Развитие теории и разработка ресурсосберегающей технологии раскисления и легирования стали оксидными марганецсодержащими материалами

• Автор: Нохрина, Ольга Ивановна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 298 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение .

1 Раскисление и легирование стали марганцем.

1.1 Особенности существующих способов раскисления и легирования

. стали

1.2 Прямое легирование

1.2.1 Экзотермические ферросплавы .

1.2.2 Практика использования экзотермических ферросплавов.

1.2.3 Использование оксидных материалов для легирующих

смесей

А 1.3 Современное состояние и перспективы развития рудной базы

и технологии производства марганцевых сплавов.
1.4 Задачи исследования.
2 Исследование восстановления оксидов марганца из твердых
смесей и расплавов при прямом легировании стали в ковше.
2.1 Термодинамический анализ металлотермического восстановления оксидов марганца.
ф 2.1 Л Термодинамический анализ восстановления оксидов
марганца алюминием
2.1.2 Термодинамический анализ восстановления оксидов
марганца кремнием.
2.1.3 Термодинамический анализ совместного восстановления оксидов марганца алюминием и кремнием.
2.2 Изучение влияния шлакообразования на восстановление оксидов марганца алюминием, кремнием и их сплавами в смесях для прямого легирования стали в ковше
Выводы по главе 2
3 Разработка и исследование составов смесей на основе оксидного
сырья для раскисления и легирования стали в ковше
3.1 Исследование влияния состава восстановителя на полноту восстановления оксидов марганца
3.1.1 Использование сплавов системы А1 Мп Ре С в качестве восстановителя в экзотермических брикетах.
3.1.2 Исследование использования в качестве восстановителя стандартных марок ферросилиция.
3.1.3 Исследование возможности использования в качестве восстановителя сплавов системы Бе Мл .
3.2 Разработка процессов подготовки марганцевых руд и исследование
их влияния на показатели прямого легирования стали в ковше
3.2.1 Исследование влияния термической обработки оксидной
марганцевой руды.
3.2.2 Исследование влияния термической обработки карбонатных
марганцевых руд
3.3 Исследование температуры горения брикетов
Выводы по главе 3
4 Разработка теоретических и технологических основ получения высококачественного марганецсодержащего материала для
прямого легирования.
4.1 Изучение растворения оксидов марганца в насыщенных
хлоридах кальция и магния с микродобавками других хлоридов и восстановителя
4.2 Разработка и исследование процесса обогащения марганцевых руд различных месторождений.
4.3 Разработка и исследование процесса извлечения марганца из отходов производства марганцевых сплавов.
4.4 Разработка технологии подготовки и использования концентратов химического обогащения для прямого легирования.
Выводы по главе 4 .
5 Разработка и исследование технологии изготовления смесей и промышленное освоение технологии прямого легирования
и раскисления стали в ковше.
5.1 Изучение влияния технологических параметров подготовки смесей
на показатели процесса прямого легирования стали в ковше
5.1.1 Исследование тесноты смешения компонентов
5.1.2 Влияние гранулометрического состава материалов.
5.1.3 Исследование влияния вида связующего и его количества
5.2 Разработка и исследование процесса прямого раскисления
и легирования стали в ковше
5.2.1 Раскисление и легирование стали брикетами на основе
сплава АМС
5.2.2 Исследование качества стали опытных плавок.
5.3 Разработка и освоение технологии прямого легирования стали смесями на основе ферросилиция.
Выводы по главе 5
6 Разработка теоретических основ и совершенствование технологии
прямого легирования стали в электродуговых печах
6.1 Изучение процесса прямого легирования нераскисленной стали марганцем в электродуговой печи
6.2 Моделирование процесса прямого легирования стали
в дуговой печи
6.2.1 Исследование физикохимических процессов и разработка физической модели процесса
6.2.2 Математическое моделирование процесса выплавки стали
в дуговой печи с прямым легированием стали марганцем.,
6.2.3 Оптимизация процесса прямого легирования стали
6.3 Разработка и внедрение технологии прямого легирования
стали с использованием марганцевых руд в дуговой печи.
Выводы по главе
Ф Заключение.
Список литературы


Наиболее широко для внепечного легирования стали экзотермические ферросплавы используются за рубежом США, Япония, Австрия 3, , , 8, 4, 7. На заводах США экзотермический ферромарганец применяется при выплавке не только низколегированной, но и кипящей стали . Раскисление и легирование стали экзотермическими ферросплавами опробовано в нашей стране в лабораторных, полупромышленных и промышленных условиях. Состав экзотермического феррохрома приведен в таблице 1. Температура воспламенения брикетов была 0 0 С, длительность их растворения с. Угар хрома при использовании экзотермического феррохрома составил . Таблица 1. Эти же составы экзотермических брикетов были опробованы в полупромышленных условиях. Химический анализ стали показывает, что распределение хрома в объме металла равномерное. Содержание газов и неметаллических включений осталось в тех же пределах, что и при легировании стали в печи. Авторами 0 опробован экзотермический феррохром при легировании в ковше стали марок Х, ХГ, ХГТ, ХН, ХНЗА, Х2НЧА. Опытные плавки проводили в 0тонных мартеновских печах, работающих скрапрудным процессом. В печь присаживали доменный ферросилиций и ферромарганец, а в ковш экзотермический феррохром и алюминий. Экзотермический феррохром задавали в ковш по двум вариантам на дно ковша и по ходу выпуска. В связи с этим они рекомендуют изготавливать брикеты на жидком стекле и загружать их в ковш в металлической таре. Рядом исследователей в работах 1, 6, 9 отмечается, что при использовании экзотермических ферросплавов с натриевой селитрой в качестве окислителя повышается содержание в стали азота, который выделяется при разложении селитры. Авторами работы 9 проведены исследования с целью выбора состава смесей, при использовании которых не наблюдается загрязнение стали азотом. Окислителями в этих ферросплавах были бертолетова соль и перекись марганца. КСЮз 2А1 КС1 А ,8, кДж, 1. ЗМп 4А1 2 А ЗМп , кДж. Для промышленного опробования было изготовлено т брикетов. Эти брикеты использовали для легирования стали марки Х в ковшах. При введении в сталь экзотермического феррохрома с марганцевой рудой реакции в ковше протекали спокойно. Усвоение хрома и марганца сталью из брикетов с марганцевой рудой составило соответственно в среднем и ,5 . Горение брикетов с бертолетовой солью продолжалось 1, мин и сопровождалось выделением дыма. Содержание азота в металле не изменилось, а кислорода в ковшовой пробе несколько понизилось в среднем с 0, до 0, . Угар хрома составил примерно 6 . Однако для промышленного использования такого ферросплава требуется улавливание дыма, так как наблюдается значительное дымовыделение. Перспективным является использование экзотермического феррохрома с марганцевой рудой в качестве окислителя , 9. Однако опыты, проведенные при легировании в ковше электростали, показали, что при использовании в качестве связующего раствора жидкого содового стекла брикеты поглощают влагу, и содержание водорода в стали во время легирования резко возрастает. Для применения экзотермического феррохрома с марганцевой рудой необходимо найти связующий материал, исключающий поглощение влаги. Дальнейший опыт работы 1 с экзотермическими ферросплавами показал возможность предотвращения загрязнения стали водородом при обеспечении тщательной сушки брикетов. Для составов с гигроскопичными компонентами марганцевой рудой, хроматом кальция необходимы повышенная температура сушки 0 0 С и транспортировка в герметичной таре. Дегидратации составов во время горения брикетов должны способствовать добавка плавикового шпата, а также хлористые соли, успешно опробованные для этих целях при алюмотермическом производстве некоторых ферросплавов 3. В работе 0 показана возможность регулирования содержания азота в стали при е легировании экзотермическим феррохромом путем изменения условий взаимодействия компонентов смеси. Кроме того, степень усвоения азота натриевой селитры измельченным ферросплавом и сталью можно регулировать, меняя тип восстановителя, а также вводом солевых добавок. Наименьший переход азота селитры в сталь менее 0,1 на 1 легирующего элемента наблюдается при кремнистых восстановителях.