Разработка метода определения рациональных составов ферросплавов, технологии их получения и применения при обработке стали

• Автор: Шешуков, Олег Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 265 с. : ил.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО СПОСОБАМ СОЗДАНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ СОСТАВОВ ФЕРРОСПЛАВОВ

И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Назначение и группы ферросплавов.

1.2. Требования, предъявляемые к качеству ферросплавов

1.3. Методы изучения свойств ферросплавов.

1.4. Основные задачи исследований.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО СОСТАВА ФЕРРОСПЛАВОВ

2.1. Основные положения метода и предлагаемая схема

создания рациональных составов ферросплавов

2.2. Выбор метода и проведение исследований по изучению

кинетики окисления ферросплавов

2.2.1. Анализ существующих методов исследования кинетики окисления сплавов.
2.2.2. Методика и экспериментальная установка по изучению кинетики окисления металлов и порядок проведения эксперимента
2.2.3. Проведение оценочных экспериментов на промышленных ферросплавах
2.3. Выбор методов определения температур плавления
ферросплавов.
2.3.1. Существующие методы определения и температур плавления веществ.
2.3.2. Описание метода исследования температур плавления ферросплавов
2.3.3. Результаты определения температур плавления
промышленных и разрабатываемых ферросплавов.
2.4. Выбор методов и определение плотности ферросплавов.
2.4.1. Существующие методы определения плотности веществ.
2.4.2. Описание метода определения плотности ферросплавов
2.4.3. Определение плотности промышленных ферросплавов.
2.5. Выбор методики и исследование теплофизических характеристик ферросплавов.
2.5.1. Описание существующих методов и определение теплоты плавления ферросплавов
2.5.2. Выбор методики и исследование теплоемкости, температуропроводности и теплопроводности ферросплавов
2.5.2.1. Понятие о теплоемкости, температуропроводности
и теплопроводности веществ
2.5.2.2. Существующие методы определения теплоемкости, температуропроводности и теплопроводности веществ
2.5.2.3. Описание метода определения теплоемкости, температуропроводности и теплопроводности ферросплавов.
2.5.2.4. Результаты определения теплоемкости, температуропроводности и теплопроводности промышленных ферросплавов.
2.6. Выбор методов и определение времени плавления ферросплавов
2.6.1. Общая характеристика процесса плавления.ферросплавов.
2.6.2. Описание существующих методов определения времени плавления веществ.
2.6.3. Описание используемого усовершенствованного расчетного метода определения времени плавления ферросплавов в железоуглеродистых расплавах
2.6.4. Результаты определения усовершенствованным расчетным методом времени плавления промышленных ферросплавов
в железоуглеродистых расплавах
2.7. Определение критерия сравнительной эффективности ферросплавов при обработке стали
2.8. Выводы
3. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ГРУПП ФЕРРОСПЛАВОВ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Определение групп ферросплавов для исследований.
3.2. Выбор основных компонентов, состава и подготовка к исследованиям сплавов для микролегирования и модифицирования стали.
3.3. Выбор основных компонентов, состава и подготовка к исследованиям сплавов для раскисления и модифицирования стали
3.4. Выводы
4. РАЗРАБОТКА СОСТАВА, ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И
ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ
ФЕРРОСПЛАВОВ.
4.1. Исследование характеристик ванадийсодержащих ферросплавов
4.1.1. Исследование кинетики окисления ванадийсодержащих ферросплавов газообразным кислородом.
4.1.2. Исследование температур и теплот плавления ванадийсодержащих ферросплавов.
4.1.3. Исследование плотности ванадийсодержащих ферросплавов.
4.1.4. Исследование теплофизических характеристик ванадийсодержащих ферросплавов.
4.1.5. Определение времени плавления ванадийсодержащих ферросплавов усовершенствованным методом.
4.1.6. Оценка эффективности применения ванадийсодержащих ферросплавов при обработке стали.
4.2. Лабораторные и опытнопромышленные исследования по обработке
стали ванадийсодержащими ферросплавами.
4.2.1. Лабораторные исследования по обработке стали
ванадийсодержащими ферросплавами.
4.2.2. Опытнопромышленные исследования по обработке стали
ванадийсодержащими ферросплавами.
4.3. Разработка технологии выплавки комплексных ванадийсодержащих ферросплавов
4.4. Выводы.
5. РАЗРАБОТКА СОСТАВА, ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И
ПРИМЕНЕНИЯ АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИХ ФЕРРОСПЛАВОВ
5.1. Исследование характеристик алюминийсодержащих ферросплавов
5.1.1. Исследование кинетики окисления алюминийсодержащих ферросплавов газообразным кислородом
5.1.2. Исследование температур плавления алюминийсодержащих ферросплавов
5.1.3. Исследование плотности алюминийсодержащих ферросплавов
5.1.4. Исследование теплофизических характеристик алюминийсодержащих ферросплавов.
5.1.5. Определение времени плавления алюминийсодержащих ферросплавов
5.1.6. Оценка эффективности применения алюминийсодержащих ферросплавов при обработке стали
5.2. Разработка состава и технологии выплавки алюминийсодержащих ферросплавов
5.3. Опытнопромышленные исследования по обработке
стали алюминийсодержащими ферросплавами.
5.4. Экономическая оценка эффективности применения алюминийсодержащих ферросплавов при обработке стали.
5.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


С другой стороны, комплексный подход и в настоящее время редко используется на практике для определения составов ферросплавов изза трудности определения некоторых физикохимических и теплофизических характеристик ферросплавов, а также отсутствия общепринятой схемы выбора рационального состава ферросплава по сумме всех полученных свойств. К настоящему времени в основном отработаны методики и изучаются такие характеристики ферросплавов, как температура кристаллизации, плотность, параметры окисления газообразным кислородом, время плавления, отдельные теплофизические характеристики теплоемкость. При этом ряд методик изучения характеристик ферросплавов, а также общий подход к определению оптимального состава ферросплавов нуждается в усовершенствовании. Такие характеристики, как теплота плавления, теплоемкость в основном определяются с использованием метода аддитивности. Не учитывается связь состава ферросплава с параметрами формирования микрооднородной структуры железоуглеродистых расплавов при их легировании , . Основная цель работы разработка метода конструирования рациональных композиций комплексных ферросплавов, эффективной технологии их получения и применения для раскисления, микролегирования и модифицирования стали на основе обобщения экспериментальных, теоретических и промышленных исследований. Для решения указанной задачи предлагается взять за основу метода изучение отдельных физикохимических характеристик ферросплавов температуры кристаллизации, плотности, параметров окисления газообразным кислородом, времени плавления, и ввести новые физикохимические исследования, необходимые для более достоверного определения максимального полезного действия элементов ферросплавов при обработке железоуглеродистых расплавов. К ним следует отнести теплоту плавления теплоемкость и теплопроводность, определяемые в настоящее время с использованием метода аддитивности время плавления, определяемое с использованием полученных экспериментально температурных зависимостей теплофизических величин а также оценить суммарное воздействие многих характеристик ферросплава на усвоение его компонентов. Создание научнообоснованного метода определения рационального состава комплексных ферросплавов. Создание экспериментальной базы исследований на основе разработки новых и использования наиболее достоверных существующих методов изучения характеристик ферросплавов. Разработка ряда ферросплавов для микролегирования, модифицирования и раскисления стали на основе положений созданного метода. Разработка и создание эффективной технологии получения новых ферросплавов и их применения для обработки стали. Промышленное опробование и внедрение технологии получения новых сплавов и использования при обработке стали. Известно, что улучшение степени и стабильности усвоения элементов ферросплава, расширение технологических возможностей их ввода в различные агрегаты сталеплавильный агрегат, сталеразливочный ковш, изложницы связано с изменением физикохимических и механических характеристик ферросплава в результате изменения химического состава. Анализ литературы И, , и собственный опыт исследований по изучению физикохимических характеристик ферросплавов определил комплекс основных свойств, по оценке которых можно конструировать рациональные композиции ферросплавов. Одна из важнейших характеристик ферросплава температура ликвидус или как принято у разработчиков комплексного подхода температура начала кристаллизации , влияющая как на технологию получения сплава, так и на его служебные характеристики. У сплавов, имеющих разные температуры кристаллизации, различны как скорости, так и механизм растворения . У тугоплавких к 1с температуры жидкой стали, как правило диффузионный режим растворения. При этом скорость растворения не зависит от к. У легкоплавких с скорость плавления значительно выше, чем у тугоплавких, кроме того, чем ниже температура кристаллизации, тем быстрее образуется наружный, жидкий слой, замедляющий рост формирующейся на поверхности ферросплава твердой корочки стали, и тем самым снижается время плавления ферросплава.