Оптимизация технологии производства коррозионно-стойкой стали с использованием методов термодинамического моделирования

• Автор: Съемщиков, Николай Семенович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

Введение

ГЛАВА 1. Коррозионностойкая сталь современное состояние выплавки

1.1 Состояние мирового и российского производства коррозионностойкой стали

1.2 Методы получения низкоуглеродистой коррозионностойкой стали

1.2.1 Получение коррозионностойкой стали методом АКР

1.2.2 Получение коррозионностойкой стали методом ВКР

1.3 Моделирование процессов взаимодействия компонентов в системе

металлшлакгазовая фаза

1.3.1 Математическое моделирование сталеплавильных процессов

1.3.2 Термодинамические модели многокомпонентных систем

ГЛАВА 2. Анализ термодинамических данных и разработка основ модели

2.1 Термодинамикобалансовая модель системы металлшлакгазовая фаза ГИББС
2.2 Физикохимический анализ массива параметров взаимодействия углерода в железе.
2.3 Сравнительный анализ формализма теорий регулярных, субрегулярных и регулярных ионных растворов.
2.3.1 Теория регулярных растворов
2.3.2 Субрегулярные растворы.
2.3.3 Теория регулярных ионных растворов.
2.3.4 Обобщенная теория субрегулярных растворов
2.3.5 Обобщение формулы теории субрегулярных растворов и оснащение ее параметрами
2.4 Проверка адекватности термодинамических расчетов по программе
ГИББС.
ГЛАВА 3. Моделирование процессов обезуглероживания расплавов на основе
железа.
3.1 Методика моделирования с использованием программы ГИББС
3.2 Моделирование процесса АКР.
3.3 Моделирование процесса ВКР.
ГЛАВА 4. Разработка оптимальной технологии получения низкоуглеродистой коррозионностойкой стали применительно к условиям ОАО ММЗ Серп и молот .
4.1 Результаты опытных плавок на установке ВКР и их анализ с помощью программы ГИББС
4.1.1 Первичный статистический анализ данных опытных плавок на ОАО ММЗ Серп и молот
4.1.2 Поведение углерода и хрома в системе ГеСгСО при различных температурах и давлениях
4.1.3 Поведение азота и кислорода во время обработки металла на установке ВКР
4.2 Разработка экономически оптимальной технологии получения стали в условиях ОАО ММЗ Серп и Молот
4.2.1 Адаптация и проверка адекватности модели ГИББС к условиям ОАО ММЗ Серп и Молот.
4.2.2 Анализ особенностей температурного режима процесса ВКР на ковше вместимостью т
4.2.3 Исследование технологии ВКР с использованием программного комплекса ГИББС.
4.2.4 Выбор оптимального технологического маршрута.
4.3 Анализ процессов легирования коррозионностойкой стали титаном .
4.3.1 Усвоение титана в зависимости от состава и количества остаточного шлака
4.3.2 Усвоение титана при легировании металла после ВКР
4.4 Поведение углерода в период доводки плавки низкоуглеродистой коррозионностойкой стали на установке ВКР.
4.5 Описание разработанной технологии.
Заключение.
Список использованных источников


Так как аргон для оксида углерода является химическим вакуумом, то парциальное давление СО существенно снижается, что обеспечивает принципиальную возможность получения концентрации углерода менее 0, . Для обработки металла на установке АКР в ДСП выплавляют полупродукт, содержащий от 1,0 до 1,8 углерода . Затем металл переливают в конвертер, оснащенный фурмами для продувки металла аргоном. Период обезуглероживания проводят в несколько стадий, постепенно увеличивая соотношение между кислородом и аргоном от до ,, , , в работе изменяют соотношение от до . Это обеспечивает высокий окислительный потенциал дутья при высоком содержании углерода в начале продувки и снижение парциального давления СО изза увеличивающегося разбавления его аргоном при уменьшении содержания углерода в металле. По окончании обезуглероживания продувку металла кислородом прекращают и продувают металл только аргоном. При необходимости охлаждения металла присаживают металлический лом той же марки или известь. Затем металл раскисляют смесями из извести, ферросилиция, алюминия и т. Продолжительность процесса АКР составляет около минут . Недостатком АКР является значительный расход аргона 7 м3т при получении низкоуглеродистых сталей с концентрацией углерода 0, . Следовательно, для предприятия, не имеющего достаточных мощностей по производству аргона, процесс АКР не подходит. Кроме того, процесс ВКР обычно используют для получения стали с очень низким содержанием углерода 0, и менее . Как показывают маркетинговые исследования потребность в особо низкоуглеродистых сталях увеличивается. В связи с этим необходимо проведение дополнительных исследований с целью развития и совершенствования данной технологии. Процесс вакуумнокислородного рафинирования металла нашел широкое применение. Изначально вакуумирование металла применяли для удаления из металла водорода. В дальнейшем задачи вакуумирования расширились. Теперь к ним относятся обезуглероживание металла легированного хромом, дега
зация, десульфурация металла, выравнивание температуры и химического состава металла. В настоящий момент ни одно современное производство качественных сталей не обходится без вакуумной обработки металла. В году фирмой i был разработан способ порционного вакуумирования , а в году фирмой был разработан процесс циркуляционного вакуумирования , . В середине х годов прошлого века был применен процесс дугового нагрева металла в вакууме v i V, процесс и почти одновременно с ним процесс вакуумнокислородного обезуглероживания металла v x ii. Процесс V был разработан фирмой i США в году. Установка имела следующие характеристики емкость ковша т, диаметр электродов 0 мм, мощность трансформатора 7,5 , давление в камере во время нагрева металла составляло кПа, расход аргона на перемешивание стали составлял 0,,3 м3т. Процессом V получают стали с содержанием углерода до 0,4 С . Следует отметить, что процессы V и окислительное циркуляционное вакуумирование x i являются основными для производства низкоуглеродистых коррозионностойких сталей, а остальные процессы подобного рода можно рассматривать как развитие V и . Из всех разновидностей процессов хотелось бы выделить процесс V ii V x ii сильное перемешивание вакуумнокислородное обезуглероживание. Этот процесс разработан фирмой i для производства ферритных нержавеющих сталей с пониженным содержанием азота и объединяет достоинства интенсивной продувки металла аргоном и вакуумирования металла. Метод обработки стали кислородом при внепечном вакуумировании металла разработан совместно немецкими фирмами i и . Промышленную апробацию процесс прошел в году в г. В России процесс называют или ВКР вакуум кислородное рафинирование, или ВКО вакуум кислородное обезуглероживание. Установки ковшевого типа для производства коррозионностойких сталей работают в комплексе с другими сталеплавильными агрегатами дуговой сталеплавильной печью ДСП или кислородным конвертером. Вместимость ковшей для обработки стали методом ВКР на различных заводах изменяется от до 0 т. На заводе i i в Тибе Япония для получения коррозионностойкой стали используют чугун . Чугун после дефосфорации поступает на установку , содержание углерода по окончании процесса составляет , хрома 9 , температура С.