Розробка технології десульфурації чавуну алюмотермічним відновленням магнезиту в глибині металевого розплаву - Автореферат

Розробка технології десульфурації чавуну алюмотермічним відновленням магнезиту в глибині металевого розплавуРозвиток основних теоретичних положень рафінування чавуну магнієм, відновленим в зоні дугового розряду під шаром рідкого металу, визначення фізико-хімічних умов отримання активної пари магнію в обємі розплаву, удосконалення конструкції і розробка технології виготовлення витратних виробів для рафінування (відновних блоків), визначення властивостей і складу матеріалів, які використовуються для виготовлення їх окремих елементів. Теоретичні дослідження дозволяють обґрунтувати схему отримання активного реагенту, визначити умови необхідні для проведення процесу відновлення магнію і десульфурації ним чавуну. Вибрати спосіб відновлення магнію в зоні дугового розряду під шаром рідкого металу, що підлягає подальшій розробці і реалізації (вибір оптимального відновника для отримання магнію з його оксиду, фізико-хімічний аналіз умов відновлення). Розробити конструкцію і визначити склад дугових відновлювальних блоків (аналіз умов роботи дугового блоку, визначення основних конструкційних складових і технологічних параметрів блоку, обґрунтовування і вибір матеріалів які використовуються для виготовлення блоків). Дослідити роботу витратних виробів і визначити основні технологічні режими обробки чавуну магнієм, відновленим в зоні дугового розряду під шаром рідкого металу (визначення схеми підключення блоку, оптимальних електричних та теплового режиму роботи блоку).Аналіз досягнень в області десульфурації чавуну ЛЗМ дозволяє зробити висновок, що для рафінування розплаву найраціональнішим є вживання магнієвої обробки, яка в порівнянні з іншими схемами має істотні переваги. Не дивлячись на різноманіття технологій рафінування чавуну і сталі (обробка зливковим магнієм, гранулами, порошковим дротом, різними сумішами, тощо), всі вони мають багато принципових недоліків, обумовлених нестабільним ступенем використання десульфуратора і великою його витратою, відносно високою вартістю матеріалів, до складу яких входять магній та кальцій і собівартістю процесу видалення сірки, складністю устаткування, що використовується, значними втратами температури в процесі обробки, відсутністю надійного регулювання процесу десульфурації і кількості пари ЛЗМ, що утворюється. Встановлено, що одним з найперспективніших способів рафінування чавуну від сірки є вживання процесу відновлення ЛЗМ під шаром металевого розплаву в зоні дугового розряду (ДГВ), який будучи відносно новим також далекий від досконалості і вимагає більш глибокого вивчення і дослідження. Для проведення теоретичних досліджень дугового глибинного відновлення використовувалися методи математичного і фізико-хімічного моделювання, які включають аналіз основних термодинамічних величин та кінетичних умов процесу. Для математичного опису процесу взаємодії пари активного реагенту визначався критерій Рейнольдса, використовувався принцип Даламбера, а також методики оцінки зміни маси в часі описом через диференціальне рівняння.Для аналізу впливу тиску на кінетику реакції відновлення (надходження пари магнію в розплав) проаналізована умова, при якій дотримується нерівність Електрод, розташований в центрі (по осі) дугового блоку, повинен бути достатньо електропровідним в частині де підводиться струм, щоб не розплавитися від омічного розігрівання, а також повинен бути достатньо жаростійким в зоні дугового розряду. Для вирівнювання швидкостей витрачання рудної частини блоку і частини, яка проводить струм, був вивчений вплив на цей процес добавки, що відіграє роль окислювача в реакції хімічного витрачання графіту електроду. В процесі горіння такого електроду можливе протікання реакцій: Витрати електрики розраховувалися як добуток сили струму на інтервал часу, за який відбувалося горіння (витрачання електроду) на даному струмі. Одним з негативних моментів введення оксидів алюмінію до складу графітового електроду було збільшення його електричного опору, що може зменшувати величину потужності, яка віддається дугою.На підставі виконаних досліджень розроблений алгоритм проектування технології обробки в агрегатах довільної місткості, що включає введення початкових даних, програму розрахунку, підпрограму для програми розрахунку, розрахунок техніко-економічних параметрів. За результатами проведених лабораторних досліджень і із застосуванням методики розрахунку геометричних розмірів відновного блоку була розроблена і випробувана технологія обробки чавуну магнієм, відновленим в зоні заглибленого дугового розряду для умов заводу ТОВ НВЦ «Луганськметалл». Обробка проводилася в ковшах місткістю 160 кг. Відбір проб проводився з ковша перед обробкою і відразу після обробки. В результаті обробки 15-ти ковшів вміст сірки знижувався з 0,110-0,083 % до 0,005-0,024 %, ступінь десульфурації склала 76-94 %, витрати електроенергії 2,11-2,4 КВТ-год/160 кг чавуну, витрата відновлювальної суміші 1,88-2,54 кг/т чавуну, засвоєння магнію на десульфурацію і розчинення 77-93 %.

Основний зміст роботи