми над ванною (, м) і витрати кисню на сопло (V, м3/хв.) - ні зміна V при відповідній зміні , ні зміна при відповідній зміні V не приводять до зміни окисленості шлаку. Розроблена конструкція наконечника, яка забезпечує підсилення перемішування металу і шлаку, що приводить до зниження окисленості шлаку по ходу продувки. Розроблено алгоритм визначення кінцевого вмісту Mn в металі, враховуючий окисленість шлаку, вміст Si у чавуні, температуру металу, реалізований в АСУ ТП конвертерної плавки, що дозволило скоротити витрату марганцевих сплавів. З урахуванням цих залежностей і ступеня засвоєння алюмінію, що визначається окисленістю металу і шлаку, виведено рівняння для визначення кількості уведеного алюмінію, використання якого дозволило скоротити витрату алюмінію і знизити розкидання механічних властивостей прокату.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
конвертерна сталь окислення розливання
На основі аналітичного огляду встановлено, що більшість показників конвертерного процесу і якість сталі багато в чому залежать від окисленості металу і шлаку. У звязку з цим, розробка технологій, які дозволять ефективно керувати окисленістю на всіх етапах виробництва є одним із перспективних напрямів. Критичний аналіз відомих способів цього завдання дозволив визначити подальші шляхи вдосконалення відомих і розробку нових технологій.
1. Аналіз взаємозвязку між вмістом FEO і Fe2O3 в шлаках по ходу продувки і параметрами процесу, проведений по оригінальній методиці за результатами 127 плавок з проміжними відборами проб металу і шлаку і замірами температури, дозволив однозначно встановити, що (FEO) є мірою окисленості шлаку, а (Fe2O3 ) - мірою успішного ходу шлакоутворення.
1. Аналізом плавок в промислових і лабораторних конвертерах встановлено, що при оптимальному співвідношенні висоти фурми над ванною ( , м) і витрати кисню на сопло (V, м3/хв.) - ні зміна V при відповідній зміні , ні зміна при відповідній зміні V не приводять до зміни окисленості шлаку.
3. Досліджено вплив конструкцій наконечників кисневої фурми на окисленість шлаку. Розроблена конструкція наконечника, яка забезпечує підсилення перемішування металу і шлаку, що приводить до зниження окисленості шлаку по ходу продувки. Зниження окисленості шлаку за рахунок підсилення перемішування досягнуто і при циклічному переміщенні фурми по вертикалі. В обох випадках - без погіршення інших показників плавки.
4. Розроблена технологія виробництва конвертерного флюсу в обертових вапновипалювальних печах, яка дозволить одержати вапно в облямівці феритів кальцію. Флюс в порівнянні із звичайним вапном більш міцний, менш гігроскопічний, характеризується більш високим ступенем випалювання. Використання флюсу дозволило істотно поліпшити шлакоутворення - більш високі значення В, (Fe2O3 ), Ls і Lp при більш низьких значеннях (FEO), при цьому витрата чавуну не збільшилася (як у випадку високоосновного агломерату), а знизилась на 15 кг/т сталі.
5. Розроблено алгоритм визначення кінцевого вмісту Mn в металі, враховуючий окисленість шлаку, вміст Si у чавуні, температуру металу, реалізований в АСУ ТП конвертерної плавки, що дозволило скоротити витрату марганцевих сплавів.
6. Визначено залежність поводження киплячої (інтенсивність кипіння) і напівспокійної (тривалість іскріння) сталі, а також браку на першому переробі від активності кисню в металі. Визначені оптимальні рівні активності кисню для сталі різної розкисленості.
7. На вакуумній індукційній печі встановлена залежність газовиділення із киплячої сталі від вмісту кремнію. З урахуванням цього розроблена технологія виробництва киплячих сталей при використанні марганцю з підвищеним вмістом кремнію, яка передбачає присадку окисних сумішей, що забеспечить підвищення якості поверхні заготовок.
8. Для зменшення повторного окислення напівспокійної сталі розроблено технологію із уведенням на розливанні суміші (феросиліцій, плавиковий шпат, конвертерний шлак), яка дозволить поліпшити макроструктуру зливка і знизити бал неметалічних включень.
9. Встановлено, що для кожної концентрації вуглецю в спокійній сталі існує певна концентрація алюмінію, при якій міцністі властивості металу максимальні. З урахуванням цих залежностей і ступеня засвоєння алюмінію, що визначається окисленістю металу і шлаку, виведено рівняння для визначення кількості уведеного алюмінію, використання якого дозволило скоротити витрату алюмінію і знизити розкидання механічних властивостей прокату.
10. Розроблено технологію виробництва низькокремнистої арматурної сталі, яка дозволить скоротити витрати в сталеплавільному і прокатному виробництві. Виведено рівняння для визначення оптимальної витрати феросиліцію, яке враховує окисленість металу і шлаку.
11. В результаті впровадження нових технологій одержано річний економічний ефект 4558,525 тис. грн. (частка автора - 455,85 тис. грн.).
ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИССЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ
1. "Математические модели и системы управления конвертерной плавкой / Богушевский В.С., Литвинов Л.Ф., Рюмшин Н.А., Сорокин В.В. - Киев: НПК "Киевский институт автоматики", 1998. - 304 с.
2. Снижение расхода алюминия при раскислении конструкционной стали / Лебедев Е.Н., Азарова Л.В., Жук В.Л., Арцев Ю.Д., Литвинов Л.Ф., Борнацкий И.И. // Металлург. - 1984. - №7. - С. 22-23.
3. Эффективность использования конвертерных фурм с двойным углом наклона сопел / Казаков А.А., Перегудов А.С., Литвинов Л.Ф., Оробцев Ю.В., Заруднев О.Е. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1986. - №1. - С. 17-18.
4. Технологическая линия производства ожелезненной извести для кислородных конвертеров / Роговцев Н.К., Литвинов Л.Ф., Дидковский В.К., Дымченко Е.Н., Зуй М.Г. // Бюллетень "Черная металлургия". - 1986. - №13. - С. 39-40.
5. Оценки влияния FEO и Fe2O3 на окислительную способность конвертерных шлаков по ходу продувки / Литвинов Л.Ф., Дымченко Е.Н., Старов Р.В., Тогобицкая Д.Н. // Металургическая и горнорудная промышленность. - 1998. - №2. - С. 25-27.
6. Пути снижения расхода материалов при производстве стали для армирования железобетонных конструкций / Литвинов Л.Ф., Парусов В.В., Старов Р.В., Шишко Ю.В., Шевердин С.М. // Металл и литье Украины. - 1997. - №6-7. - С. 33-34.
7. Старов Р.В., Литвинов Л.Ф. Перспективные направления ресурсо- и энергосбережения в конвертерном производстве стали // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. трудов, выпуск 2. \ - К.: Наукова думка, 1998. - С. 178-185.
8. О равновесии марганца по ходу конвертерной плавки / Старов Р.В., Корченко В.П., Литвинов Л.Ф., Потапов А.В. // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. трудов, выпуск 3. - К.: Наукова думка, 1999. - С. 198-201.