Разработка энергосберегающего режима плавления металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи с целью повышения эффективности производства

• Автор: Федина, Виктория Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Технологические особенности электроплавки метал л изо ванных окатышей в 0т дуговых печах ОАО ОЭМК
1.2. Теплоэнергетический и шлаковый режимы электроплавки, процессы нагрева, теплоусвоения и обезуглероживания металла в 0т дуговой печи
1.3. Современный взгляд на кинетику и механизм плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи

1.4. К вопросу о газонасыщенности и качестве стали при электроплавке в дуговой печи.

1.5. Постановка задачи и методика исследования

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ШЛАКООБРАЗОВАН6ИЯ, ПРОЦЕССОВ ВСПЕНИВАНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ШЛАКА ПО ХОДУ ЭЛЕКТРО
ПЛАВКИ В ДУГОВОЙ ПЕЧИ
2 1. Особенности шлакового режима при элскгроплавке металлизованных окатышей в дуговой печи.
2.2. Исследование факторов вспененного шлака на показатели электроплавки стали.
2.3. Исследование структуры и механизма образования переходной зоны в системе шлакметалл.
2.4. Разработка системы управления шлаковым режимом электроплавки стали в дуговых печах.
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОШЛАКОВОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЛАВКИ НА ПРОЦЕССЫ ПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛ И ЗОВА Н
НОГО СЫРЬЯ В ВАННЕ ДУГОВОЙ ПЕЧИ
3.1. Теплофизические аспекты плавления металлизованных окатышей в ванне ДСП.
3.2. Технологические особенности плавления окатышей с учтом образования
коркового слоя.
3.3. Исследование кинетических закономерностей плавления металлизованных окатышей методом математического моделирования
3.4. Исследование режима обезуглероживания расплава и его влияние на скорость плавления металлизованных окатышей в ванне печи.
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕПЛООБМЕНА В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ДУГОВОЙ ПЕЧИ ПРИ РАЗЛИЧНОМ УРОВНЕ ПОГРУЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДУГ ВО ВСПЕНЕННЫЙ ШЛАК
4.1. Разработка методики расчта параметров теплообмена в рабочем пространстве 0т дуговой печи.
4.2. Разработка модели, алгоритма и программы расчета тепловых потоков с учтом изменения уровня погружения электрических дуг в шлак.
4.3. Анализ результатов моделирования распределения тепловых потоков в рабочем пространстве 0 т ДСП.
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ВАННЫ.
5.1. Особенности тепловой работы 0т. ДСП и структуры математической модели расчета параметров теплового состояния ванны
5.2. Разработка алгоритма и профаммы расчета параметров теплового состояния ванны
5.3. Проверка модели на адекватность, исследование и анализ результатов моделирования режимов выплавки стали в ДСП
5.4. Выводы
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЛАВКИ Ж МО В ВАННЕ ДСП.
6.1. Постановка задачи по совершенствованию энерготехнологического режима элекфоплавки стали.
6.2. Влияние степени перефева на скорость плавления окатышей и расход электроэнергии
6.3. Оптимизация и синхронизация температурно шлакового режима, процессов нагрева и обезуглероживания металла по ходу электроплавки
6.4. Разработка модели, алгоритма и программы расчета параметров энерготехнологического режима электроплавки
6.5. Анализ результатов исследования применения ТКГ для интенсификации процесса электроплавки ЖМО в дуговой печи.
6.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИМЕЧАНИЕ Теплотехническая часть работы выполнена под руководством Зав. кафедрой МТ СТИ ф МИСиС проф.,д.т.н. Меркера Э.Э.

ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим направлением в дальнейшем развитии и совершенствовании электросталеплавильного производства, наряду с решением вопросов по улучшению качества металлопродукции, является разработка энерго и ресурсосберегающих технологий выплавки стали в дуговых электропечах с применением железорудного металлизованного сырья.1, 2.
Высокая производительность электропечи может быть достигнута на основе разработки и внедрения новых энерго и ресурсосберегающих технологий 6, 7 и соответствующего оборудования 8, 9, в гом числе использование топливнокислородных горелок ТКГ 6, , эффективных систем управления энергетическим режимом дуговой сталеплавильной печи 2, , и оптимальных технологических режимов элекгроплавки металл изованной шихты .
Современные луговые сталеплавильные печи ДСП, где используются высокоэффективные энергосберегающие технологии, имеют расход электроэнергии около 0 кВт чт и расход электродов до 1,6 кгт. Так, например, использование ТКГ сокращает расход электроэнергии на кВт чт.
Процессы, происходящие в ДСП, в значительной степени зависят от формирующегося шлака и степени использования кислородного дутья, подаваемого в ванну через продувочную фурму 9. Шлак в ДСП покрывает жидкий металл и снижает тепловые потери 2, 3, растворяет металлизованные окатыши , и образующиеся в процессе плавления оксиды , , а создаваемый, в том числе с помощью ТКГ, вспененный шлак позволяет работать на длинных электрических дугах, т.е. увеличивает КПД дуг 3, . Уровень вспененного шлака зависит от активности ГеО в шлаке, величина которого может быть снижена путем ввода угольного порошка. При увеличении содержания ГеО в шлаке, например с помощью ТКГ или кислородной фурмой, снижается температура плавления шлака и повышается его жидкоподвижность 1,6. При этом
рекомендуемая основность шлака ВСаО5Ю, но следует учитывать, что добавки извести увеличивают расход электроэнергии 1,3, 6.
Тепловой баланс ДСП, работающей на современной технологии 2, , имеет следующие показатели вводимая мощность 0 кВт чт, при этом 0 кВт чт поступает от электроэнергии, от вдуваемою кислорода и окисления окатышей 0 кВт чт и от ГКГ примерно кВт чт. Для условий работы 0т. ДСП на ОАО ОЭМК совершенствование и разработка энергосберегающей технологии электроплавки железорудных металлизованных окатышей ЖМО представляются весьма актуальным.
Актуальность


Эффект обусловлен взаимодействием между углеродом и вюститом в нагреваемом и плавящемся окатыше, а также параллельно протекающей реакцией между кислородом шлака и углеродом жидкого металла 2,6,9. Для обеспечения интенсивного кипения ванны необходимо соблюдать соотношение 0С1,,3 при содержании углерода в ЖМО до 2. Применение газообразного 2 на продувку ванны через фурму обеспечивает требуемую окисленностъ шлака и металла и соответствующее ускорение реакции обезуглероживания в объеме ванны 2 ,6, . Особенности плавления ЖМО в ванне ДСГI заключаются в том, что окатыши попадают в шлак рис. При достижении высокой температуры ванны около С и обеспечении досгаточного 2, 6, содержания в шлаке фронт реакции обезуглероживания металла 2, , может смещаться вглубь ванны, что создаст высокую интенсивность перемешивания и соответственно передачи тепла 2, . При продувке ванны газообразным зависимость скорости окисления углерода V ванны 9 от ее температуры и содержания углерода в начале загрузки ЖМО предегавлена в табл. Из анализа данных табл. С, что свидетельствует о наступлении эффекта объемного обезуглероживания ванны 2, , т. Рис. Таблица I. В этих условиях увеличение содержания РеО в шлаке за счет продувки ванны кислородом, а также сочетание интенсивного кипения ванны и наличие пенистого шлака в процессе продувки 9 позволяет работать на длинных дугах 2,3,6 с максимальным уровнем мощности МВт, что существенно улучшает 9 техникоэкономические показатели элсктроплавки ЖМО в 0т. Таблица 2. Из анализа данных табл. ЖМО в сверхмощных ДСП и целесообразности совершенствования процессов электростали с использованием металлизоваиного железорудною сырья при оптимальном дуговом нагреве с учетом применения ТКГ и других устройств подачи газообразного кислорода в ванну. Таким образом, оптимизация температурного режима электроплавки, содержания углерода и степени металлизации в ЖМО, обеспечение интенсивного кипения ванны и максимального уровня теплопередачи от дуг шлаку и металлу позволяет табл. Втчт и увеличить скорость плавления ЖМО с до кгтМВт. При обеспечении достаточной окислснности шлака РеО за счет применения ТКГ возможно применение 2, 6, 9 повышенной степени металлизации ЖМО до и более, что позволяет дополнительно увеличить скорость их плавления на кгмин МВт и сократить расход электроэнергии на процесс электроплавки. ОЭМК. Элсктросталеплавильный цех ЭСПЦ ОАО ОЭМК предназначен для выплавки различных марок стали на шихте из скрапа и металлизованных окатышей, поставляемых цехом металлизации, с применением добавочных и легирующих элементов. Сталь выплавляют в 0т. МВА, используя при этом в мсгаллошихте стальной лом и металлизованные окатыши, загружаемые в ванну непрерывно 9, , . Внепечную обработку стали десульфурацию, раскисление, легирование, продувку аргоном, подогрев, вакуумирование осуществляют в агрегате ковш печь и порционном вакууматорс типа ОН. Жидкую сталь разливают 1 на сортовых четырехручьевых МНЛЗ в заготовки сечением 0x0 мм. После охлаждения и, если необходимо, зачистки, заготовки подают в сортопрокатный цех, где они подвергаются дальнейшей обработке . Расход технологической электроэнергии в цехе достигает 0 кВт чт, а затраты на не составляют около 6 цеховой себестоимости непрерывнолитой заготовки 7. Высокий расход электроэнергии на 0т. ДСП в ЭСПЦ свидетельствует о необходимости разработки новых эффективных инженернотехнических мероприятий 9,,. Существующий типовой энерготехнологический режим электроплавки в ЭСПЦ ОАО ОЭМК приведем в табл. Металлизованные окатыши в соответствии с технологической инструкцией в ЭСПЦ по химсоставу и физическим свойствам должны соответствовать степень металлизации не менее и массовая доля углерода от 1,5 до 2,0 с учетом применения кислорода на продувку ванны. В связи с тем, что металлизованные окатыши содержат углерода, имеется возможность шихтовкой достаточно точно обеспечить заданное содержание углерода в металле. Низкое содержание в окатышах серы, фосфора, цветных металлов позволяет обеспечить высокое качество металла.