Исследование основных путей совершенствования выплавки чугуна из титаномагнетитового сырья

• Автор: Собянина, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Значимость ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд как перспективного металлургического сырья

1.2 Исторические аспекты вопроса

1.3 Основные проблемы доменной плавки титаномагнетитового сырья

1.4 Современная технология производства ванадиевого чугуна

1.5 Перспективы совершенствования современной технологии производства ванадиевого чугуна. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2 . УСОВЕРШЕНСТВОВАВШИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ ТИТАНА И КРЕМНИЯ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С ТЕПЛОВЫМ СОСТОЯНИЕМ НИЖНЕЙ ЗОНЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
2.1 Усовершенствование модели термодинамического анализа поведения титана и кремния в доменной печи
2.2 Алгоритм реализации модели термодинамического анализа поведения титана и кремния в доменной печи
2.3 Усовершенствование модели кинетического анализа поведения титана и кремния в доменной печи
2.4 Алгоритм реализации модели кинетического анализа поведения титана и кремния в доменной печи
2.5 Усовершенствование модели теплового состояния нижней зоны доменной печи
2.6.Алгоритм реализации модели теплового состояния нижней зоны доменной печи
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА

ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ НИЖНЕЙ ЗОНЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТИТАНА
3.1 Влияние температуры
3.2 Влияние давления
3.3 Влияние среднего диаметра кусков кокса
3.4 Влияние основности шлака
3.5 Влияние конструкции нижней зоны доменной печи
3.5.1 Влияние угла наклона заплечиков доменной печи
3.5.2. Влияние конструкции горна доменной печи
3.6 Влияние содержания оксида титана в шихте
3.7 Влияние оксидов марганца и железа на разрушение карбидов титана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Состав шихтовых материалов и шлака
Справка об использовании результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в мире в связи с высокими темпами развития металлургии происходит быстрое истощение запасов железорудного сырья, поэтому возникает острая необходимость перехода в ближайшем будущем на использование комплексных руд сложного состава. К таким рудам относятся ванадийсодержащие титаномагнетиты, имеющие широкое распространение и огромные запасы в недрах земли. Эти руды занимают видное место в металлургической промышленности ряда стран как главный сырьевой источник весьма дефицитных ванадия и титана. Мировой объем производства стали из титаномагнетитового сырья также значителен и составляет многие миллионы тонн в год [1].
В нашей стране действующее ванадиевое производство базируется на попутном извлечении ванадия из титаномагнетитовых руд Качканарского месторождения Урала. Эти руды являются в настоящее время главным и надежным сырьевым источником ванадия для мировой промышленности. Использование ванадийсодержащих титаномагнетитов в металлургическом производстве позволило также разрешить проблему обеспечения железорудным сырьем целого ряда металлургических предприятий в Российской Федерации, КНР, ЮАР [2].
В будущем ожидается дальнейший рост спроса на ванадий. Это обусловлено расширением сфер его применения для производства низколегированных сталей, используемых при изготовлении труб нефтегазопроводов, строительных конструкций для мостов, высотных зданий, широкопролетных сооружений, производства железнодорожных рельсов и др. Для большинства зарубежных стран характерным является максимальный расход ванадия при производстве этого сортамента сталей.
Для России значимость ванадия как легирующего элемента наиболее высока, так как он является заменителем вольфрама, молибдена, никеля и ниобия.

Выше приведенные зависимости констант равновесия реакций (1), (4), (5), (6) таблицы 2.1 от температуры показывают, что восстановление титана активно происходит выше температуры 1490К.
Итак, термодинамический анализ условий восстановления титана и образования его карбида при доменной плавке показал, что наиболее вероятными являются реакции с образованием ТЮ, Т1С, а также 14 при взаимодействии ТЮг с железом.
На основе термодинамических расчетов получена зависимость равновесных концентраций кремния и титана в чугуне от температуры (рисунок 3.2) и давления (рисунок 2.5). Эти зависимости позволили представить взаимосвязь содержания кремния и титана в чугуне и сопоставить эти данные с данными о работе доменной печи ОАО «ЕВРАЗ НТМК» (рисунок 2.6).
Рисунок 2.5 — Влияние давления на равновесные концентрации ТІС (----------------), Ті (----) и (-------)