Розвиток теорії та розробка ресурсо– і енергозберігаючих технологій ковшового рафінування чавуну перед киснево–конвертерною плавкою - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Розвиток теорії та розробка ресурсо-і енергозаощаджуючих технологій ковшового рафінування чавуну перед киснево-конвертерною плавкоюЗ.І.Некрасова Національної академії наук України та у Дніпродзержинському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України. Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Чернятевич Анатолій Григорович, Дніпродзержинський державний технічний університет, завідувач кафедрою руднотермічних процесів. Офіційні опоненти: Академік НАН України, докт. техн. наук, професор Найдек Володимир Леонтійович, Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАНУ (м. докт. техн. наук, професор Бойченко Борис Михайлович, Національна металургійна академія України (м. Захист відбудеться ”21” _жовтня__ 2003 р. о 1230 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.084.03 при Національній металургійній академії України (49600, Дніпропетровськ, пр.У цьому звязку, а також з урахуванням концепції розвитку металургії України, представляється актуальною розробка комплексу технологій, що дозволяють, у залежності від конкретних умов роботи підприємств і сортаменту випуску металопрокату, забезпечувати ефективну десульфурацію, або десиліконізацію, десульфурацію і дефосфорацію чавуну (усі з побіжною деазотацією) реагентами, одержаними з використанням відходів різних галузей промисловості. Задачі, які необхідно вирішити для досягнення поставленої мети: - термодинамічне і експериментальне дослідження механізму й обґрунтування фізико-хімічної схеми процесу десульфурації чавуну диспергованим магнієм, інжектованим у чавун за допомогою фурми занурення; Методи дослідження: У роботі використані сучасні розрахункові методи дослідження, а також високотемпературного моделювання, які дозволяють шляхом розрахунків з використанням ЕОМ, а також експериментів з добором проб металу і шлаку, виміром температури ванни, а також фіксацією кіно-і відеозйомкою макрофізичних явищ, одержати достовірну інформацію відносно гідрогазодинамічних і тепломасообмінних процесів, що протікають при лабораторному і промисловому ковшовому рафінуванні чавуну. Уперше, з використанням отриманих розрахункових і експериментальних даних, запропонована фізико-хімічна схема процесу десульфурації чавуну інжектуванням диспергованого магнію через фурму занурення, що включає локальну первинну реакційну зону на виході реагенту з фурми, де відбуваються реакції розкислення, десульфурації і розчинення магнію і вторинну реакційну зону, де відбувається інтенсивне перемішування ванни спливаючими газовими пузирями, і протікають реакції взаємодії розчиненого і пароподібного магнію з розчиненими у чавуні сіркою і киснем. На основі розробленого механізму процесу десульфурації чавуну магнієм через розчинення магнію в чавуні і наступної гомогенної взаємодії сірки і магнію розроблена ресурсо-і енергозберігаюча технологія десульфурації чавуну інжектуванням диспергованого магнію у чавун через фурму занурення, що дозволяє досягти максимального ступеня засвоєння магнію чавуном (до 95 %).Достатність розроблених способів десульфурації чавуну магнієвими реагентами характеризує високу ефективність магнієвого реагенту, однак розходження технологій введення магнію в чавун значною мірою свідчить про відсутність єдиної точки зору на механізм процесу десульфурації чавуну магнієм. Процес десульфурації чавуну магнієм може протікати або за механізмом розчинення магнію в чавуні і подальшої взаємодії розчинених магнію і сірки (реакція 5), або за механізмом гетерогенної взаємодії магнію і сірки на поверхні магнієвої бульбашки (реакція 2), або за змішаним механізмом, що включає обидва вищезгаданих. Виконані з використанням термодинаміки необоротних і нерівновагих процесів розрахунки ступеня відхилення від рівноваги (?G/RT) реакцій (2) і (5) свідчать про те, що найбільш можливим є протікання реакції взаємодії між розчиненими в чавуні магнієм і сіркою. Контроль вмісту сірки і магнію в чавуні реакційної і порівняльної камер протягом всієї обробки дозволив оцінити роль розчинення магнію в чавуні в процесі десульфурації усієї ванни при наявності і відсутності перешкод для масообміну. Підтвердженням механізму процесу десульфурації чавуну магнієм через розчинення магнію в чавуні є отримані нами результати десульфурації чавуну інжектуванням гранульованого магнію, що вводиться в чавун через фурму занурення, у 420-тонних міксерних ковшах [5, 6].У результаті термодинамічних і експериментальних досліджень механізму процесу десульфурації чавуну інжектуванням магнію через фурму занурення встановлено, що процес десульфурації здійснюється, здебільшого, за рахунок розчинення магнію в чавуні і подальшої взаємодії між розчиненими в чавуні сіркою і магнієм.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ