автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование и оценка технологии непрерывного процесса выплавки полупродукта в руднотермической печи с использованием в шихте металлизованного железорудного сырья

1 Я < Челябинский политехнический институт

имени ленинского комсомола

На правах рукописи

Хаскин Куат Камарозич

удк 669.18

исследование и оценка технологии непрерывного процесса выплавки полупродукта в р/днотегмической печи с использованием в-шихте метали 130вакн0г0 железорудного сыры

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени . кандидата технических наук

Челябинск - 1590

/ '!

ч

/ >

О д

Работа гдполнена ь Челябинском научно-исследоЕателъског.

институте глетадлургип.

Научны:: руководитель

Сй-ддиачышэ оппоненты:

Ведуаее предприятие

- лауреат Лскинско:; премии, доктор технических наук, ДрОСГСССОр к .11. Порозох

доктор технически:; наук, профессор А.Н. Бите ев, кандидат технических наук В.П. Заик о

- хилпко-металлургическпА институт АН Казахской ССР. (г.'Караганда)'.

Зашита диссертации состоится "_ " _ т990 I

на заседания специализированного совета Д 053.73.04 Челябднскогс политехнического института ям. Ленинского комсомола по адресу: 454С44, г. Челябинск, проспект игл. В.II. Ленина, 76.

С диссертацией моено ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_" ___ 1990 г.

- . Учеш:й секретарь специализированного совета кандидат технических, нате, доцент

ОТЕЧЛ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

,,.',*,"'"АК^АЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В последнее время металлизованные ока-ншиу1 &ак правило, используют в дуговых сталеплавильных печах 'ДСП. ущественные недостатки этих печей: периодичность процесса, слон-ость оборудования, отрицательное влияние на качество электроэнергии в питающих сетях, пиковые нагрузки в энергоснабжении и значительные простои на ремонтах побудили многие фирмы начать поиск олее эффективных агрегатов и процессов переплаиа металлизовакного ырья. Так, например, в ФРГ фирмой Крупп были выполнены поисковые аботы по переплаву металлизованного железорудного сырья ПЕРС) в уднотермических печах на углеродистый полупродукт для дальнейшего олучения стали.

Фирма Крупп в полупромышленной печи опробовала технологию ереплава металлизованных окатыаей в руднотермическсй печи при ра-оте с открыты!,! колошником, не имеющую отмеченных выше недостатков, днако непрерывности процесс» при этом не достигается.

Челябинский научно-исследовательский институт металлурги! НИКМ) предложил другой вариант, основанный на непрерывной работе ечи с закрытым-колошником в режиме активного сопротивления, озволяющий, по сравнение с технологией фирмы Крупп, уменьшить нергозатраты и восстанавливать легирующие элементы'(хром, ванадий; з руд.

В связи с этим изучение и создание технологии непрерывного роцесса переплава ШРС, обеспечивающей хорошие технико-экономичес-ие показатели, являются актуальной задачей, представляющей кзуч-ый и практический интерес.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ и заклиналось в опробовании этого нового непре-ывного процесса и сравнительной оценки его технологических, нергетических, экономических показателей по сравнению с перепла-ом МЕРС в ДСП.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые опробована и оценена новая техноло-ия непрерывного процесса выплавки полупродукта а руднотермическсй ечи с закрытым колодником в режиме активного сопротивления с спользоЕанием в шихте металлизованных окатышей.

На основании теоретического анализа' и термодинамической обрз-отки полученных результатов' установлена возможность развития в удном слое печи двух параллельных процессов восстановления твер-ых оксидов хрома - его карбидами и углеродом металла, что рэсши-яет каш представления и позволяет количественно оценить кокцект-

рацию углерода в сплаве.

Показано', что при переплаве МЕРС из титаномагнетитоЕых руд можно перевести большущ часть ванадия в металл, а ТС - в шлак для дальнейшей его переработки на пигмент для лакокрасочной промышленности ..

• Установлено, что при переплаве М2РС в руднотермической печи с закрытым колошником в его верхних горизонтах по реакции Будуар;: идет интенсивное выделение сажистого углерода, сокращающего расход восстановителя.

Содержание- Мп , Р н Т1 между металлом и шлаком в руднотермической печи определяется степенью их восстановления углеродом (на колошнике и в шлаке), а не окислительно-Еосстгнэви-тельными процессами на границе металл-шлак, как в обычных сталеплавильных агрегатах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Результаты технологических исследований были использованы для разработки Челябинским ГИПРОМЕЗом альтернативного варианта реконструкции сталеплавильного цеха Белорецкого металлургического комбината с заменой марте новских печей - руднотермическими, а также для получения высокопрочного и чистого чутуна в соответствии с протоколом соглашения между индийской фирмой Менон и Менон и НПО НИИлитавтопром (г.Мине по проектированию и строительству промышленного предприятия на заводе в г. Амболи (Индия).

В данное время рассматривается вариант выплавки высокохромис того полупродукта в руднотермической печи в условиях Побужского никелевого завода.

ПУБЛИКАЦИИ И АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. По результатам исследований опубликовано 3 статьи. Материалы диссертации доложены и обсуждеш на научно-технической конференции "Опыт разработки и внедрения энерго- и материалосберегащей технологии выплавки электростали" (г.Челябинск, НИШ, 1986 г.); У1 Всесоюзной научной конференции по современным проблемам электрометаллургии стали (г.Челябинск, 1987 г.); отраслевой молодежной научно-технической конференции. "Научно-технический прогресс в производстве ферросплавов и электростали" (г.Челябинск, НИШ, 1988 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Молодежь и научно-технический прогресс в производстве и использовании металла" (г.Москва, ЦНКИчермет, 1989 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Обобщение опыта молодых ученых, инженеров и рабочих отрасли по экономии материальных и энергетических ресурсов" (г.Донецк, ДонНИИчермет,

1989 г.); Третьей республиканской научно-технической конференции "Техническое перевооружение и внедрение новых ресурсосберегающих технологий в электросталеплавильном производстве" (г.Днепропетровск, ДМетИ, 1989 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Непрерывные металлургические процессы "руда, лом -металлопрокат" (г.Свердловск, БИТО 4M, 1989 г.).

0БЪЕМ_ ДИССЕРТАЦИИ. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Изложена на 60 стр. текста, содержит II рисунков, 24 таблицы,список литературы из 89 названий, 5 приложений .

СОДБРЕАНИЕ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен анализ опубликованных работ, посвященных переплаву МНРС в руднотермической печи. Особое внимание уделено технологии фирмы Круип (ФРГ).

Однако, разработанная фирмой Круга: технология, в основе которой заложен резни работы руднотермических печей с открытым колошником, исключает возможность работы руднотермической печи в непрерывном резимз, связана со значительными потерями тепла через открытый колошник и требует для своего осуществления значительного избытка восстановителя и расхода электроэнергии. Показано, что с этих позиций процесс, предложенный НИШ, имеет несомненное преимущество.

Проведенный обзор литературных данных позволил обосновать актуальность нашей работы и сформулировать цели исследования.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ излагается методика проведения исследований. Опытно-промышленные плавки производили в печи мощностью 1200 кВа, с диаметром ванны - 1830 мгл и высотой - 1150 мм, с грзфитированными электродами .диаметром 350 м:л и диаметром распада электродов - 800 мм, с периклазовой футеровкой ванны.

На основании ранее проведенных исследований было установлено, что при переплаве МЕРС работа руднотермической печи в режиме сопротивления с закрытым колостиком возможна при следующем соотношении силы тока ( Зг ) и линейного напряжения ( ) в установившемся pesiase: Uz* /- • величине этого соотношения более 17 процесс из режима сопротивления переходит в дуговой ретлм и нарушается стабильность процесса"1, при соотношении менее 14 возрастают электрические потери в печном контуре.

Работа печи осуществлялась на четвертой ступени напряжения ( 1/гл= 80 - 87 В; Ыьф = 45 - 50-Б) при силе тока 8000-8500 А. Высота слоя шихты на колошнике в течение всех плавок поддерживалась постоянной. Процесс плавления шал непрерывно в режиме сопротивления при закрытом колошнике. Выпуск металла и шлака производили после съема 2500-3000 кВт.ч электроэнергии через каждые 2-3 ч работы печи без отключения. Во время выпуска отбирали пробы металла и шлака и одновременно замеряли температуру металла и шлака термопарой ВР 5/20 со сменными блоками ВР 2068-3.

Выплавленный металл на каздом выпуске взвешивали и массу егп уточняли по количеству железа в израсходованной шихте, а кратность шлака определяли ло балансу 5Ц]г или СйО в шихте и б плаке и 31 в металле.

Было проведено три серии опытных плавок. В первой серии при выплавке углеродистого полупродукта (табл.1) в качестве металлической части шихты использовали металлизованные окатыши Лебединского ГОКа с содержанием углерода 2%, пустой породы - 12% и степенью металлизации 95%.

В качестве окислителя применяли железорудные окатыши. Для разрыхления шихты на колошнике использовали древесную щепу и" известь для шлакообразования. Печь работала непрерывно, сначала ка известковых шлаках высокой основности ( СаО,%/515-4- ) при кратности шлака 0,30-0,35. Температура металла и шлака на выпуске 1600-1650°С. Расход электроэнергии на I т полупродукта при закрытом колошнике составлял в среднем 870 кВт.ч и увели- . чился до 920 кВт.ч/т когда содержание углерода понизилось до 0,1%. Для погашения.концентрации углерода в металле с 2,35$ до 0,012$ в шихту вводили железорудные окатыши того же ГОК в количестве .от 50 до 250 кг на I т МЕРС. В дальнейшем плавку вели на полукислых шлаках без добавки извести в шихту. Удельный расход электроэнергии понизился до 550-570 кВт-ч/т.

Установлено, что ведение процесса с закрытым колошником возможно только на высоком и среднем -содержании углерода в металле. При выплавке металла, содержащего менее 0,1% С, вввду бурного кипения шлака, колошник раскрывался табл.1.

Во второй серии при выплавке ванадайсодержздего полупродукта использовали металлизованные окатыши Качканарского ГОКа со степенью металлизации - 83%, содержанием пустой породы - 17% к углерода 1,75^; \/г05 - Ъ,Ь7% и "П02 - 2,52/5; в качестве восстановителя кокс в количестве 70-10 кг/т ЖРС, известь и дру-

Таблица I

Химический состав металла и шлака

; Содержание элементов в металле, % Основность|Удельный !' ' 1 ¡Состояние

Наименование 1 1 1 Л | С 1 5/ . ¿У. м ! V 1 ¡77 1 Ц элекгро- !колошника 1

\ " ! { 1 1 1

Углеродистый полупродукт 0,302,35 0,0030,008 0,010,03 - - - 2,8-4,5 0,80-0,90 закрыт

0,100,012 0,020,04 0,010,03 - { - 1,5-2,5 0,87-0,92 открыт

1,552,52 0,0110,023 0,021,76 - - - 0,3-0,5 0,55-0,57 закрыт

Ванадийсодержщий полупродукт 2,653,85 0,003 0,572,80 0,050,19 0,380,45 0,1.80,60 1,5-2,2 0,60-1,00 закрыт

ХромоникеловШ! полупродукт 1,983,50 0,0120,030 0,100,24 7,7819,30 5,6010,80 " 0,400,42 [,3-1,В 0,95-1,10 закрыт

rue шлакообразушие но присаживались.

При переплаве окаткпт Качканарского ГСЖа рис. I извлечение ванадия и титана достигало, соответственно S2 и 17?-$.

Содержание азота в металле не превышало С,СРЗ?, мели -0,0045; евпнтта - 0,0005?. Как видно из вис.1 восстановление ти тана мовпо пегулироватъ, изменяя содержание углерода в металле количество восстановителя в ¡пихте. Степень восстановления ванаг

1/гецзнь восстановления ванадия и титана в зявисимост от содержания углерода в металле.

г 00

90

>

CD

. О

ш й Еч О О О И

л

Œ

CD

С œ Е-1 О

80

70 60.

50 40

30

20 10

1,0 2,0 3,0 4,0

содержание углерода в металле

Рис

при втом не изменяется и сохраняется на улови>2 ~ с2" иа.^я в тех случаях, когда, восстановление титана снижается -то тт%, ТТрг добавке з ¡пихту конвертерного ванадиевого шлака с поттсткяниеп массе '8,5% V^Oy и 2,2С-^Т|0г Й1!Л получен -еталл состав;

V - 2,3?; С - Mn - 0,f5CT; S - 0,023?;

Р - 0,029$; Бс - 0,09|; ТС 7 0,03£.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при переплаве МЕРС из титаномагнетитов с высоким содержанием Т| и содержащих ванадий можно, регулируя количество восстановителя и состав шлака, перевести основное количество Тс 0а Б шлак, больную часть ванадия в металл.

Опытные плавки показали, что при работе с закрытым колошником можно получить металл с высокой концентрацией углерода. 'Гак, при присадке 70 кг кокса на I т металлизованного сырья получали металл, содержавший 3,75-3,85/? С.

В третьей серии опытных плавок при выплавке высокохромистого полупродукта использовали металлизованные окатыши Ново-Михайловс-кого ГОКа со степенью металлизации - 95%, содержанием углерода и пустой породы - 2,26 и 6,5% соответственно, коксовый орешек, закись никеля, хромистую руду Донского месторождения кусковой и порошкообразной фракций с содержанием 50% СГгОз • Состав полученного металла представлен в табл.1. Степень восстановления хрома достигала 92^.

Плавки, проведенные на пшгевидной хромовой руде (вторая кампания), до перехода печи на устойчивый технологический режим отличались постепенным повышением содержания хрома в металле и высокой концентрацией Сг^Оз в ишаке, превышавшей 20%. Количество хрома в металле и шлаке было существенно ниже, чем в шихте, что свидетельствовало, во-первых^ о накоплении оксида хрома в печи и, во-вторых, о неполном переходе его в карбид на колошнике в нашей печи. Только к третьему выпуску металла и шлака, в устойчивом режиме, 'накопление Сг^Оз прекратилось. При работе на кусковой*руде этих явлений не обнаружено.

■ Таким образом, установлена- возможность получения высокохромистого полупродукта.в процессе непрерывного переплава•металлизо-ванных окатышей в руднотермической печи, работающей с закрытым колошником в режиме сопротивления. .

В. тМгьЕЙ ГЛАВЕ анализируется процесс восстановления хрома в рудном слое руднотершческих печей и сделана попытка теоретически оценить концентрацию углерода в металле.

Опробованная технология выплавки хромистого полупродукта отличается от технологии цроизводства углеродистого феррохрома только содержанием хрома в шихте и готовом сплаве. В теории-ферросплавного производства восстановление хрома углеродом, в • частности нэ заключительной его стадии, рассматривается чисто

описательно без термодинамического анализа и соответствующих количественных расчетов.

Как известно, на начальных стадиях твердофазного восстановления хромистой руды (хромита железа FeO • Chi О3 ) до металла восстанавливается только железо, а оксид хрома преобразуется в стойкие при высокой температуре карбцды C^jCfi , Cf>C3 и Сг^Сг Так как стандартная свободная энергия, их образования примерно одинакова, для анализа можно принять любой из них. В данном случае принят карбид Cl> С3 , образующийся в широком интервале концентраций хрома.

По общепризнанной схеме в нижней части колошника и в рудном слое протекает реакция взаимодействия карбидов хрома с оксидом Ct~zОз и восстановление хрома. Представим этот процесс тверд фазной реакцией

1/з Сг?Сзтв + Уз СъОэигЯУь* * СО ...

Хром растворяется в жидком и науглероженном железе.

Допускаем, что одновременно на границе рудного слоя с метал лом в том же температурном интервале наряду с реакцией (I) развивается и реакция взаимодействия оксида хрома с растворенным в металлической фазе углеродом (2), контролируемая, как и в первом случае, парциальным давлением оксида СО :

«Л СггОз СО ... (2)

Стандартная свободная энергия, реакции (I), рассчитанная по исходным зависимостям выражается уравнением: . л Gtci) = 87136 - 70,83 Т

и Ц Kpw - 3М ao-fgPo 15.482 (3

Дня реакции (2) по тем же данным

' л 58770 - 35,57 Т

Е -tqKpeo-^a^Qe^Va"^*8,212 (4

где ttßr *и О С - активность хрома и углерода в расплаве. Приравнивая выражение Щ PCO по уравнениям (3) и (4), получим

■ед ас = [ -ßQ Крю - Ц Kpw] - 2.33 Ц acr .. . (5)

Параметр взаимодействия е^. , по данным последних исследований, равен 3 • Ю-4, т.е. находится в пределах точности определения. Поэтому активность хрома ЙО можно приравнять его концентрации в сплаве. В области концентраций хрома до 20$, наоборот, коэффициент активности углерода установлен достаточно

точно, и для сплавов Ре-С^ - КП ~С может быть представлен выражением:

Ыс = е^/оС][%М0 (в)

Отсюда п другая зависимость для ОС • дополняющая уравнение (5)

Решить совместно уравнение (5) и (6) можно только путем подбор* соответствующих значений %С, так как коэффициент ^ зависит от концентрации углерода. Расчеты выполнили на ЭВМ-ЕС1035 с учетов результатов экспериментальных данных, приведенных в табл.2.

Таблица 2

Фактическая и расчетная концентрация углерода в металле

KS п/п

Содержание элементов, 1-!-

хром

никель ¡углерод

Темпера-¡Расчетное ja-ttutohphwp тура, |содержание | отклонение

¡углерода j д 1 %

К ; /о

Вторая кампания на пылеватой руде

5,65 9,45 14,75

5,5 8,5 П ,35

3,10 3,42 3,91

1753 1763 1773

8,13 5,93 4,42

5,03 .2,52 0,51

Третья кампания на кусковой руде

4 12,7 10,8 3,15 . 1723 4,45 1,30

5 • 14,3 9,55 3,42 17Б8 4,56 1,14

6 19,3 8,60 3,50 1823 4,28 0,78

IIa рис.2 представлены фактические и расчетные значения концентраций углерода в металле по ходу дву? кампаний, из которых вторая кашания проведена на пылевидной руде, а третья на кусковой.- Ниже приведено относительное отклонение расчетных зна-чениЗ по каждому выпуску двух кампаний.

В третьей кампании, начиная с первого выпуска, относительная ошибка расчетов находится в допустимых пределах, учитывая производственные условия эксперимента. Это объясняется образованием рудного слоя в печи. В установившемся режиме работы (вн-

гггск £ 3) относительное отклонение, составило 22 п, по мере прибли нения к этилу реяшглу сначала 41 > а затем 33^ рис.2..

Фактическое и расчетное содержание утлоьота (а) (£) л относительное отклонение (б), {%)

7.?ерая кампания. Третья кампания.

ей

р.

I

СС

Ъ-

с о

с ЪЧ о

^ ст.

^ К

С. П:

Ь О

К а:

о о

о д

Р ь

О' о

6,0 . а)

\

\

\

о ,0 \

\

\

ь

4,0 у

3,0 У

100 \ б)

\

80 \

60 \

40 \ \ о-.

20 \ \ '"40

'о I 2 3 12 3

номера выпусков

—^ расчетное содержание углерода;

е-о- Фактическое содержание углерода;

_относительное отклонение, (%)

Рис. 2

При работе на пылеватой рудя, как отглочалось раное, оксид

хрома на колошнике полностью не переходил в карбид, а постепенно накапливался в горне печи, в незначительной степени взаимодействуя с углеродом металла. Видимо, по этой причине, расчетные и фактические концентрации углерода для первого и второго выпуска различаются существенно. Для третьего выпуска этой кампании, когда в горне печи накопилось достаточное количество твердого оксида хрома, относительное отклонение расчета составила всего 13$ (рис.2}.

Таким образом, высказанное предположение об одновременном развитии в рудном слое непрерывно действующих руднотермических печей процессов восстановления оксида Сг^Оз до металла, как за счет растворенного в нем углерода, так и в результате взаимодействия оксида и карбидов хрома, достаточно обосновано.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЬ] приводятся расчеты сравнительной оценки экономической эффективности и энергоемкости непрерывного процесса выплавки высокохромистого полупродукта в руднотермической и в путовой сталеплавильной печах.

Расходы материалов при выплавке полупродукта коррозионно-стойкой стали, цены и расход электроэнергии приняты согласно технологическому заданию на проектирование ЗСЩ № 6 Челябинского металлургического комбината, в котором дуговая печь используется лишь для расплавления шихты с последующим рафинированием металла от углерода в конвертере АКР.

Для сравнения .экономических показателей рассчитаны'затраты только на сырье, электроэнергию и добавочные материалы. Принято, тго капитальные затраты на строительство цехов и содержание обслу-"швагацего персонала цехов по обоим вариантам существенно, не изменятся. При варианте "руднотермическая печь - агрегат АКР" потре-5уётся увеличить объем приемных и расходных бункеров цеха для складирования окатышей, хромистой, руды, дополнительные транспортные средства для перевозки окатышей. При варианте "ДСП - агрегат 4КР" с использованием стального лома увеличиваются капитальные затраты на складирование и переработку стального лома, дороже зама печь. Так как з обоих вариантах предусматривается однотипная технология переработки полупродукта, то при расчетах эта стадия производства на рассматривается. Полученные данные при выплавке как хромонпкелевого, так и высокохромистого полупродукта по отдельны!,! статьям приведены в диссертации. Рассчитанные затраты на выплавку полупродукта в руднотермической печи несколько ниже: хромоникэлезого - на 5 руб.53 коп., а для высдксхромистого -

на 7 руб.28 коп. С учетом меньших затрат в варианте с руднотерми-ческими печами по статьям "затраты на текущий ремонт и содержание основных средств" разница в пользу руднотермического варианта будет несколько больше. В обоих вариантах расходы на шихту, т.е. по статье "сырье и основные материалы" практически одинаковы. Основной эффект достигается за счет замены графитированных электр дов на самоспекающиеся, что компенсирует перерасход электроэнергии в руднотермическом варианте.

Сравнение энергоемкости производится с целью определения по обоим вариантам,суммарных затрат первичного топлива, как на осуществление самого технологического процесса, так и на всех предшествующих ему стадиях получения исходного сырья и полуфабрикатов Рассчитаны с использованием среднеотраслевых коэффициентов энергоемкости (кг у.т/т) отдельные материалы (закись никеля, ме-таллизованные окатыши).

Установлено, что энергоемкость высокохромистого полупродукта, выплавляемого в руднотермической печи, равная 766 кг у.т, практически не отличается от энергоемкости полупродукта из ДСП (760 кг у.т), хотя в первом случае используются металлизованные окатыши с высокой энергоемкостью. В дуговой сталеплавильной печи на энергоемкость металлопшхты приходится 62$, в том числе на углеродистый феррохром 51%; в руднотермической на металлошихту -49$, из них на металлизованные окатыши ■»• 47%. В первом варианте на энергоносители - 49%,' во втором - 28$. Энергоемкость хромони-келевого полупродукта, выплавленного в руднотермической печи, на .161 кг у.т выше, чем в ДСП. Это различие связано с меньшим расходом закиси никеля в этих печах из-за наличия никеля в шихте легированных отходов (разница - 133,8 кг у.т).

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ анализируется перспективность разработанной технологии. Например, выплавку углеродистого полупродукта в руднотермической печи с закрытым колошником рекомендуется использовать при производстве высокоуглеродистой стали, к которой предъявляются повышенные требования по содержанию остаточных примесей: Си Мс ; Бп ; БВ и др. к технологии производства высокопрочного чугуна в руднотермической печи-проявила интерес индийская фирма Ыенон и Менон, обратившаяся с предложением использовать ее при проектировании и строительстве промышленного предприятия по производству металлизованного сырья и его переплаву на заводе в г.Амболи ;индия), производительностью литья 60000 т в год. В •

настоящее время подписаны протокол соглашения и технического совещания, г также программы первичных организационных мероприятий.

Челябинским ГИПРОМЕЗом было разработано технико-экономическое обоснование по реконструкции Белорецкого металлургического комбината, в котором рассмотрен вариант переплава мегпллпзогзн-ных окатышей в руднотермической печи.

Принятая в настоящее времся технология переплава металлпзо-ванных качканарских концентратов в дуговых сталеплавильных печах не рациональна, т.к. отсутствие восстановительного периода приводит к большим потеря;.! ванадия.

Дополнительный переплав этого сырья в руднотермической печи с использованием ванадия полупродукта (0,А%\/ ) для производства ванадийсодержацей стали из-за узкого сортамента легированных сталей с указанным содержанием ванадия неперспективен, так как прямое восстановление существенно увеличит себестоимость готовой продукции. Поэтому при проведении опытных плавок на МНРС из :сач-канарских руд и обогащая полупродукт ванадием и титаном за счет добавок конвертерного шлака прежде всего изучалась возможность разделения Езнадия и титана между металлом и шлаком. Было установлено, что, регулируя количество восстановителя в шихте и подобрав оптимальный состав конечного шлака, можно восстановить в среднем Э2% ванадия и до 70-80$ титана перевести в шлак. Даоксзд титана, используемый в качестве пигмента, в сбязи с исчерпанием Кусинскях титаномагнетитов в данное время дефицитен. В то же время на территории Урала существует несколько месторождений титаномагнетитов, например, Пудсжгорское с содержанием ванадия и особенно титана, в несколько раз превышающим их концентрацию в качкэ-нарском концентрате. Предварительно металлизуя концентраты этих руд 'и переплавляя их в руднотермической печи, можно получать шлаки с высоким содержанием диоксида титана для лакокрасочной промышленности. Легированный полупродукт, содержащий ванадий, можно перерабатывать в чугуновозном ковше на ванэдийсодерхяпии итак и чугун.

При непрерывном процессе выплавки высоколегированного полупродукта для производства коррозионностойкой стали в руднэтергли-ческой печи отпадает необходимость предварительного восстановления хромистой руда для выплавки феррохрома. Так как по энергоемкости полупродукта и экономическим показателям эта технология, конкурентоспособна с общепринятым процессом, целесообразно широ-

ко использовать ее, особенно дри недостатке легированного лома и при использован™ в ДСП хромистой руды. Так в новом электростале плавильном цехе, введенном в эксплуатацию в Бельгии (г.Генк) в 1957 году, для производства высокохромистого полупродукта в 90 т дуговой электропечи используется не феррохром, а хромистая руда. Замена этой печи руднотершческой позволила бы повысить степень извлечения хрома из хромистой руды и увеличить производительност цеха, в настоящее время лимитируемую производительностью дуговой электропечи.

вьшоды

1. На базе опытно-промшшенной руднотермической печи мощностью 1,2 МВ-.А разработаны и опробованы основные элементы техно логиа переплава металлизованных окатышей на углеродистый и легированный полупродукт для дальнейшего передела его.на сталь. Особенностью процесса является работа печи в режиме сопротивления с закрытым колошником, что позволяет снизить расход электроэнергии и восстановителя, по сравнению с процессом Крувд. Стабильная раб та печи в этом режиме обеспечивается при рациональном соотвошекк между напряжением к силой тока.

2. Показана возможность выплавки чугуна и углеродистого полупродукта с низким содержанием фосфора и■остаточщл; примесей (Си. ; N1 ; 5а ; Б 6 и др.) ж углерода (до 0,3%), пригодного для дальнейшего передела на сталь с жестко лимитированным содержанием этих элементов.

3. При переплаве Г.ЕРС из качкэкарского концентрата по разработанной технологии получен полупродукт с 0,4% ванадия при степени его извлечения более 90^, а при обогащении этого сырья конвертерным шлаком - полупродукт, содержащий 2,3% V . Установлено что при переплаве в руднотер.мическок печз-г МИРС, содержащего ванадий и титан, за счет варьирования количества восстановителя и состава шлака можно в широких пределах изменять степень перехода титана в шлак при одинаковом извлечении Еанадия. Бри переработке ИЖ?С из тктано-магнетитов с высоким содержанием Т/ 0 г, возможно получение тптансодержащих шлаков, пригодных для переработки на пигмент для лакокрасочной промышленности.

4. Показано, что разработанным процессом в руднотсрмическои печи можно выплавлять высокохромистый (до К-:,' С Г" ) полупродукт для производства коррозионностойккх сталей, используя вместо

¡еррохрома хромистую руду. Предложенная технология имеет ряд тех-юлогических преимуществ по сравнению с общепринятой, особенно гри недостаточном количестве высоколегированных; отходов.

5. Выполнена экономическая оценка вариантов "ДСП - АКР" и 'руднотермическая печь - .АКР", оценка их энергоемкости подтвердила эффективность пре,пложенной технологии.

6. Впервые выполненный термодинамический анализ процессов восстановления хрома в руднотермических печах показал, что на границе рудного слоя с жидким металлом, видимо, протекают парал-гельно две реакции восстановления, как карбидами хрома, так :: гглеродом расплава, и позволил с достаточной точностью оценить концентрацию углерода в металлической фазе.

7. Результаты проведенных исследований использованы Челябинским ГИПРОМЕЗом для разработки альтернативного варианта реконструкции сталеплавильного цеха Белорецкого металлургического комбината с заменой мартеновских"печей руднотермической печью. ¡1х намерено использовать при разработке проекта промышленного предприятия на заводе в г.Амболи (Индия).

8. Результаты работы могут быть использованы при переплаве металлизованного титаномагнетитового сырья с высоким содержанием оксида титана с одновременным получением ванадиевого полупродукта и выплавки высокохромистого чугуна и полупродукта с последующей его переработкой в конвертере АКР в условиях Побужского никелевого завода.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Непрерывный переплав металллзованного сырья в руднотермических печах / Кадарметов А.Х., Учаев А.Н., Каскин К.К. и др.

// Металлург.-!936.3.-С.22-24.

2. Кадарметов А.Х., Каскин К.К., Учаев А.II. Выплавка хромо-никелевой стали на первородном сырье // Опыт разработки и внедрения энерго- и материалосберегающей технологи:! выплавки электростали : Тез.докл.научно-техн.конф./ КИГГЛ,-Челябинск.IЭ66.-С.9-10.

3. Кадарметов А.Х., Каскин К.К. Непрерывный пареплэз метал-лизованных окатышей в рудкотеркгческой печи // Современные проблемы электрометаллургии стали: Тез.докл. Есесоюзн.конф. /ЧПИ. ,-Челябинск, 1587.-С.20-91.

4. Каскин К.К., Кадарметов Л.Х., Учаев А.Н. Выплавка келезо-хромоникелевого полупродукта в руднотерыической печи // Научно-технический прогресс в производстве ферросплавов и электростали: Тез.докл.отрас.молодежной научно-техн.конф./ НИМ,-Челябинск, 1988.-С. 4.

'5. Каскин К.К., Кадарметов А.Х., Учаев А.Н. Выплавка полупродукта коррозпонностойкой стали в руднотермической печи с использованием ЬИРС.// Молодежь и научно-технический прогресс в производстве и использовании металла: Тез.докл.Всесоюзн.научно-техн.конф./ ЦНИИЧермет,-Москва. 1989.-С.15.

6. Каскин К.К., Кадарметов А.Х. Опробование технологии непрерывного переплава ванадийсодержащего металлизованного сырья ъ руднотермической печи // Обобщение опыта работы молодых ученых, инженеров и рабочих отрасли по экономии материальных и энергетических ресурсов: Тез.докл.Всесоюзн.научно-техн.конф. / ДонНИИчер-мет. -Донецк, 1989 .-С. 43-' 14.

7. Кадарметов А.Х., Учаев А.Н., Мизин В.Г., Каскин К.К. Непрерывный переплав металлизованного сырья // Техническое перевооружение и внедрение новых ресурсосберегающих технологий в электросталеплавильном производстве: Тез.докл.Ш-й республиканской научно-техн.конф. / ДИетИ.-Днепропетровск, 1989.-С.67-68.

8. Кадарметов А.Х., Каскин К.К., Учаев А.Н. Выплавка хромо-никелевого полупродукта непрерывным процессом // Повышение качества и эффективности производства электростали: Тематич.сб.науч.тр. /■ НИШ.-Челябинск, 1989.-С.55-58.

.'9, Кадарметов А.Х., Каскин К.К., Учаев А.Н. Непрерывный процесс получения полупродуктов с использованием в шихте металли-зованных окатышей // Непрерывные металлургические процессы "руда, лом - металлопрокат": Тез.докл.Всес.научно-техн.конф. / Чермет-■информация.-М, 1989.-тС. 42-43.

10. Каскин К.К., Морозов А.Н. Термодинамический анализ восстановления хрома в-рудовосстановительных печах // Совершенствование сортамента и технологии производства ферросплавов: Тематич. сб.науч.тр./ НИМ.-Челябинск, I939.-С.G7-90.