Дефосфорация высоколегированных расплавов с целью вовлечения в производство отходов металла и шлака с повышенным содержанием фосфора

• Автор: Зубков, Юрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Обзор литературы, посвященной дефосфорации стали.Я

1.1. Дефосфорация высоколегированных расплавов с использованием специальных флюсов.

1.1.1. Дефосфорация высоколегированных расплавов с помощью флюсов в слабоокислительных условияхЮ

1.1.2. Дефосфорация высоколегированных расплавов в восстановительных условиях.ДЗ

1.2. Газовая дефосфорация2Ъ

1.3. Определение значений коэффициентов активности Р5 в различных

шлаковых системах.

2. Термодинамический анализ дефосфорации высоколегированных расплавов карбидом кальция. .ъ

2.1. Определение равновесного содержания фосфора при обработке

расплава карбидом кальция и факторов, влияющих на его значение .
2.2. Определение парциального давления кислорода при дефосфорации
расплава карбидом кальция а
3. Термодинамика удаления фосфора в газовую фазу.
3.1. Механизм удаления фосфора в газовую фазу из высокохромистого
расплава .м
3.2. Переход фосфора из высокохромистого расплава в шлаковую фазу в
условиях низкой окисленности.у Я
3.3. Дефосфорация шлака за счт перевода фосфора в газовую фазу
3.4. Кинетика испарения фосфора из шлакаэ
4. Экспериментальные исследования восстановительной дефосфорации
с помощью карбида кальция .
4.1. Исследование восстановительной дефосфорации карбидом кальция в
лабораторных условиях. .
4.2. Исследование восстановительной дефосфорации карбидом кальция в
полупромышленных условиях.
4.3. Определение парциального давления кислорода при дефосфорации
карбидом кальция.
4.4. Оценка экономической эффективности применения чистых
легированных отходов вместо ферросплавовО
5. Экспериментальные исследования дефосфорации высокохромистых шлаков
путем удаления фосфора в газовую фазутО
5.1. Лабораторные исследования газовой дефосфорации при испарении
фосфора из высокохромистого шлака.
5.2. Расчеты кинетических параметров процессаН
5.3. Полупромышленные эксперименты по газовой дефосфорации
6. Дефосфорация высоколегированных шлаков с целью использования их в металлургическом производстве
Выводы.
Список используемой литературы


Поэтому в настоящее время из нескольких возможных вариантов производства коррозионной стали типа ХН9 и ряда аналогичных марок преимущественно применяют один: метод переплава легированных отходов. Этот метод позволяет использовать в шихте большое количество отходов высоколегированных сталей (до %) и обеспечивает высокое использование легирующих элементов, содержащихся в шихте. Однако выплавка стали переплавом легированных отходов приводит к накоплению фосфора и ряда цветных металлов в готовой стали. Содержание фосфора в легированном ломе с каждым годом возрастает и часто превышает допустимые пределы стандартов для готового металла. В связи с тем, что легирующими присадками также вносится существенное количество фосфора, возникает необходимость изучения возможности дефосфора-ции расплавов железа, легированных другими элементами. Сложность удаления фосфора состоит также в том, что степень дефосфора-ции имеет тенденцию к значительному снижению при увеличении содержания хрома в расплаве (рис. Дефосфорация высоколегированных расплавов также затруднена из-за повышенных температур. Как известно, процесс перевода фосфора в шлак протекает эффективнее при пониженных температурах. Для сортамента низколегированных сталей проблема дефосфорации решена за счёт проведения окислительной дефосфорации путём обработки металла известковыми флюсами. Однако, окислительные условия рафинирования высоколегированных расплавов приводят к значительным потерям дорогостоящих легирующих элементов со шлаком, в частности, хрома. Таким образом, дефосфорация высоколегированных расплавов остаётся нерешённой проблемой. Постоянное накопление фосфора в легированном скрапе и широкое вовлечение в производство ранее неиспользуемых отходов металлургического и машиностроительного комплексов стимулируют поиск альтернативных и наиболее эффективных методов дефосфорации. Рис. Процесс дефосфорации определяется сорбционной способностью шлака, по отношению к фосфору, окисленностью системы р()г и температурой. Окислительный потенциал играет значительную роль, особенно при производстве высоколегированных сталей, так как этот параметр определяет не только характер перехода фосфора в шлак, но и количество легирующего элемента, перешедшего в шлак. Традиционная окислительная дефосфорация в сталеплавильном производстве протекает при р0г = '8 - ‘1° атм. Как правило, удаление фосфора из низколегированной стали до 0,% не встречает трудностей. Однако в процессе дефосфорации нержавеющей стали, например, ХН парциальное давление кислорода не должно превышать р0г~ " атм. Сг3, при К), т. Процесс дефосфорации при " атм. Также как и в окислительной дефосфорации фосфор переходит в шлак в виде ионов Р5*, но при меньших потерях хрома. Восстановительная дефосфорация протекает при парциальном давлении кислорода р0г = ' атм. Р3'. Рис. Поэтому в данное время предпринимаются попытки исследования удаления фосфора из металла в газовую фазу. Дефосфорация высоколегированных расплавов с помощью флюсов в слабоокислительных условиях. В случае слабоокислительной дефосфорации фосфор в шлаке находится в виде Р+5 и образует ион РО^3. Р-)-? К= Л0,5 ^1, 1. Высокоосновные шлаки имеют свойство снижать коэффициент активности Р5 в шлаке, и поэтому, шлак может поглощать значительное количество фосфора. Наиболее подходящие и широко используемые элементы - оксиды щелочных и щелочноземельных элементов - CaO, BaO, К, Na, Li. Флюсы на основе этих оксидов могут использоваться при дефосфорации высоколегированных расплавов. Флюсы на основе СаО получили большое распространение вследствие лёгкой доступности и дешевизны, но, как правило, дефосфорация высоколегированных расплавов с помощью СаО не даёт нужной степени дефосфорации и минимальных потерь хрома. Поэтому в качестве дефосфорирующего материала применяют шлаки на основе СаО с добавлением других компонентов (CaF2, CaCI2, Na и т. В последнее время большое внимание уделяется флюсам на основе СаО и CaF2l которые обладают высокой фосфатной ёмкостью. Но данные о влиянии CaF2 на дефосфорацию стали неоднозначны.