Исследование и разработка параметров технологии выплавки стали с применением ДСП средней вместимости для повышения эффективности производства сортовой заготовки

• Автор: Белковский, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 — Состояние вопроса

1.1. Особенности обезуглероживания металла в дуговой сталеплавильной

1.1.1. Термодинамика обезуглероживания

1.1.2. Кинетика обезуглероживания

1.2. Механизмы перемешивания металла в ДСП

1.3. Связь геометрических параметров и эксплуатационных показателей металлургических агрегатов

1.3.1. Размеры и форма сталеплавильной ванны ДСП

1.3.2. Влияние вместимости агрегата на тепло- и массообменные процессы
в жидком расплаве
1.4. Математическое моделирование металлургических процессов
1.4.1. Обзор существующих математических моделей металлургических процессов
1.4.2. Химическое сродство элементов металла с кислородом при кислородной продувке
1.5. Промежуточные выводы
ГЛАВА 2 — Исследование параметров технологии выплавки железоуглеродистого полупродукта в ДСП-30 при помощи математического моделирования
2.1. Характеристика объекта исследования
2.2. Математическое описание подины ДСП-30 «Литейно-прокатного завода», г. Ярцево (ЛПЗ)
2.2.1. Эквивалентное уравнение подины ДСП-30 ЛПЗ
2.2.2. Влияние вместимости и геометрических параметров ванны ДСП на удельную поверхность металла в ней
2.3. Математическая модель процесса выплавки полупродукта в
ДСП-30 ЛПЗ
2.3.1. Исходные данные
2.3.2. Энергетический режим плавки и мощность источников энергии в ДСП-
2.3.3. Мощность потерь энергии в ДСП-
2.3.4. Распределение кислорода на окисление примесей и мощность соответствующих химических реакций
2.3.5. Распределение углерода на восстановление компонентов шлака и мощность соответствующих химических реакций
2.3.6. Балансовые уравнения и температура металла

2.3.7. Алгоритм, основные допущения, границы применимости модели
2.4. Идентификация, верификация модели и результаты моделирования плавок в ДСП-30 ЛПЗ
2.4.1. Идентификация модели (определение неизвестных параметров)
2.4.2. Верификация модели
2.4.3. Результаты моделирования плавок
2.5. Исследование технологических параметров выплавки полупродукта в ДСП-30 при помощи разработанной модели
2.5.1. Влияние соотношения размеров ванны на основные технологические показатели
2.5.2. Влияние массы углеродсодержащих материалов (УСМ) в шихте ДСП на основные технологические показатели
2.6. Разработка практической методики расчета технологически обоснованного расхода УСМ для выплавки полупродукта в ДСП
2.7. Промежуточные выводы
ГЛАВА 3 —Исследование процесса перемешивания металла в ДСП
3.1. Совершенствование методики расчета мощности перемешивания ванны ДСП пузырями СО при углеродном кипении
3.1.1. Основные допущения
3.1.2. Математическое описание методики
3.1.3. Результаты расчета
3.2. Расчет мощности перемешивания ванны ДСП струей кислорода
3.3. Анализ результатов расчетов
3.4. Влияние геометрических параметров ванны ДСП на мощность перемешивания металла
3.5. Теоретическое обоснование рационального соотношения размеров ванны современной ДСП, работающей по одношлаковой технологии
3.6. Промежуточные выводы
Г ЛАВА 4 — Разработка температурного режима ковшовой обработки стали на ЛПЗ
4.1. Разработка математической модели процесса охлаждения стали во время ковшовой обработки
4.1.1. Основные допущения модели
4.1.2. Изменение температуры полупродукта на выпуске из ДСП
4.1.3. Изменение температуры полупродукта за время транспортировки ковша на агрегат «ковш-печь» (АКП)
4.1.4. Изменение температуры стали в ковше во время транспортировки к машине непрерывного литья заготовок (МНЛЗ)
4.1.5. Изменение температуры стали в сталеразливочном ковше во время разливки
4.1.6. Изменение температуры стали в промежуточном ковше во время разливки
4.1.7. Верификация модели
4.2. Разработка температурного режима ковшовой обработки стали на ЛПЗ..
4.3. Промежуточные выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А — Конструкция футеровки ДСП-
Приложение Б — Математическая модель процесса выплавки полупродукта в
ДСП-30 ЛПЗ (исходный код программы в Visual Basic)
Приложение В — Техническое заключение о применении результатов работы.

сать для двух геометрически подобных агрегатов, вместимость одного из которых равна ть а второго — гп2, следующее выражение.
Из выражения (1.12) видно, что при снижении вместимости печи удельный расход электроэнергии в ней увеличивается. Это касается и других источников энергии, применяемых в ДСП, поскольку эффективность их использования также зависит от мощности тепловых потерь.
Из рис. 1.17 видно, что удельный расход электроэнергии на ДСП средней и малой вместимости превышает аналогичный показатель крупных печей. Здесь можно выделить такие же участки, как и на рис. 1.16.
Рис. 1.17 — Зависимость удельного расхода электроэнергии от массы плавки в ДСП по данным AIST (Association for Iron and Steel Technology) [26]
Удельная поверхность металла, зависящая от вместимости печи и соотношения основных размеров (DM и hM) и формы ванны (СК, ЦСК в начале кампании печи), влияет также на скорость массообменных процессов на границе раздела фаз металл-шлак и металл-газ. Удельная площадь зеркала металла влияет на скорость взаимодействия металлической, шлаковой и газовой фаз. Мощность перемешивания ванны при выделении СО зависит как от абсолютной глубины металла [4], так и от удельной площади поверхности подины, контактирующей с жидким металлом, как будет показано далее в настоящей работе. А эта величина, в свою