Совершенствование технологии выплавки стали в современной дуговой электропечи с использованием математического моделирования

• Автор: Малофеев, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

ГЛАВА 1. ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ В СОВРЕМЕННЫХ

ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ

1.1 Основные этапы развития электросталеплавильного

производства

1.2 Моделирование электросталеплавильного процесса.

1.3 Шихтовые материалы.

1.4 Краткое описание технологии выплавки полупродукта в ДСП

1.5 Современные способы интенсификации плавки

1.6 Шлаковый режим плавки современной ДСП

1.7 Техническая характеристика дуговой сталеплавильной
печи ДСП0
1.8 Основные элементы технологии выплавки
полупродукта в ДСП0
1.9 Базовые варианты работы дуговой сталеплавильной печи.
Выводы по главе
ГЛАВА 2. ИЗУЧЕНИЕ ШЛАКОВОГО РЕЖИМА В СОВРЕМЕННОЙ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ.
2.1 Роль вспенивания шлака в технологии плавки
современной ДСП.
2.2 Механизм вспенивания электропечных шлаков
2.3 Физикохимические особенности вспенивания шлака
2.4 Промышленные исследования зарубежных специалистов
на ДСП0
2.5 Промышленные исследования на ДСП0 ОАО ММК.
2.5.1 Методика исследования.
2.5.2 Анализ экспериментальных данных.
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ СОВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА
3.1 Пример расчта выплавки полупродукта в ДСП
ОАО ММК
3.2 Методика расчта теплового баланса плавки
современной ДСП
3.3 Разработка имитатора выплавки стали в
ДСП0 ОАО ММК
Выводы по главе.
ГЛАВА 4. ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ НА БАЗЕ ПОЛУЧЕННОЙ
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.
4.1 Применение мета л лизованного сырья для выплавки
полупродукта в современной ДСП.
4.2 Математическое моделирование и лабораторные испытания брикетов металлизованного сидеритового сырья Бакальского месторождения
4.3 Математическое моделирование и лабораторные испытания брикетированной окалины прокатных цехов ОАО ММК
4.4 Математическое моделирование, лабораторные и промышленные испытания горячебрикетированного железа производства
ОАО Лебединский ГОК.
4.4.1 Промышленные испытания с применением
металлизованного сырья
Выводы по главе
Общие выводы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Автор выражает глубокую признательность работникам ЭСПЦ, ЦЛК и ЦЭСТ ОАО «ММК», сотрудникам кафедры электрометаллургии и литейного производства ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», принимавшим участие в совместном проведении исследований. Более % всей электростали выплавляется в дуговых сталеплавильных печах [1]. Печи вместимостью до т, имеющие маломощные трансформаторы (как правило, используются в литейном производстве, на предприятиях спецметаллургии). Печи вместимостью до 0 т, имеющие трансформаторы до МВА, без применения источников альтернативной (не электрической) энергии. Такими агрегатами оснащены электросталеплавильные цехи постройки х годов прошлого века. Печи вместимостью до 0 т, оборудованные устройствами для интенсификации плавки и обладающие трансформаторами, обеспечивающими удельную мощность до 0, МВА/т. К печам третьего поколения относятся практически все печи, построенные в СССР в гг прошлого века. Вт*ч/т. В настоящее время такие печи работают на ОАО «Мечел» (г. Челябинск), Белорусском металлургическом заводе (г. Жлобин). Удельная мощность трансформаторов достигает 1,0 МВт/т. Вт*ч/т и обеспечивают цикл плавки от до мин. К этой категории относятся ДСП процессов «Данарк», «Ультимейт», «Констил», «Корнфарк», шахтные ДСП фирмы «ФАИ ФУКС» второго и третьего поколений [8,9,]. Дуговые печи данного поколения в нашей стране представлены на ОАО «ММК», ОАО «Северсталь» (г. Череповец), ЗАО «Нижнесергинский метизнометаллургический завод» (г. Ревда), ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» (г. Новокузнецк), ОАО «Камасталь» (г. Пермь), ОАО «Металлургический завод им. Серова», (г. Серов), ЗАО «Ярцевский металлургический завод» (г. Ярцево), ЗАО «Шахтинский металлургический завод» (г. Шахты). Кроме того, в настоящее время на территории РФ планируется и ведется строительство еще нескольких печей данного поколения. Современные способы интенсификации плавки стали и вспенивание шлака в дуговых электропечах, позволили сократить цикл плавки до - мин. Втч/т. Одновременно с развитием электросталеплавильного производства в структуре материального и теплового балансов плавки произошли значительные изменения, связанные с работой на жидком чугуне и металлизованном сырье, применением топливно-кислородных горелок и устройств для вспенивания шлака. Отпала необходимость получения заданного марочного состава стали. Для решения технологических задач, не прибегая к производственным экспериментам, и обеспечения рационального режима плавки при конкретных производственных условиях (характеристики печи, шихтовые материалы и т. МГТУ им. Г.И. Носова под руководством А. М. Бигеева []. Большой вклад в описание современных способов выплавки стали в дуговых печах внесли A. B. Рябов, И. В. Чуманов, И. В. Некрасов, М. В. Шишимиров []. Попытки моделирования современного электросталеплавильного процесса проводились на кафедре электрометаллургии в Южно-Уральском государственном университете г. Челябинска. Однако в моделях электроплавки отсутствуют данные по содержанию и поведению оксидов железа (FeO) и (Без), их фактическим соотношениям, составу и температуры отходящих газов, отсутствует оценка вспенивания шлака и невозможно оценить потери железа с его оксидами в шлаке. В моделях не учитываются современные способы интенсификации плавки в структуре материального и теплового балансов, отсутствуют количественные характеристики применения металлизованного сырья. Для более детального математического описания современного электросталеплавильного процесса следует рассмотреть некоторые особенности применяемой шихты и технологии. Основными шихтовыми материалами при выплавке полупродукта в дуговой сталеплавильной печи в настоящее время являются: металлический лом, жидкий чугун и металлизованное сырье [,]. Металлический лом должен иметь определенные габариты, высокую насыпную плотность, и низкое содержание вредных примесей и засорений. Мелкий лом, как правило, более окислен, замусорен и загрязнен маслом. Непостоянная величина замусоренности лома не позволяет точно оценить выход годного металла. Разложение в зоне дуг ржавчины (гидрооксида железа) и масла приводит к образованию в атмосфере печи атомарного водорода.