ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

В умовах все зростаючих цін на енергоносії та матеріали актуальною стає проблема економії та раціонального використання легуючих і допоміжних матеріалів у процесі виробництва сталі. Вивчення процесів, що відбуваються під час виплавки та обробки сталі дозволяє знаходити способи для економії матеріалів.

1. Сучасний стан проблеми

В процесі перебування металу і окисленого шлаку в контакті (наприклад при попаданні пічного шлаку в ківш на випуску металу з печі) відбувається процес відновлення марганцю і фосфору. Даний процес пояснюється сверхравновесним вмістом кремнію в даний період часу, таким чином, поки вміст кремнію не знизилася до рівноважних значень йде відновлення марганцю і фосфору з шлаку. Після вигоряння кремнію процес переходу марганцю і фосфору звертається - відбувається їх зниження до рівноважних значень. Так наприклад на заводі ТОВ «Електросталь» м. Курахове на деяких плавках були отримані коефіцієнти засвоєння марганцю які перевищують 100%: 100,6%, 123,6%, 110,3%.

2. Дослідження впливу перемішування фаз в сталеплавильних агрегатах на розподіл елементів між металом та шлаком

Для дослідження поведінки марганцю під час перебування металу і шлаку в контакті на випуску з печі проведена імітація виплавки стали 10Г2С за допомогою системи «Оракул». Для початку отримані напівпродукт і шлак, хімічні склади яких наведено в таблиці 1 і таблиці 2 відповідно.

Таблиця 1 – хімічний склад напівпродукту, %
O C Mn Si S P Cr Ni Cu
0.15 0.37 0.23 0.0003 0.23 0.0055 0.16 0.23 0.24
Таблиця 2 – хімічний склад шлаку, %
SiO2 FeO Al2O3 CaO MgO MnO P2O5
22.2 25 8 28 6 11.067 0.5

Після отримання металу і шлаку з певним хімічним складом в розділі «Кінетика» проведемо графічні дослідження процесів, що відбуваються після випуску металу в ківш для двох випадків: з попаданням пічного шлаку в ківш на випуску і з відсіченням шлаку. Час обробки сталі приймемо 40 хвилин, масу реакційної зони металу приймемо 0,5, а шлаку 0,08 тим самим імітуючи що метал має більш високу швидкість перемішування ніж шлак. Перший випадок - для сталі 10Г2С, в процесі випуску пічної шлак у великій кількості потрапляє в ківш з металом. У таблиці 3 наведені матеріали, які використовуються для досягнення заданого хімічного складу сталі.

Таблиця 3 – матеріали, які використовуються при виробництві сталі, т
Час Матеріал Вага, т
0 Метал (распл) 100
1 Al (11) 0,2
1 Кокс 0,1
2 СМн17 1,150
3 ФС65 1,2
5 Шлак (распл) 6
16 Вапно 1

На малюнку 1 наведені отримані в ході імітації залежності описують поведінку марганцю та інших елементів.


pic1

Малюнок 1 – поведінка елементів при попадані шлаку в ківш

Як видно з графіка після того як шлак на 5 хвилині потрапляє в ківш починається відновлення марганцю з шлаку і так відбувається до тих пір поки вміст кремнію не досягне рівноважних значень. Далі розглянемо процеси відбуваються в тому випадку коли на випуску відбувається запобігання потрапляння шлаку в ківш. У таблиці 3 наведені матеріали, які використовуються для досягнення заданого хімічного складу сталі.

Таблиця 4 – матеріали, які використовуються при виробництві сталі, т
Час Матеріал Вага, т
0 Метал (распл) 100
1 Al (11) 0,2
1 Кокс 0,1
2 СМн17 1,550
3 ФС65 0,75
5 Шлак (распл) 0
16 Вапно 0,4

На малюнку 2 приведені отримані в ході імітації залежності описують поведінку марганцю та інших елементів.

pic2

Малюнок 2 – поведінка элементів у випадку запобігання попадання шлаку в ківш

З малюнка 2 видно що у випадку, коли контакт металу і шлаку відсутній відновлення марганцю не відбувається і для досягнення потрібного змісту елементів в сталі необхідно вводить додаткову кількість легуючих матеріалів.

Висновки

В результаті виконаних досліджень встановлено що технологія з попаданням в ківш пічного шлаку дозволяє економити дорогий силікомарганець, для виробництва сталі 10Г2С економія склала 400 кг на плавку, однак дана технологія вимагає підвищення витрати феросиліцію на 450 кг і вапна на 600 кг. З метою показати те, що дана технологія виправдана нижче наведено розрахунок економічного ефекту досягається при виробництві сталі.

pic3

где, Н1, Н2, Н3 – відповідно витрати силікомарганцю, феросиліція та вапна, тонн

Ц1, Ц2, Ц3 – відповідно ціни на силікомарганец, феросиліцій та вапно, грн/тонн

pic4

Т.к. імітація проводилася для 100 тонн металу то економічний ефект буде дорівнює: Э/100=1,84грн/тонн Також слід зазначити, що потрапляння в ківш пічного шлаку приводить до відновлення не тільки марганцю а й фосфору, що призводить до необхідності проведення більш глибокої дефосфораціі при виплавці сталі в печі. Також пічної шлак з високим вмістом FeO заважає нормальному проведенню десульфурації металу. Всі ці фактори слід враховувати при організації позапічної обробки металу.

Перелік посилань

1. Термодинаміка і кінетика взаємодії фаз при позапічної обробці. С.А. Храпко. Металургійна та гірничорудна промисловість, 2002, № 10, С. 121-123.

2. Вплив масопереносу на взаємодію металу і шлаку в сталеплавильних агрегатах. С.А. Храпко. Металургія сталі, 2004, № 9, С. 12-16.

3. Димніч А.Х., Троянський А.А. Питання тепломасообміну в сталеплавильних процесах - Київ; Донецьк: Головне вид-во, 2009

4. Рижонков Д.І., Арсентьев П.П., Яковлєв В.В. та ін Теорія металургійних процесів - М.: Металургія. 1989

5. Меджибозький М.Я. Основи термодинаміки і кінетики сталеплавильних процесів: навч. посібник для вузів. - Київ - Донецьк: Вища школа.Головное вид-во, 1979. 280с.