Главная страница ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ Українська English

Магистр ДонНТУ Юденков Евгений Михайлович

Юденков Евгений Михайлович

Физико-металлургический факультет
Специальность: Металлургия черных металлов

Тема выпускной работы:

Исследование влияния применения технологии вспенивания шлака на поведение азота во время плавки стали в дуговой сталеплавильной печи

Научный руководитель: к.т.н., доцент Корзун Евгений Леонидович

Главная страница   Библиотека   Ссылки   Индивидуальный раздел  

АВТОРЕФЕРАТ ВЫПУСКНОЙ РАБОТЫ

      В большинстве марок сталей, выплавляемых в дуговых сталеплавильных печах, азот является нежелательным компонентом, и поэтому актуальным остается разработка технологических приемов для снижения содержания азота в металле как в процессе выплавки полупродукта, так и в последующих внепечной обработке и разливке. В связи с интенсификацией процесса выплавки полупродукта в дуговых печах: применения технологии вспенивания шлака за счет вдувания углеродистых или углеродсодержащих материалов на поверхность шлака и подачи кислорода, работа на дугах повышенной мощности, существует тенденция к увеличению среднего уровня содержания азота в металле с 0,008% масс. до 0,010%. В тоже время перед технологами становится задача получения полупродукта со среднем содержанием азота до 40 ppm (0,004%), а в будущем до 10 ppm.
      Настоящая работа посвящена изучению влияния технологии вспенивания шлака углеродистым материалами на содержание азота в полупродукте, выплавляемом в сверхмощной ДСП.

      Азот имеет 2 главных пути поступления в сталь:

- шихта - лом и его заменители, шлакообразующие добавки, коксик;

- азот, который поглощается из атмосферы (или удаляется) в течении плавки.

      Таблица – Содержание азота в шихте

Шихтовые материалы Содержание азота, ppm
Лом 30-120
HBI/DRI 20-30
кокс 5000-10000
кислород 30-200
СаО 400
жидкий чугун 60
чугунная чушка 20-30
SiCa 1900

      Как видно из таблицы наибольшее влияние на концентрацию азота в стали оказывает углеродсодержащий материал (кокс), то есть вспенивание шлака.Эффект добавки кокса на содержание азота и углерода в стали можно проследить в работе [4]

Рисунок 1 – Влияние кокса на содержание азота и углерода.

      Из графика видно, что через определенное время (10 мин.) присаживают кокс и с каждой добавкой порции кокса содержание азота увеличивается. После присадки последней порции содержание азота продолжает рости, но через определенное время концентрация азота уменьшается.

      При выплавке полупродукта для стали массового сортамента в ДСП-2 электросталеплавильного цеха «Донецкого электрометаллургического завода» (ЭСПЦ «ДЭМЗ») контролировалось содержание азота в текущих пробах металла, отбираемых из печи согласно существующей технологической инструкции: первая проба – по расплавлению всей шихты, вторая проба – перед выпуском металла. Анализ на содержание азота проводился на установке Леко ТС300.

      Изменение содержания азота в металле в течение окислительного периода плавки в ДСП, когда проводится интенсивное вспенивание шлака, представлено на рис.1. Как видно из этого рисунка, для окислительного периода плавки существует общая тенденция снижения содержания азота в металле по ходу плавки. При этом существует ряд плавок, в которых содержание азота к концу плавки увеличилось. Для анализа причин направленности вектора изменения содержания азота, исходные данные были представлены в виде зависимости величины изменения содержания азота в течении окислительного периода плавки от величины соотношения массы углеродсодержащих добавок, подававшихся во время окислительного периода в печь при вспенивании шлака, к массе кислорода, вдувавшегося в это же время в печь (рис. 2).

Рисунок 2 – Изменение содержания азота в полупродукте в течении окислительного периода плавки ДСП.


Рисунок 3 – Влияние соотношения масс углерода к массе кислорода, вносимых в течение окислительного периода в печь, на изменение содержания азота в полупродукте.

    Окисление подающегося в печь углерода при температуре расплавленного шлака и металла проходит преимущественно с образованием угарного газа по реакции:

Ств + ½ O2 = CO

Полное окисление графита характеризуется массовым соотношением углерода и кислорода:

Мс/М0  = 12/16 =0,75

где  Мс – молекулярная масса углерода (Мс = 12) г/моль;

        М0 – молекулярная масса кислорода (М0 = 16), г/моль.

Если Мс/М0  < 0,75, то в печи образуется окислительная атмосфера. При этом усиливается перемешивание и содержание азота в металле снижается.

Если Мс/М0  < 0,75 – образуется восстановительная атмосфера, азот начинает возрастать за счет «эффекта накачки»

 

       СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Морозов А.Н. Водород и азот в стали. - М.: Металлургия, 1968. - 284с
  2. Pehlke R.D., Elliott J.F. Solubility of Nitrogen in Liquid Iron Alloys. Thermodinamics // Trans AIME. - 1960. - 218, №6. - Р.1088-1101.
  3. Molinero J., Laraudogoitia J.J., Bilbao E. New technologies for low nitrogen EAF steelmaking.// 6th Eur. Elec. Stelmak. Conf., Dusseldorf, June 13-15, 1999: Proc.- Dusseldorf, 1999. C.51-57
  4. Siddhartha Misra «Hydrogen and nitrogen pickup from ladle additions» // «Iron & Steel Technology».-2006. №3