Применение монолитного углерода для рафинирования металла и интенсификации плавки

• Автор: Сафонов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Донецк
• Количество страниц: 165 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Возможности раскисления металла дисперсными карбонизаторами .

1.2. Анализ процессов обработки стали монолитным углеродом.

1.3. Постановка задачи исследований .

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НА ХОЛОДНЫХ МОДЕЛЯХ ОБЩИХ КИНЕТИЧЕСКИХ

ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОНОЛИТНОГО

УГЛЕРОДА С НЕРАСКИСЛЕННЫМ МЕТАЛЛОМ.

2.1. Выбор способа моделирования изучаемых

процессов . .

2.1.1. Возможности математического моделирования барботажа металлического расплава .
2.1.2. Физическое моделирование массообменных процессов в жидкой ванне при барботаже .
2.2. Анализ условий подобия при моделировании взаимодействия монолитного углерода с ванной нераскисленного металла .
2.2.1. Анализ условий подобия для системы металл монолитный углерод
2.2.2. Анализ условий подобия для системы
шлак металл монолитный углерод . .
2.3. Определение масштабов подобия .
2.4. Разработка методики холодного моделирования . .
2.4.1. Выбор реагентов, моделирующих сред и
их параметров . .
2.4.2. Конструкция установки для холодного
моделирования
2.5, Исследование взаимодействия в системе нераскисленный металл монолитный углерод
2.5.1. Взаимодействие при различных начальных концентрациях окислителя .
2.5.2. Зависимость массопереноса от геометрии ванны
2.5.3. Взаимодействие при изменении начальной площади реагирования .
2.6, Исследование взаимодействия в системе нераскисленный металл монолитный углерод окислительный шлак
2.7, Практическое приложение результатов моделирования
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСКИСЛЕНИЯ СТАЖ УГЛЕРОДИСТЫМ ПОКРЫТИЕМ
ДНИЩА СТАЛЕРАЗЛИВОЧНОГО КОЕША.
3.1. Математическая модель предварительного раскисления металла монолитным углеродом в ковше во
время выпуска плавки.
3.2. Разработка технологии формирования углеродистого покрытия днища сталеразливочного ковша
3.2.1. Исследование коксующихся углеродистых
3.2.2. Отработка в промышленных условиях способа формирования углеродистого покрытия .
3.2.3. Испытание способа торкретирования ковша углеродистыми порошками.
3.3. Результаты промышленных экспериментов по предвари
тельному раскислению кипящей стали .
3.4. Возможность повышения качества кипящей стали .
3.5. Разработка и опробование технологии предварительного раскисления низколегированной конвертерной стали углеродистым покрытием
днища ковша.
4. ИНТЕНСИФИКАЦШ ТЕПЛО И МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
В ВАННЕ МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ.
4.1. Условия проведения промышленных экспериментов
4.2. Разработка конструкции устройства для обработки .
4.3. Исследование технологии обработки . НО
4.4. Эффективность обработки металла монолитным углеродом в ванне мартеновской печи
4.4.1. Изменение окислительной способности печной атмосферы
4.4.2. Влияние обработки на интенсивность нагрева ванны
4.4.3. О возможностях десульфурации металла .
4.4.4. Сравнительная оценка хода плавок, обработанных монолитным углеродом,
и обычной технологии
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ МОНОЛИТНЫМ УГЛЕРОДОМ СПЛАВОВ НА НВКЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ.
6. тЕдаикоаадномичЕсш эффективность разработок . .
6.1. Повышение эффективности производства стали путем предварительного углеродного раскисления в ковше .
6.2. Эффективность интенсификации массообмена
в сталеплавильной ванне . . .
6.3. Возможности обработки при производстве
конвертерного феррохрома
вывода.
ЛИТЕРАТУРА


Автор глубоко признателен научному руководителю доценту Сапиро Владимиру Сауловичу за помощь, оказанную при выполнении работы. ГЛАВА I. Преимущества раскисления стали углеродом общеизвестны. Углеродное кипение способствует выравниванию температуры и состава жидкого металла, дегазации и удалению неметаллических включений. Поскольку в процессе окисления углерода концентрация кислорода в стали выше, а иногда значительно выше, равновесной с углеродом, то на конечной стадии плавки принимают меры к снижению его содержания. Для этого используют различные средства, активизирующие реакцию окисления углерода I 4, в том числе и твердый углерод 5. Дисперсные карбонизаторы вводят обычно в сталеплавильный агрегат или ковш для науглероживания и снижения окисленности металла. В работах В. С.Сапиро 6,7 подробно рассмотрены особенности применения порошкообразных карбонизаторов и присущие им недостатки техника для вдувания порошков сложная, необходим газноситель, надежность работы устройств и результаты вдувания чувствительны к влажности и фракционному составу порошка, плотности газопорошковой струи, усвоение материала при низких содержаниях углерода в металле М 0,нестабильно и нере
гулируемо, тан как обычно неизвестно содержание кислорода в стали. Порошок частично флотируется пузырями несущего газа и продуктами раскисления в шлак, что приводит к вспениванию шлака, потерям металла в виде эмульсии в шлаке, рефосфорадии. Многочисленные экспериментальные данные показывают, что обработка порошками с целью раскисления в большинстве случаев сопровождается науглероживанием металла. Изза этого истинное раскисление, то есть уменьшение сверхравновесного кислорода, не достигается так как вместе со снижением фактической уменьшается и равновесная концентрация кислорода. В итоге, сверхравновесный кислород часто не только не уменьшается, но растет, достигая даже больших значений, чем если бы плавка была остановлена при этом, более высоком содержании углерода. Одна из причин этого скрыта в самом механизме действия порошка. Локальное раскисление металла в месте ввода порошка, последующее науглероживание и перенос углерода в реакционную зону не устраняют тех кинетических затруднений, которыми вызвано переокисление. Принципиальная схема использования в процессе выплавки стали углерода карбонизаторов приведена М. В.И. Сльским в работе 8. В соответствии с развиваемыми в ней представлениями при вдувании в нераскисленный металл углеродистого порошка имеют место два последовательных периода. Первый период характеризуется раскислением металла вблизи частиц с развитием реакции углеродного кипения в зоне ввода порошка, второй интенсивным науглероживанием, фронт которого распространяется от места ввода частиц в объем металла. Наличие этих последовательных стадий установлено авторами ряда работ 9 . Однако никто из авторов не указывает критерия, по которому можно было бы разделить стадии, достигнув максимального эффекта раскисления без науглероживания металла. По данным ряда работ вообще трудно выделить какиелибо стадии процесса так как даже при относительно низких расходах порошка наблюдается науглероживание ванны. Так, на основании исследования 0 плавок в т томасовском конвертере начальное содержание углерода 0. При расходах его от 0,6 до 1,3 кгт наблюдается падение усвоения углерода с до 4ЭЙ. Расход карбонизатора 1,3 кгт характеризуется максимальной степенью раскисления металла и максимальным 2 уносом порошка в атмосферу, однако также с существенным науглероживанием . В принципе, при заведомо низких расходах порошка, можно избежать науглероживания, как это видно из приведенных данных в табл. Однако, учитывая огромный разброс результатов по усвоению порошка даже в условиях одного агрегата и системы подачи, можно утверждать, что расход его весьма далек от оптимального по раскислению. Так, опыт показывает, что усвоение углерода порошка при малых его удельных расходах менее 0,2 от массы плавки и начальной концентрации углерода в стали менее 0,1 крайне нестабильно и находится в пределах от нуля до ,,. На основании анализа литературных данных на рис. Таблица 1. Рис.