Механизм обработки стали газовосходящими потоками при барботировании ванны нейтральными газами. Разработка теоретических, технологических основ внепечной обработки стали газообразным азотом. Ресурсосберегающая технология выплавки коррозионностойкой стали.
Аннотация к работе
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Работа выполнена на кафедре электрометаллургии, стандартизации и сертификации ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» Научный консультант: доктор технических наук, профессор Шакиров Ким Муртазович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Стомахин Александр Яковлевич, ГОУ ВПО «Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)», (г.Наряду с увеличением объемов производства важнейшей задачей, стоящей перед черной металлургией, является повышение эффективности производства за счет снижения расхода дефицитных и дорогостоящих материалов, а также повышение качества металлопродукции за счет обработки металла высокоактивными элементами (прежде всего кальцием, алюминием и титаном), которые обеспечивают минимальное содержание нежелательных примесей - кислорода, азота и серы. Производство высоколегированных коррозионностойких марок стали делает весьма актуальной задачу уменьшения расхода основных легирующих компонентов (хрома, никеля, титана) при выплавке этих сталей. Работа выполнена в соответствии с перечнем критических технологий Российской Федерации, раздел «Металлы и сплавы со специальными свойствами», утвержденным Президентом Российской Федерации 30.03.2002 г, и приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники Российской Федерации, раздел «Производственные технологии», утвержденными Президентом РФ 30.03.2002 г., при поддержке трех грантов Министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области металлургии и технических наук, планом госбюджетных и хоздоговорных работ Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет». Достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается: совместным использованием современных методов теоретического анализа и экспериментальных исследований металлургических процессов, протекающих в сталеплавильных агрегатах (ковшах и агрегатах внепечной обработки) в условиях интенсивного перемешивания металла инертными газами, применением широко распространенных разнообразных и апробированных методов исследований; адекватностью разработанных математических моделей; применением современных методов статистической обработки результатов; сопоставлением полученных результатов с данными других исследователей; высокой эффективностью предложенных технологических решений, подтвержденной результатами промышленных испытаний и внедрением в производство. Автору принадлежит: постановка задач экспериментальных и теоретических исследований; разработка ключевых теоретических положений, разработка методик проведения лабораторных и промышленных экспериментов; теоретических основ и технологий выплавки и внепечной обработки стали; модели физического и математического описания процессов перемешивания металла инертными газами в ковше; обработка и обобщение полученных результатов, формулировка выводов и рекомендаций.1) Анализ состояния и перспективы развития металлургии показал, что современная технология производства стали невозможна без доводки стали в ковше с обязательной продувкой металла инертным газом, а также без обработки активными элементами. 2) При изучении особенностей перемешивания металла погружаемыми фурмами установлено, что при любом уровне погружения фурмы продолжительность гомогенизации при интенсивности подачи газа, превышающей 3,5 - 4 л/(мин·т) (около 30 м3/ч в 130-т ковше), практически постоянна и не зависит от интенсивности продувки. При интенсивности подачи газа меньше 3,5 л/(мин·т) продолжительность гомогенизации возрастает по мере уменьшения интенсивности подачи газа. 3) При изучении особенностей перемешивания металла через газопроницаемые вставки найдено, что распределение плотности газового потока в горизонтальном сечении описывается экспоненциональной зависимостью; распределение газового потока выше основного участка в поперечном сечении такое же и не зависит от интенсивности подачи газа и от высоты сечения над соплом. 5) В результате развития теоретических основ особенностей перемешивания металла газами и взаимодействия металлических расплавов с газовой фазой разработана технология легирования стали азотом.
План
Основное содержание диссертации опубликовано в работах.
Монографии: 1. Гизатулин Р.А. Внепечные и ковшовые процессы обработки стали: Монография / Р.А. Гизатулин; - Новокузнецк: СИБГИУ, 2007. - 260 с.
2. Гизатулин Р.А. Процессы внепечной обработки стали: Монография /Р.А. Гизатулин. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 287 с.
Авторские свидетельства и патенты: 1. А.с. 1126611 СССР, МКИ С21С5/52. Способ выплавки титаносодержащей стали / Нейгебауэр Г.О., Левин А.М., Дмитриенко В.И., Андреев В.И., Вершинин В.И., Гизатулин Р.А. и др., СМИ, Новокузнецк- № 3615643/22-02; Заявл. 06.07.83; Опубл. 30.11.84. Бюл. № 44.
3. Гизатулин Р.А., Протопопов Е.В., Самохвалов О.С., Самохвалов С.Е. Моделирование гидродинамики расплава в ковше при комбинированной продувке через верхнюю фурму и газопроницаемую вставку // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2004. - № 12. - С. 9 - 12.
4. Гизатулин Р.А. Математическое моделирование процесса восстановления оксидов и оценка степени десульфурации на агрегате ковш-печь // Вестник РАЕН. - 2006. - № 3. - Т. 6. - С. 52 - 59.
5. Козырев Н.А., Гизатулин Р.А., Сычев П.Е. Ликвация элементов в непрерывнолитой заготовке марганецсодержащей стали // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1999. - № 4. - С. 16, 17.
6. Дементьев В.П., Козырев Н.А., Гизатулин Р.А., Сычев П.Е. Ликвация в профиле Р65 рельсовой стали // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2002. - № 10. - С. 53, 54.
7. Никулина А.Л., Козырев Н.А., Гаврилов В.В., Горкавенко В.В., Гизатулин Р.А. Свойства и структура стали, микролегированной никелем и хромом // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2001. - № 6. - С. 37, 38.
8. Павлов В.В., Годик Л.А., Корнева Л.В., Козырев Н.А., Гизатулин Р.А. Производство рельсов повышенной износостойкости // Изв. вузов. Черная металлургия. - 2007. - № 10. - С. 35 - 37.
9. Гизатулин Р.А., Козырев Н.А., Путилова О.В., Сычев П.Е. Поведение азота при продувке стали в ковше через пористые вставки // Электрометаллургия. - 2002. - № 1. - С. 44, 45.
10. Гизатулин Р.А., Годик Л.А., Козырев Н.А., Данилов А.П. Разработка технологии внепечной обработки рельсовой стали в агрегате ковш-печь // Электрометаллургия. - 2008. - № 2. - С. 11 - 13.
22. Носов Ю.Н., Гизатулин Р.А. Комплексная обработка стали алюминием и кальцием на выпуске из дуговой печи // Электрометаллургия. - 1999. - № 4. - С. 33, 34.
23. Носов Ю.Н., Гизатулин Р.А. Эффективность раскисления электростали алюминием при различных вариантах его ввода на выпуске из дуговой печи // Изв. вузов. Черная металлургия. - 1999. - № 10. - С. 11 - 14.
24. Носов Ю.Н., Гизатулин Р.А. Способ обработки стали на выпуске из дуговой печи силикокальцием в защитной оболочке // Сталь. - 2004. - № 5. - С. 48, 49.
25. Гизатулин Р.А., Носов Ю.Н., Жарикова Н.Н., Гудимова Т.В. Комплексная обработка кальцием, алюминием и титаном в ковше // Электрометаллургия. - 2005. - № 11. - С. 18 - 20.
26. Гизатулин Р.А. Влияние комплексной обработки кальцием и алюминием на свойства стали // Вестник РАЕН. - М. - 2006. - № 3. - Т. 6. - С. 40 - 46.
27. Гизатулин Р.А. Закономерности распределения газовой фазы в жидкости при продувке снизу // Вестник ЮУРГУ. - Челябинск. - 2006. - Вып. 7. - № 10. - С. 63 - 68.
28. Борщевская Г.Л., Тираков Г.М., Дмитриенко В.И., Гизатулин Р.А. Разработка методики анализа технологического качества силикокальция методом рентгенографии. // Изв. вузов. Черная металлургия.- 2007. - № 2. - С. 31 - 32.
29. Гизатулин Р.А. Влияние интенсивности подачи газа и глубины погружения фурмы на продолжительность гомогенизации // Вестник РАЕН.- М.- Новокузнецк. - 2007. - Вып. 18. - С. 57 - 63.
Публикации в других изданиях: 1. Гизатулин Р.А. Исследование механизма обработки стали газовосходящими потоками при барботировании ванны нейтральным газом / Р.А. Гизатулин // Труды шестого Конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация. - 2001. - С. 321 - 323.
2. Гизатулин Р.А. Распределение газовой фазы в зоне барботажа при продувке жидкости нейтральным газом / Р.А. Гизатулин // Сб. тр. юбилейной Всероссийской научно-практической конф. «Актуальные проблемы электрометаллургии стали и ферросплавов» / СИБГИУ. - Новокузнецк, 2001. - С. 20 - 25.
3. Гизатулин Р.А. Мощность перемешивания жидкости при барботировании нейтральным газом / Р.А. Гизатулин, О.В. Путилова // Сб. тр. юбилейной Всероссийской научно-практической конф. «Актуальные проблемы электрометаллургии стали и ферросплавов» / СИБГИУ. - Новокузнецк, 2001. - С. 25 - 28.
4. Гизатулин Р.А. Исследование гидродинамической обстановки у погружаемой фурмы при продувке в ковше нейтральным газом / Р.А. Гизатулин, А.Е. Коган, Н.А.Козырев, О.В. Путилова, П.Е. Сычев // Сб. тр. юбилейной Всероссийской научно-практической конф. «Сталеплавильное производство: теоретические и научно-практические проблемы» / СИБГИУ. - Новокузнецк, 2000. - С. 135 - 138.
5. Гизатулин Р.А. Математическое моделирование гидродинамики ванны при продувке расплава в ковше через верхнюю фурму и газопроницаемую вставку / Р.А. Гизатулин, Е.В. Протопопов, К.М. Шакиров // Сб. тр. второй Всероссийской научно-практической конф. «Моделирование, программное обеспечение и наукоемкие технологии в металлургии» / СИБГИУ. - Новокузнецк, 2006. - С. 147 - 154.
6. Гизатулин Р.А. Освоение технологии перемешивания стали в ковше азотом через пористые вставки / Р.А. Гизатулин, П.Е. Сычев, Н.А. Козырев, О.В. Путилова // Труды шестого Конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация. - 2001. - С. 323 - 325.
7. Гизатулин Р.А. Разработка технологии внепечной обработки рельсовой стали на агрегате ковш-печь/ Р.А. Гизатулин, Л.А. Годик, Н.А. Козырев, А.П. Данилов// Материалы XIII Международной конф. «Современные проблемы электрометаллургии стали» / Челябинск: Изд. ЮУРГУ, 2007. - С. 71 - 75.
8. Нейгебауэр Г.О., Гизатулин Р.А., Носов Ю.Н., Дмитриенко В.И. Выплавка коррозионностойкой стали с легированием титаном при переливе // Черная металлургия. Бюллетень НТИ. - 1988. - № 23 (1075). - С. 41 - 43.
9. Нейгебауэр Г.О. Потери легирующих элементов со скачиваемым шлаком при выплавке нержавеющей стали / Г.О. Нейгебауэр, Р.А. Гизатулин, В.И. Дмитриенко, Л.М. Пенский // Сб. науч. тр. «Совершенствование технологии производства электростали» / МЧМ СССР. М.: Металлургия. - 1986. - С. 22 - 24.
10. Neigebauer G.O., Vershinin V.I., Katunin A.I., Gizatulin R.A., Ilyasov V.A. Corrosion resistant steel melted by single-slag process // Steel in the USSR. - 1986. - № 6. - V. 16. - P. 273.
11. Neigebauer G.O., Gizatulin R.A. Distribution of titanium during alloying of steel in ladle // Steel in the USSR. - 1990. - № 2. - v. 20. - P. 69 - 70.
12. Neigebauer G.O., Gizatulin R.A., Orzhekh M.B. Losses of alloying elements during production of stainless steel// Steel in the USSR. - 1990. - № 10. - V. 20. - P. 482 - 484.
13. Носов Ю.Н. Эффективность комплексной обработки стали алюминием и кальцием на выпуске из дуговой печи / Ю.Н. Носов, Р.А. Гизатулин // Труды пятого Конгресса сталеплавильщиков. - М.: Черметинформация. - 1999. - С. 297 - 298.
14. Borshchevskaya G.L., Tirakov G.M., Dmitrienko V.I., Gizatulin R.A. X-ray Analysis of the Technological Quality of Silicocalcium// Steel in Translation. - 2007. - № 2. - V. 37. - P. 99 - 100.
15. Гизатулин Р.А., Нохрина О.И., Наймушин В.И. Математическая модель для оценки степени десульфурации стали на установке ковш-печь // Бюллетень НТИЭИ. Черная металлургия. - 2007.- №7(1291). - С. 23 - 25.
16. Носов Ю.Н., Гизатулин Р.А. Эффективность комплексной обработки стали алюминием и кальцием на выпуске из дуговой печи // Черная металлургия. Бюллетень НТИ. - 2000. - № 1 - 2. - С. 39, 40.