Физико-химические, теплофизические и технологические особенности окислительных процессов в большегрузных конверторах при переделе чугунов с широким диапазоном содержания фосфора

• Автор: Бабенко, Анатолий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Алматы
• Количество страниц: 273 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современное состояние технологии передела фосфористого чугуна в кислородных конверторах .

1.1.1 Переработка фосфористого чугуна в кислородных конверторах га рубежом. . .

1.1.2 Опыт переработки фосфористого чугуна в большегрузных

конвертора Карметкомбината

1.2 Поведение фосфора в процессе выпуска, раскисления и

разливки стали

1.3 Особенности окислительных процессов, протекающих в

конверторной ванне

2 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ДЕФООКЗРАЦИИ ЧУГУНА

2.1 Сравнительный анализ известных методик расчета разновесного содержания фосфора в металле
2.2 Анализ влияния состава металла и шлака на отклонение
расчетных значений фосфора от экспериментальных данных
2.3 Адаптация модели Кожеурова В.А. к оксидной системе
начала, середины и заключительной стадии рафинирования расплава.
2.4 Степень отклонения реакции окисления фосфора от равновесия в системе металлшлак
2.5 Термодинамический анализ реакции окисления фосфора
на заключительных этапах рафинирования.
3. МАКРОКИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ И
ПРОЦЕССА ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ
3.1 Условия проведения промышленных исследований
3.2 Выбор критерия эффективности процесса дефосфорации .
3.3 Балансовая модель кислородноконверторного процесса
с оставлением конечного шлака .
3.3.1 Балансовая модель первого периода кислородноконверторной плавки
3.3.1.1 Частичные и полный материальные балансы основных компонентов оксидной системы блок
3.3.1.2 Частичные к полный материальные балансы основных
компонентов металлической системы блок . . . .
Балансовая модель Етсрого периода кислородноконверторной плавки.
Макрокинетика окислительных процессов, протекающих
на ранних стадиях продувки .
Роль окиоленнооти шлака и температуры металла з
окислительных процессах
Окислительные процессы на заключительных этапах рафинирования металлического расплава
Механизм шлакообразования и пути улучшения озкобого
режима конверторной плавки .
ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛО
БОЙ РАБОТЫ КОНВЕРТОРОВ
Тепловой баланс процесса рафинирования фосфористого
чугуна .
Влияние технологических параметров процесса на тепловую работу конверторов .
Тепловзя работа конверторов в зависимости от температурного режима и качества металлолома.
Пути улучшения тепловой работы конзерторов при переделе фосфористого чугуна .
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОНВЕРТОРНОГО ПЕРЕДЕЛА
ФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА
Основные физикохимические свойства конверторного
Технология с максимальным использованием физического
тепла конечного шлака
Технология передела фосфористого чугуна с предварительной обработкой конечного шлака .
Технология передела фосфористого чугуна с сокращением тепловых потерь на промежуточной повадке . . . Технология передела фосфористого чугуна с использованием марганецсодержащих материалов .
Технология передела фосфористого чугуна с использованием доломита.
Технология передела фосфористого чугуна с использованием углеродсодержащих материалов.
Отсечка конечного шлака и стабилизация окисленяостн
металла на выпуске
5.9 Технология передела фосфористого чугуна с вдуванием пылевидной извести .
5. ФОСФАТШЛАК КОМПЛЕКСНОЕ УДОБРЕНИЕ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО КАЧЕСТВА
Агрохимическая эффективность фосфвтшлаков.
Обогащение фосфатшлака и его качество.
Б. .3 Пути улучшения товарной формы фосфатшлачоЕ и их агрохимическая эффективность.
Оценка влияния добавок фосфатшлака на фигикомеханические к химические сзойства почвы . Э
Анализ накопления растениями элементов, входящих в состав фосфатшлака.
6 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ РАФИНИРОВАНИЯ
чугунов с изшнящимся В ДИАПАЗОНЕ 0,2.0,6 СОДЕРЖАНИЕМ ФОСФОРА
6.1 Рафинирование чугуна, содержащего до 0,3 фосфора. .
6.2 Повышение качества и снижение себестоимости конверторной стали с переходом на одношлаковый процесс . .
6.3 Рафинирование чугуна, содержащего 0,3.0,6 фосфора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В зоне циркуляции, по мнению большинства исследователей ,, окисление углерода может протекать только ка поверхности пузырек ОЭ. В противоположность этому Карлсон считает, что реакция обезуглероживания протекает исключительно на поверхности металлфутеровка. В этом случае речь может идти об окислении углерода на поверхности пузырей, образующихся на порах кладки. Некоторые исследователи , приводят ряд доводов в пользу преимущественного окисления углерода в корольках металла, взвезенных в шлаке. Однако в этом случае следует учитывать, что окколение углерода происходит на поверхности пузырей СО, ассоциирующихся с каплями металла. Предполагают, что окисление кремния может протекать как в зоне продувки ка поверхности металлструя кислорода , и металлшлак ,, так и в зоне циркуляции в объеме металла , и на поверхности металлшлак ,. Относительно марганца также существует предположение о его преимущественном окислении в реакционной зоне на поверхности металлструя кислорода У. В работе получены данные, свидетельствующие о том, что в начале и конце продувки интенсивность окисления марганца обеспечивается в основном за счет его окисления в реакционной зоне. И только в середине продувки по достижении в этой зоне условий, обеспечивающих преимущественное окисление углерода, окисление марганца перемещается в периферийную зону и обеспечивается процессами, протекающими в шлакометаллической эмульсии. Однако более обоснованной представляется точка зрения авторов ,, предполагающих, что окисление кремния и марганца протекает преимущественно в зонах циркуляции и шлакометаллической эмульсии на поверхности металлшлак. Касаясь зопрсса удаления фосфора из металла, большинство исследователей ,, полагают несомненным, что этот процесс преимущественно протекает на периферии в зоне циркуляции на поверхности металлшлак. В этом случае по мнению авторов процесс дефюофорации выоокоуглеродистого расплава осуществляется путем окисления фосфора в подфурменной воне газообразным водородом продувки, а образующийся пентаоксид фосфора связывается твердой известь в прочные соединения. Изложенное выше позволяет заключить, что в зависимости от тех ил иных исходных предположений можно прийти к различным выводам относительно места преимущественного протекания окислительных реакций в ванне конвертора. Недостаток экспериментальных данных, обусловленный сложностью их получения, определяет невозможность безусловного подтверждения той или иной схемы окислительных процессов. Однако убедительным доказательством особой роли области контакта струи кислорода с металлический ванной служит экспериментальный материал многих исследователей о температуре расплава в подфурменной зоне, которая на 0. С оказывается выше средней температуры еннны. Этот факт служит доказательством интенсивного протекания в реакционной зоне окислительны реакций, главным образом реакция окисления железз. Вместе с тем до сих пор нет единого мнения о механизме реакций прямого окисления. Прежде всего отсутствует полная ясность в Еопросе о том происходит ЛИ Е реакционной зоне избирательное окисление тех или иных компонентов ванны или все они, включая железо, окисляются струй кислорода ка поверхности металла. При этом необходимо помнить, что предполагаемая избирательность окисления отдельных компонентов мажет быть объяснена как различных химическим сродством элементов ванны к кислороду, так и неодинаковыми условиями мзссопереноса компонентов ванны к зоне реакции. Вместе с тем решающее значение на окислительные процессы может оказать кислород, накопленный в шлаке. В этом случае скорость окисления компонентов ванны будет во многом определяться величиной поверхности раздела фаз металлшлак, которая мажет формироваться как за счет капель шлака, всплывающих в металле , так за счет оксидной пленки, образующейся на каплях металла, на которые он дробится в месте встречи со струей кислорода 2. Кроме того поверхность металлшлак мажет формироваться за очет корольков металла в шлаке. Окисление примесей на этой поверхности подтверждено экспериментально.