Развитие теоретических основ, разработка и внедрение комплекса ресурсосберегающих технологий внепечной обработки стали

• Автор: Гизатулин, Ринат Акрамович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 284 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ

1.1 Современные способы внепечной обработки жидкого металла

1.2 Особенности физикохимических процессов, протекающих при внепечной обработке стали

1.3 Разработка и методы изучения новых технологий повышения качества стали

1.4 Применение газов для перемешивания металлических расплавов

в ковше.
1.5 Физическое и математическое моделирование как метод исследования металлургических процессов.
1.6 Технологические и физикохимические особенности выплавки и внепечной обработки коррозионностойких марок стали.

1.7 Свойства высокоактивных элементов и их роль в металлургии

1.8 Задачи настоящего исследования.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ОБРАБОТКИ СТАЛИ ГАЗОВОСХОДЯЩИМИ ПОТОКАМИ.
2.1 Физическое моделирование процессов перемешивания
жидкости газами.
2.1.1 Влияние интенсивности подачи газа и глубины погружения
фурмы на продолжительность гомогенизации.
2.1.2 Распределение скорости потоков жидкости
при барботировании газом через газопроницаемые вставки.
2.1.3 Закономерности распределения газовой фазы в жидкости
при продувке через газопроницаемые вставки.
2.2 Математическое моделирование гидродинамических процессов
при продувке металла в ковше
Выводы.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОРРЕКТИРОВКИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТАЛИ В КОВШЕ ПРИ ПРОДУВКЕ МЕТАЛЛА ГАЗАМИ
3.1 Методика проведения исследований.
3.2 Достижимая точность корректировки стали в ковше
3.3 Окислительные процессы при продувке стали аргоном в ковше
3.4 Стабилизация химического состава стали в ковше.
3.5 Математическое моделирование процесса восстановления оксидов в агрегате ковшпечь
3.6 Математическая модель оценки степени десульфурации
при обработке расплава в агрегате ковшпечь
3.7 Качественные показатели опытных плавок
3.8 Исследование процесса продувки стали азотом в сталеразливочном ковше через погружаемые фурмы.
3.9 Легирование стали азотом
ЗЛО Легирование стали азотом при продувке в ковше через донные
и погружаемые фурмы.
3. Расчет экономической эффективности легирования стали газообразным азотом
3. Разработка технологии производства рельсовой стали
в агрегате ковшпечь
Выводы.
4 РАЗРАБОТКА ТЕРЕТИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ МАРОК СТАЛИ.
4.1 Разработка и исследование новых вариантов легирования стали титаном в ковше
4.1.1 Методика проведения лабораторных опытов.
4.1.2 Методика проведения промышленных экспериментов
4.2 Влияние атмосферы на угар титана
4.3 Результаты промышленных опытов по легированию титаном.
4.3.1 Легирование титаном в ковше через остаточный слой шлака в условиях перемешивания инертным газом.
4.3.2 Легирование титаном при переливе плавки из ковша в ковш вместе с остаточным шлаком.
4.3.3 Легирование титаном при переливе с использованием ковша специальной конструкции.
4.4 Восстановление хрома из шлака.
4.5 Десульфурация металла при выплавке коррозионностойкой стали одношлаковым процессом.
4.6 Определение потерь легирующих и металла при одно и двухшлаковом вариантах технологии.
Выводы.
5 РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ ВЫСОКОАКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
5.1 Способ ввода высокоактивных добавок в алюминиевых контейнерахстаканах.
5.2 Методика проведения исследования
5.3 Анализ полученных результатов.
5.3 1 Усвоение кальция. Влияние технологических параметров на
коэффициент усвоения кальция
5.3.2 Усвоение алюминия. Влияние технологических параметров на
коэффициент усвоение алюминия.
5.4 Влияние комплексной обработки кальцием и алюминием на свойства стали
Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТ ОЧНИКОВ.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Для устранения межкристаллитной коррозии металл легируют титаном, содержание которого должно пятикратно превышать содержание углерода в стали. Широкое применение титана для легирования коррозионностойких сталей, высокая его стоимость и дефицитность определяют актуальность работ, направленных на его экономию. Разработка и исследование различных методов легирования коррозионностойких сталей титаном, обеспечивающих уменьшение и стабилизацию угара титана, при высоком извлечении легирующих из шихты является одной из задач данной работа. Анализируя известные данные по структуре потерь титана при легировании, 0, 9, 9, 9, 4, можно отметить следующее. Основные потери происходят при взаимодействии титана с оксидами шлака и кислородом газовой фазы . В настоящее время нашли широкое применение два способа введения титана в сталь легирование титаном в печи и в ковше. Кроме того, были проведены массовые опытные плавки по легированию титаном в процессе разливки металла. Рассмотрим все три способа с точки зрения потерь титана. При легировании в дуговой печи усвоение титана главным образом зависит от количества и состава выпускного шлака, степени раскисленности металла, его температуры, удельного веса и фракционного состава титансодержащих материалов. В большинстве случаев усвоение титана при легировании им в дуговой печи через шлак составляет реже до 1, 9, 9, 9. Рациональным подбором количества и вязкости шлака можно несколько увеличить степень усвоения титана 9, 9, 7, 6, 6. Повышение расхода раскислителей способствует некоторому увеличению усвоения титана 0, 7, 2. При легировании титансодержащим материалом в ковше на выпуске усвоение титана выше, чем в печи , в отдельных случаях до 1, 6, 9, 5. Степень усвоения титана при данном методе зависит также, как и при легировании титаном в дуговой печи, от соотношения скоростей растворения ферротитана и его окисления, температуры металла, количества и состава выпускного шлака, удельного веса и фракционного состава титансодержащих материалов 6, 7, 6, 9, 5, 6, , 5, 7, 3, 3, 2. Анализируя результаты усвоения титана при легировании в ковше можно отметить, что уровень усвоения титана , повидимому, близок к предельному, который можно достигнуть за счет исключения его контакта со шлаком. Для этого используют, в частности, различные способы введения титана в расплав в условиях вакуума. Усвоение титана при легировании в вакууме достигает 7, 4, , 6, 7. Значительно проще исключить контакт с воздухом при легировании титаном путем создания в ковше нейтральной атмосферы, например, атмосферы аргона или простой изоляцией полости ковша от воздуха. Изолируя полость ковша от внешней атмосферы, можно добиться существенного снижения потерь титана на окисление кислородом в отсутствии шлака с до отн Усвоение титана при этом повысилось с до 2. Однако экспериментально вопрос легирования коррозионностойкой стали титаном с изоляцией полости ковша от воздуха еще не изучен. Недостаточно он изучен и для случая легирования в атмосфере аргона. Введение титана в сталь при ее разливке создает наилучшие условия для исключения или сведения к минимуму действия факторов, обусловливающих потери титана. Металл с введенным в него титаном со шлаком не контактирует, а окисление кислородом воздуха минимально. Кроме того, массу слитка можно определить с большей точностью, чем массу жидкой стали в печи или ковше. Эго повышает и точность легирования 5, 8, 8, 2. Общий характерный недостаток этих методов возможная неравномерность распределения титана в слитке 1. Поэтому и указанный способ легирования титанов пока не нашел широкого применения в промышленности. Как было отмечено выше, основные потери титана связаны со взаимодействием его с кислородом газовой фазы, с оксидами шлака, футеровки печи и ковша, а также с кислородом и азотом, растворенными в металле. Рассмотрим теоретически статьи потерь титана, чтобы выявить пути и возможности повышения полезного использования титана. Потери титана на взаимодействие с кислородом, растворенным в стали, количественно определяются содержанием кислорода в металле перед легированием титаном.