Исследование и оценка взаимодействия примесей цветных металлов с огнеупорами и последующего перехода этих примесей в жидкую сталь

• Автор: Гузенкова, Александра Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1.Источники попадания в сталь цветных металлов.

1.1.1. Изменение ситуации проблема качества металлов.

1.1.2. Чугун как источник примесей цветных металлов.

1.1.3. Стальной лом как источник примесей цветных металлов

1.1.4. Использование новых шихтовых материалов.

1.1.5. Ферросплавы и сыпучие материалы как источники примесей цветных металлов.

1.1.6. Добавочные материалы

1.1.7. Огнеупоры как источники примесей цветных металлов.

1.2.Влияние примесей цветных металлов на качество стали.

1.2.1. Олово в сталях
1.2.2. Медь в сталях.
1.2.3. Совместное присутствие меди и олова в сталях
1.2.4. Легкоплавкие примеси цветных металлов в сталях
Выводы.
1.3.Возможные способы рафинирования стали от нежелательных примесей
цветных металлов
1.3.1. Вакуумная обработка.
1.3.2. Плазменная обработка
1.3.3. Продувка аргоном и аогонокислороднос рафинирование
1.3.4. Обработка стали высокоактивными реагентами
1.3.5. Продувка аммиаком при пониженном давлении.
1.3.6. Обработка стали шлаковыми смесями и расплавами
1.3.7. Рафинирование стали от примесей цветных металлов путем их
адсорбции на поверхности твердых реагентов
1.3.8. Ускорение очистки расплава стали от меди и олова в процессе обезуглероживания при пониженном давлении
Выводы.
1.4.Особенности поведения легкоплавких составляющих металл о шихты
в сталеплавильных агрегатах.
Выводы.
1.5.Взаимодействие огнеупоров с цветными металлами
0 1.5.1. Взаимодействие олова и свинца с огнеупорной футеровкой.
1.5.2. Взаимодействие цинка с огнеуцпорной футеровкой.
1.5.3. Взаимодействие меди с футеровкой.
1.6.Общая характеристика огнеупорных материалов
сталеплавильных агрегатов.
1.7. Актуальность проведения исследований процессов взаимодействия жидких
меди, олова, свинца и паров цинка с футеровкой
2.0Б0РУД0ВАНИЕ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИССЛЕДУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
2.1.Оборудование для исследования взаимодействия цветных металлов с
огнеупорами при высоких температурах
2.2.Исследуемые материалы и вспомогательное оборудование.
2.3.Рентгенофлуоресцентпый метод определения проникновения цветных
металлов в огнеупоры
2.4.Масс спектральный метод определения содержания цветных металлов
в огнеупорах
2.5.Рентгеноструктурный метод анализа.
2.6.Дифференциальный термический анализ.
3.ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОНИКНОВЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ В ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ
3.1 .Кинетические закономерности проникновения цинка и олова в хромомагнезитовый и магнезитовый огнеупоры.
3.2.Расчет коэффициентов диффузии цветных металлов в огнеупоры
4.ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЗАРАЖЕНИЯ СТАЛИ ПРИМЕСЯМИ ч ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИХ ПЕРЕХОДА ИЗ ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РАСПЛАВ
5.ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАРАЖЕНИЯ ПРИМЕСЯМИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ОГНЕУПОРОВ, НАХОДЯЩИХСЯ В КОНТАКТЕ С ЖИДКОЙ СТАЛЬЮ
б .ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ С ОГНЕУПОРНЫМ МАТЕРИАЛОМ
7. ВЛИЯНИЕ МАСШТАБНОГО ФАКТОРА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ С ОГНЕУПОРНЫМ МАТЕРИАЛОМ ДСП.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В результате в поступающем для переработки ломе содержатся цветные металлы электродвигатели разных габаритов, буксы, медные вставки, подшипники и др Изза этого при входном контроле на некоторых заводах бракуется до лома . При поставке металлолома в виде пакетов выявить наличие цветного лома при входном контроле на металлургическом заводе вообще невозможно и содержание, в частности, меди определяется только по расплавлению шихты. Все это привело к значительному повышению концентраций меди в стали, а во многих случаях к вынужденному переходу в процессе плавки на другие марки и даже выпуску шихтовых болванок . Сказанное выше иллюстрирует рис. Рис. Днепроспецсталь. Поскольку металлолом становится основной составляющей металло шихты, содержание в металле примесей цветных металлов, непрерывно возрастает. К сожалению, проблема удаления меди, олова, мышьяка, сурьмы и других примесей цветных метазлов в обычных условиях пока не решена. С учетом повышения требований к качеству металла с каждым годом проблема становится все более актуальной. Ниже булет подробно рассмотрено влияние отдельных примесей цветных металлов на качество. Так например, ослабление связи между границами зерен первичных кристаллитов изза присутствия легкоплавких нерастворимых или малоростворимых примесей приводит к резкому ухудшению горячей пластичности, красноломкости, снижению термостойкости, ударной вязкости и ряда других характеристик. Медь при содержании более 0,2 вызывает образование дефектов в непрерывнолитой стальной заготовке и межкристаллитные трещины в аустенитном зерне. При этом очень нежелательно одновременное повышение концентрации нескольких примесей, например, олово усиливает отрицательное влияние меди и т. Данное исследование посвяшсно рассмотрению ряда аспектов этой актуальной проблемы. В работе рассмотрены прежде всего возможные источники попадания в жидкий металл примесей цветных металлов. Работа выполнена в соответствии с грантом Министерства образования Российской Федерации ТО 2 1 6 Мч Гр 3 Исследование взаимодействия огнеупорной футеровки с цветными металлами, попадающими в состав металлургической шихты и являющимися одним из факторов, ухудшающим качество стали. В процессе проводимых исследований большую помощь автору оказали кандидат технических наук доцент кафедры теории и технологии металлургических производств МГВМИ Исаев Геннадий Александрович, доктор технических наук профессор Щекин Константин Иванович, заведующий лабораторией Колосков Сергей Алексеевич ВНИИ технической физики и автоматизации, кандидат химических наук, руководитель Аналитикосертификационного испытательного центра Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН Карандашев Василий Константинович, которым автор выражает искреннюю благодарность. По мере повышения доли стали, разливаемой на установках непрерывной разливки снижается доля сравнительно чистого по примесям цветных металлов металлолома в шихте дуговых печей и, соответственно, увеличивается доля амортизационного лома, зачастую загрязненного нежелательными примесями, прежде всего цветными металлами. В результате с одной стороны, имеет место непрерывный рост требований к качеству стали, с другой, неуклонное возрастание массы нежелательных примесей цветных металлов, попадающих в сталь с шихтой, что ведет к веб более заметному заражению металл о шихты примесями цветных металлов. Рассмотрим эту ситуацию подробней. Используемые в сталеплавильном производстве чугуны в зависимости от условий выплавки и химического состава делятся на ряд марок. Обычно принимают, что передельные чугуны содержат весьма малые концентрации таких примесей, как олово, свинец, медь. Как правило, чугуны на содержание примесей цветных металлов не анализируют. Ситуация с обеспечением заводов металлошихтой в период после окончания 2ой мировой войны менялась несколько раз. Начало периода преобладание мартеновского процесса, в котором соотношение в шихте чугун металлолом было близким к . Затем появление и распространение кислородноконверторного процесса, в котором это соотношение изменялось на . Одновременно начался вывод из строя мартеновских печей. Возникла ситуация, которую условно можно назвать как дефицит чугуна.