Разработка теоретических и технологических основ производства чугуна процессом жидкофазного восстановления РОМЕЛТ

• Автор: Усачев, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 357 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БЕСКОКСОВЫХ СПОСОБОВ

ПЛАВКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ.

1.1. Процессы с предварительным восстановлением железа в

твердой фазе и довосстановлением в жидкой фазе.

1.2. Процессы преимущественно жидкофазного

восстановления железа

1.3. Процессы полностью жидкофазного восстановления

железа.
2. СОЗДАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ, РАЗРАБОТКА И ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ.
2.1. Конструкция и основные параметры печи и опытной установки.
ф 2.2.0своение и совершенствование процесса РОМЕЛТ.
2.2.1. Основные этапы освоения технологии
2.2.2. Технология разогрева и запуска печи.
2.2.3. Дутьевой режим печи РОМЕЛТ
2.2.4. Выпуск продуктов плавки.
2.3. Совершенствование конструкции установки РОМЕЛТ
2.3.1. Система подачи шихтовых материалов
2.3.2. Газоотводящий тракт.
2.3.3. Система охлаждения
2.3.4. Система подачи энергоносителей
2.3.5. Совершенствование печи РОМЕЛТ.
3. ШЛАКОВЫЙ РЕЖИМ РОЛЬ И СВОЙСТВА ШЛАКА,
СТРУКТУРА ШЛАКОВОЙ ВАННЫ.
3.1. Роль шлаковой ванны.
3.2. Физические свойства шлаков и особенности шлакового режима.
3.3. Утилизация шлаков процесса РОМЕЛТ.
3.4. Зональная структура ванны.
3.4.1. Экспериментальное исследование системы шлакугольметалл
3.4.2. Методика отбора и анализа проб шлака i
3.4.3. Структура шлакометаллической эмульсии в печи РОМЕЛТ
3.4.4. Структура шлакоугольной суспензии
3.4.5. Математическая модель формирования фракционного состава
угля в шлаковой ванне.
3.5. Распределение железа по высоте шлаковой ванны
4. ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПЕЧИ РОМЕЛТ
4.1. Перемешивание шлаковой ванны.
4.1.1. Роль перемешивания шлаковой ванны
4.1.2. Теоретическое определение мощности пневматического перемешивания жидкости
4.1.3. Мощность перемешивания в характерных зонах
шлаковой ванны
4.1.4. Исследование эффективности перемешивания шлаковой ванны
4.2. Исследование процесса плавления сырья
4.3. Тепломассообмен в зоне дожигания роль динамического гарнисажа
4.4. Исследование пылеобразования в процессе РОМЕЛТ.
5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА
5.1. Зональность физикохимических превращений
5.2. Основные восстанавливающие агенты
5.3. Оценка площадей межфазных поверхностей в шлаковой ванне
5.4. Допущения, принятые при кинетическом анализе восстановления
5.5. Оценка скорости восстановления железа из шлака с участием
угольных частиц.
5.6 Оценка скорости восстановления железа из шлака
углеродом капель металла
5.7 Анализ роли основных восстановителей железа.
6. ПОВЕДЕНИЕ СЕРЫ И ДРУГИХ СОПУТСТВУЮЩИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
6.1. Поведение серы.
6.1.1. Распределение серы между фазами
6.1.2. Удаление серы в газовую фазу.
6.1.3. Механизм сульфидирования металла
6.1.4 Механизм десульфурации металла.
6.2. Динамическая модель распределения серы между фазами.
6.3. Поведение других сопутствующих элементов
6.3.1. Кремний и марганец
6.3.2. Фосфор
6.3.3. Поведение хрома, ванадия, титана
7. МЕТОДИКА ЗОНАЛЬНОГО РАСЧЕТА МАТЕРИАЛЬНОГО И ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ПЛАВКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА
ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА
8. СТАТИСТИЧЕСКОЕ И ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РОМЕЛТ
8. 1. Статистическая модель процесса.
8.2. Динамическая математическая модель процесса.
8.2.1. Структурный синтез модели.
8.2.2. Общая структура процесса РОМЕЛТ.
8.2.3. Структура обощенной математической модели.
8.2.4. Параметрическая идентификация математической модели.
8.2.5. Результаты идентификации
8.2.6. Проверка адекватности модели по равновесным режимам
8.2.7. Идентификация параметров по динамическим режимам.
8.2.8. Иметационное моделирование технологического процесса и
оценка адекватности модели по данным работы опытной установки
9. КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПЛАВКИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Однако он осуществлялся по принципу проточного реактора. Это позволило В. А. Роменцу совместно с А. В. Ванюковым и др. Идея была настолько неожиданной и смелой, что большинство специалистов выражало сомнение не только в экономической эффективности процесса, но и в самой возможности его осуществления, т. Эти сомнения не могли быть разрешены ни путем расчетов, ни лабораторными опытами. Даже строительство небольшой пилотной установки могло не дать положительного ответа, исходя из опыта освоения плавки Ванюкова в цветной металлургии. Необходим был крупномасштабный промышленный эксперимент. Установка была пущена в г. Подробно проект опытнопромышленной установки, результаты испытаний и исследований будут описаны в следующих разделах. К г. Процесс и конструкция агрегата запатентованы в странах мира, в том числе в США, Австралии, Японии, Индии, Китая, Германии, Швеции и др. Проданы лицензии ведущим фирмам США, Японии, Индии. В настоящее время для Индии по заказу компании разрабатывается техническая документация промышленной установки 1 первая очередь 0 тыс. Другие конкурирующие процессы развивались с учетом информации о процессе I, что отразилось на их технологии, конструкции агрегатов и темпах освоения. Остановимся подробнее на рассмотрении процессов I и . В процессе I 1, восстановление железа из шлака осуществляется преимущественно углеродом, растворенным в чугуне. Потенциально подобные технологии весьма привлекательны изза высоких скоростей восстановления оксидов железа из шлака углеродом, растворенным в металле. При разработке процесса I использовали результаты экспериментов, проведенных в х гг. Германия и Австралия на маломасштабной емкостью т металла установке на заводе x фирмы в Германии. С начала годов исследования были перенесены в Австралию. В г. I создала одноименную фирму I. На освоение технологии было затрачено около 0 млн. Первые опытные плавки процессом I гг. Выявленные принципиальные конструктивные недостатки данного реактора были устранены в его новой модификации вертикальном цилиндрическом реакторе. В гг. I диаметр ванны 2,7 м на заводе в i Западная Австралия. Средняя производительность реактора составляла 7,3 т чугуна в час. При этом подчеркнуто, что износ происходит в основном в периоды пуска, останова и при нарушениях технологии. До последнего времени разработчики процесса Нктек предлагали его на рынке как двухстадийный процесс с предварительным нагревом и твердофазным восстановлением мелкой руды и металлургических пылей в реакторе кипящего слоя. На рис. ЬШтеН. На практике же процесс ШятеИ освоен как чисто жидкофазный одностадийный процесс. Жидкофазное восстановление железа в процессе ШзтеН ведут в цилиндрическом вертикальном реакторе рис. Слив шлака организован непосредственно из нижней части шлаковой ванны. В верхней части реактора используется ограждение из водоохлаждаемых панелей, на которых образуется шлаковый гарнисаж. Панели изготовлены из стальных труб с огнеупорной набивкой. Для обеспечения большей стойкости этой набивки в шлак в составе флюса вводят необходимое количество оксида магния. Подина и нижняя часть стенки печи футерованы огнеупорным кирпичом. При работе по двухстадийной схеме железосодержащие материалы после предварительного восстановления, дробленный уголь и флюс инжектируются струями азота в ванну металла через наклоненные в сторону подины водоохлаждаемые фурмы, расположенные по периметру реактора. На фурмах образуется стойкий шлаковый гарнисаж, что обеспечивает их долговременную безопасную эксплуатацию. Над ванной металла находится сравнительно высокий слой шлака, что позволяет избежать окисления фонтанирующего металла в зоне дожигания газов. Уменьшение толщины шлакового слоя недопустимо. Процесс ведется под давлением 0,5 1,0 аги. Необходимый тепловой режим плавки обеспечивается в основном дожиганием горючих газов, выделяющихся из расплава. Дожигание производится горячим до С кислородовоздушным дутьем с содержанием кислорода до объемн. Степень дожигания газов в рабочем пространстве реактора около .