автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с целью интенсификации процесса электроплавки стали

На правах рукописи

Гришин Андрей Анатольевич

Исследование режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с целью интенсификации процесса электроплавки стали

специальность 05.16.02 — «Металлургия черных, цветных и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Диссертационная работа выполнена

на кафедре электрометаллургии стали и ферросплавов Московского государственного института стали и сплавов

(технологического университета), и кафедре металлургических и теплофизических процессов СТИ (ф) МИСиС.

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Кочетов А.И.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Серов Г.В. кандидат технических наук Лактионов A.B.

Ведущее предприятие: ОАО «Оскольский завод металлургического машиностроения»

Защита состоится « 7 » декабря 2006 г.

в 10 часов на заседании диссертационного совета Д. 212. 132. 02 по присуждению ученых степеней в области металлургии черных, цветных и редких металлов при Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете) по адресу: 119049, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект д.6 ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИСиС.

Автореферат разослан « 7 » ноября 2006 г.

Справки по телефону (495) 237-84-37, факс (495) 236-82-17

Ученый секретарь

диссертационного совета Д. 212. 132.

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение. Для современной электрометаллургии с применением непрерывной подачи железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) в ванну дуговой печи характерно применение различных способов интенсификации тепловых и технологических процессов, которые в основном сводятся к подогреву лома и металлизованных окатышей перед подачей в печь, а также к применению дутьевых устройств для продувки металла кислородом.

Применение кислородных фурм и топливно-кислородных горелок для интенсификации режима плавления ЖМО требует более детального изучения особенностей протекания процессов в ванне дуговой печи и разработку более совершенного метода управления тепловыми и технологическими процессами производства электростали.

Актуальность работы заключается в необходимости более детального изучения особенностей режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом изменяющихся по ходу электроплавки процессов нагрева и обезуглероживания расплава при использовании дутьевых устройств для интенсификации энерготехнологического режима. Важным при этом является разработка математической модели и алгоритма управления режимом загрузки металлизованного продукта в синхронном режиме со скоростью плавления ЖМО при соблюдении оптимального уровня перегрева металлической ванны над температурой ликвидуса стали, что позволит сократить расход электроэнергии на процесс и улучшить технико-экономические показатели электроплавки.

В этой связи требуется проведение экспериментальных исследований в лабораторных и промышленных условиях с целью изучения режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом изменяющихся энерготехнологических параметров плавки. Кроме того, требуется уточнение некоторых теоретических представлений о процессах плавления ЖМО нагрева и обезуглероживания металла в ванне дуговой печи для построения алгоритма управления на основе математической модели режима загрузки металлизованных окатышей в ванну дуговой печи.

Целью работы является разработка энергосберегающей технологии электроплавки металлизованных окатышей на основе интенсификации процессов плавления ЖМО и оптимизации энерготехнологического режима электроплавки, а также повышение производительности агрегата, снижение расхода электроэнергии на процесс плавки и улучшение технико-экономических показателей производства.

Уточнение теоретических представлений о кинетике и механизме плавления металлизованных окатышей с учетом образования гарнисажной корочки на его поверхности в условиях применения ТКГ и кислорода для

интенсификации процессов нагрева и обезуглероживания металла в ванне дуговой печи.

Проведение исследований, направленных на уточнение существующих теоретических представлений о механизме обезуглероживания сталеплавильной ванны при размещении металлизованного сырья на поверхности границы раздела шлак-металл, и с учетом особенностей теплообмена в системе дуга-шлак-металл.

Объект исследования. Дуговая сталеплавильная печь с применением непрерывной загрузки металлизованных окатышей в ванну, использованием различных способов продувки металла кислородом для интенсификации процесса плавления ЖМО и контролем параметров энерготехнологического режима электроплавки.

Предмет исследования. Процесс плавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом анализа влияния гидродинамики сталеплавильной ванны, скорости обезуглероживания расплава и особенностей теплового состояния дуговой печи в период окислительного рафинирования металла.

Автором* выносятся на защиту:

- экспериментальные данные и теоретические положения о влиянии теплофизических параметров расплава на скорость плавления металлизованных окатышей при наличии гарнисажной корочки и без нее;

- экспериментальные исследования процесса обезуглероживания металла в ванне дуговой печи по ходу плавления металлизованных окатышей и оценка скорости их усвоения металлом в зависимости от параметров теплового состояния агрегата;

- экспериментальные данные по механизму образования и скорости плавления гарнисажной корочки на поверхности металлизованного окатыша в зависимости от теплофизических свойств окатышей и железоуглеродистого расплава;

- теплофизическая модель процесса электроплавки ЖМО, учитывающая параметры режима нагрева и обезуглероживания металла при непрерывной загрузке металлизованных окатышей с прогнозированием содержания углерода в металле при сверх и докритических его концентрациях;

- комплексная математическая модель и алгоритм управления процессом загрузки металлизованных окатышей в ванну дуговой печи в синхронном режиме со скоростью плавления ЖМО, учетом состояния гидродинамики сталеплавильной ванны, процессов нагрева и обезуглероживания расплава.

* Теплофизическая часть работы выполнена под руководством профессора, доктора технических наук Меркера Э.Э.

4

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- установлены закономерности образования гарнисажной корочки на поверхности металлизованного окатыша при его контакте с расплавом, нагреве и плавлении в ванне дуговой печи в зависимости от теплофизиче-ских и геометрических характеристик (Бо) материала и параметров теплового состояния ванны (Тм, АТР);

- впервые определены кинетические константы (е, у) процесса обезуглероживания металлической ванны при непрерывной подаче металлизо-ванных окатышей в печь в докритических областях концентраций углерода, рассчитаны параметры термодинамического равновесия системы углерод — кислород и определены значения критерия интенсивности перемешивания сталеплавильной ванны, а также установлен характер его влияния на скорость плавления металлизованных окатышей;

- разработана методика физического моделирования и установка для изучения процесса плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи и установлены закономерности влияния массового барботажа расплава пузырями СО и теплофизических параметров расплава на скорость плавления и усвоения окатышей в ванне;

- выявлены новые характерные зоны в структуре металлизованного окатыша, позволяющие судить о закономерностях его плавлении в железоуглеродистом расплаве, и на компьютерной установке в комплекте с микроскопом исследована их структура;

- получена аналитическая зависимость плотности результирующего теплового потока на поверхность металлической ванны от поверхности свода и стен печи в интегральной форме по закону Ламберта с учетом конструктивных особенностей свода дуговой и уровня погружения электрических дуг в системе металл-шлак;

- разработана теплофизическая модель процесса электроплавки ЖМО и создан алгоритм управления системой загрузкой металлизованных окатышей в ванну печи в синхронном режиме со скоростью плавления окатышей при оптимальных значениях параметров теплового состояния ванны.

Практическая значимость работы.

- Полученные в работе научные результаты использованы для разработки энергосберегающей технологии электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи, основанная на использовании принципа равенства скоростей загрузки и плавления окатышей по ходу процесса при оптимальных значениях параметров теплового состояния сталеплавильной ванны.

- Разработана усовершенствованная математическая модель процесса обезуглероживания металла в ванне дуговой печи, созданы алгоритм и программы для расчета кинетических констант режима обезуглероживания, что, позволяет с большей точностью прогнозировать содержание уг-

лерода в железоуглеродистом расплаве по ходу плавки ЖМО при различных методах интенсификации процесса.

- Предложена к использованию технология электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи, основанная на том, чтобы осуществлять непрерывную подачу окатышей в печь при значениях концентрации углерода в металле в пределах 0,15+0,20 %, т.е. в той области [С], где наблюдаются высокие значения критерия перемешивания ванны, что способствует снижению длительности плавки под током, уменьшению расхода электроэнергии и улучшению технико-экономических показателей производства.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и положительно оценены в трудах международных научных и научно-практических конференциях «Современные сложные системы управления», г. Старый Оскол, ноябрь 2002 г.; «Авто-матизироанные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии», Москва, декабрь, 2002 г.; «Современная металлургия начала нового тысячелетия», г. Липецк, 2005 г.; в пятой международной научно технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» г. Череповец 24-25 октября 2005 г.; III международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова», Москва, февраль, 2006 г.; IX Международном конгрессе сталеплавильщиков, г. Старый Оскол, октябрь 2006 г.; на научных семинарах кафедр ЭМСиФ МИСиС и МТП СТИ (ф) МИСиС.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения 5 глав, заключения, списка литературы (93 наименования), приложения и изложена на 162 страницах, содержит 22 таблицы и 72 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведен краткий анализ существующих энерготехнологических режимов электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи в условиях интенсификации процессов кислородом на основе применения фурм или топливно-кислородных горелок (ТКГ) и обоснована необходимость решения проблемы по совершенствованию технологии плавки окатышей с целью энергосбережения и повышения эффективности производства.

В первой главе «Современное состояние проблемы, постановка задачи и методика исследования» дается подробный анализ существующей технологии электроплавки ЖМО в 150 т. дуговых печах ЭСПЦ ОАО «ОЭМК» и на основе анализа особенностей технологии намечены пути решения проблемы по разработке энергосберегающей технологии плавки стали при интенсификации энерготехнологических процессов и оптимизации параметров тепловой работы агрегата.

Энергозатраты, МДж/т

Рис. I. Зависимость показателей технологического процесса для стали ШХ-15 от удельных энергозатрат на плавку при использовании кислородной фурмы для продувки металла (1) и ТКГ для подачи топливно-кислородной смеси и углеродсо-держащий материалов (2) на шлак.

Эксперименты, проведенные на 150 т. дуговых печах в ЭСПЦ ОАО «ОЭМК», показали существенную зависимость (Рис. 1) от удельных энергозатрат таких технологических показателей, как длительность плавки (а) под током (Тщ,, мин), соотношение расходов ЖМО (б) и лома (Gox/Gjtom) на процесс, удельные расходы (в) окатышей (G0K, кг/т), извести (G„3B, кг/т) (д), а также расхода кислорода (г) через фурму или ТКГ (I0j,

м3/мин) на электроплавку стали.

Статистическую обработку опытных данных осуществляли с помощью пакета программ по таким параметрам электроплавки, как температура металла и концентрация углерода в нем по ходу процесса, расходы кислорода, электроэнергии и шихтовые материалы. Для получения этих данных использовали платформенные и ленточные весы «Сименс» (погрешность ± 0,3%), а также ленточный дозатор с той же погрешностью.

Измерение температуры жидкого металла и шлака производили разовыми термопарами ПР 30/6 со вторичным прибором «Концер» ДТК 02/А, имеющим диапазон измерения 1100-s-1800°C, с погрешностью ±2,5%.

Химический состав металла и шлака определяли химическими и физико-химическими методами, а содержание углерода определяли на анализаторе «LECO» с точностью ±0,0002%[С].

Теплоусвоение металлической ванны оценивали по сле-

дующему выражению:

ДО. = /с!т = С, • Зм(с1Т/с1т) = К. • V,, кВт, (1)

где <3М - теплосодержание металла, кДж; О,=О0+Уок-т - текущий вес металла, кг; см - теплоемкость металла, кДж/(кг-°С); КЕ — коэффициент теплового состояния ванны, кДж/°С; VI = с!Т/<1т - скорость нагрева металла по ходу плавки, "С/мин.

Для оценки уровня перегрева ванны относительно температуры ликвидуса использовали коэффициент К0 = К'в/Кв"= с'м-Ст/(сл-О",), где с'м и с'л - теплоемкость металла при температуре его Т' и при температуре ликвидуса °С, С, и в, - вес металла при этих же температурах. Превышение К'в над К„" характеризует такое значение Ко, при котором степень перегрева металла (АТР, °С) над ликвидусом не влияет на скорость плавления ЖМО и численное значение Ко находили опытным путем.

Сравнительный анализ режимов электроплавки ЖМО с применением кислородной фурмы и двух ТКГ (Рис. 1) показывает, что при одинаковых энергозатратах на процесс такие технологические показатели, как тпл, Сок» Сок/Ол улучшаются, но при более высоких удельных расходах кислорода (10а, м3/т) и извести (Оизв, кг/т) на плавку, что объясняется необходимостью нейтрализации более окисленного шлака, повышению его вспе-ниваемости и обеспечения хорошего кипения ванны за счет интенсификации режима обезуглероживания металла.

Применение ТКГ, помимо осуществления в теплотехнический период плавки подогрева лома факелами, позволяет осуществлять в окислительный период плавки, продувку металла через шлак кислородом с добавлением 5-=-8 кг/т графитового порошка (коксика) с целью регулирования уровня вспенивания шлака и его физико-химических свойств, и при необходимости производить науглероживание металла.

При этом для обеспечения высокого уровня вспенивания шлака с целью экранирования электрических дуг над металлом и осуществления горения коксика режим электроплавки ЖМО с применением ТКГ осуществляется при более высоком расходе кислорода (Рис. 1) в сравнении с режимом плавки при использовании кислородной фурмы. Это обстоятельство способствует повышению производительности дуговой печи примерно на 3-5% и приводит к сокращению расхода электроэнергии на 35-50 кВт-ч/т стали (табл. 1).

Анализ данных (табл. 1) показывает, что длительность плавки под током (Тпл, мин) при использовании ТКГ снижается в среднем на 8-10 мин за счет повышения расхода окатышей в ванну (Сок, кг/т) и кислорода (Рис. 1, г) на шлаковую ванну с добавкой коксика, причем последнее интенсифицирует режим плавления ЖМО в ванне дуговой печи.

Таким образом, интенсификация процессов электроплавки ЖМО с применением ТКГ, в сравнении с базовыми энерготехнологическим режимом при использовании кислородной фурмы, является более эффективным, т.к. представляется возможным осуществлять регулирование уровня вспененного шлака с экранированием электрических дуг, что заметно повышает теплоусвоение ванны (Д<3В—>тах), интенсифицирует процессы нагрева и обезуглероживания металла, увеличивает расход ЖМО на плавку (табл. 1).

Таблица 1. — Сравнительные данные показателей работы 150 т. дуговой печи при выплавке стали ШХ-15 (числитель) и низкоуглеродистых марок (знаменатель)._

Показатели Интенсификация процесса электроплавки кислородом с применением:

Фурмы ТКГ

Длительность плавки под током т„л> мин 100/95 85/87

Удельный расход кислорода, м3/г 143/12,1 30,2/30,73

Удельный расход кокснка, кг/т 18П 13/10,5

Удельный расход окатышей, кг/т 650/640 720/700

Соотношение расходов окатышей и лома С^/С™ 2/1,3 2,1/1,95

Удельный расход ичвести, кг/т 55/51 68/82,6

Затраты эл. энергии, МДяс/г 2482,17/2152 2111,46/2000

Производительность, т/ч 60,96/83,5 75,61/88,5

Однако проблема повышения эффективности процесса электроплавки ЖМО заключается не только в осуществлении согласованности режимов загрузки окатышей в ванну и уровнем её теплового состояния, но и в оптимальном соответствии между скоростями загрузки и плавления окатышей по ходу процесса плавки.

Исследование особенностей режима плавления ЖМО в ванне дуговой печи, в зависимости от изменяющихся текущих энерготехнологических факторов процесса электроплавки стали, и является основным предметом настоящей работы.

Во второй главе «Исследование процесса плавления металлизо-ваиных окатышей в расплаве методом холодного моделирования» осуществляли на экспериментальной установке, представляющей из себя емкость с водой, которая имитировала расплав металла в дуговой печи с равномерно распределенной подачей снизу воздуха.

Такая подача дутья по всему объему ванны моделировала процесс объемного обезуглероживания металла и перемешивания его в печи. Размеры установки и параметры дутьевого режима рассчитывались по критериям, полученным на основе теории подобия с использованием л-теоремы Бекингема. В результате математических операций, процедур и преобразований получены критерии подобия, характеризующие адекватность

протекающих процессов при плавлении ЖМО на образце и в модели, а также обоснован их физический смысл.

В качестве исследуемых окатышей при моделировании изготовили более 200 шарообразных ледяных шариков и погружали их в воду с разным интервалом времени при различной температуре и расходе воздуха на продувку жидкости снизу.

В результате статистической обработки большого массива (Рис. 2) экспериментальных данных получено уравнение для расчета скорости изменения радиуса окатыша при расплавлении их в ванне в зависимости от следующих значимых факторов: аго./сЬ-ю^-о^зг-си+З/^-ю-4 • ДТр+5,38-\Уг, м/с, 11=0,84; (2) где с10К - диаметр окатыша, мм; ДТР — температура перегрева расплава над ликвидусом, К; — приведенный расход газа

Рис.2. Зависимость скорости изменения радиуса металлизованного окатыша (dr„K/dT) от диаметра окатыша (d„K, мм) (а), приведенного расхода технологического газа (\Vr, м3/(м2-с)) (б) и степени перегрева (ДТР, °С) (в).

м3/(м2-с).

Скорость ЖМО в ванне (кг/с) равна:

dm

плавления дуговой печи

V.. =

dm fdrOK)

dr-rp-lirj '

(3)

где m — масса шарообразного окатыша, кг; рок —

плотность окатыша, кг/м3; текущий радиус окатыша rOK = d0K/2, м.

Совместное рассмотрение данных (Рис. 2) и уравнения (3) показывает, что чем больше размер окатыша (d01t, м), тем ниже его скорость изменения радиуса и соответственно скорость плавления. Однако, чем выше температура перегрева металла над ликвидусом (ДТР) и приведенный расход газа (Wr), тем больше скорость плавления образцов. Увеличение скорости плавления (V^—>шах) за счет повышения ДТр целесообразно лишь до пределов 50<ЛТр<100°С, т.к. дальнейший рост ДТР приводит к сущест-

венному перерасходу электроэнергии (табл. 1) на процесс электроплавки ЖМО (Рис. 1). Следовательно, важным фактором повышения скорости плавления (У[ш) является параметр Wr, характеризующий уровень перемешивания ванны и зависящий от скорости обезуглероживания металла и интенсивности продувки его кислородом.

При этом Wr = Vco /S,, где Veo - объемная скорость выделения пузырей газа в ванне, м3/с; S, — плошадь поверхности ванны на уровне границы раздела шлак-металл, м2.

В дуговой сталеплавильной печи уровень выделяемого технологического газа определяется скоростью обезуглероживания металла (Vc, %[С]/мин) и текущей металлической массой ванны (Gt, т) и загружаемых в печь окатышей.

Veo = ^(^Р^) = ЗЛ-Ю-4 • Vc -GT, м3/с. (4)

Изменение текущей массы металла в ванне печи определяется скоростью загрузки окатышей (VOK, кг/с) в печь, т.е. GT = G0 + ^^ V0,

•т,

т/мин; где Оо — масса металла перед началом загрузки окатышей в ванну дуговой печи, т.

С учетом изложенного итоговое выражение для расчета скорости плавления ЖМО, без учета влияния гарнисажной корочки в ванне дуговой печи, можно выразить в следующем виде:

¿т 4 (с1г 43

^ = -0,032 ■ с! + 3,42 • 10'4 • ДТ, + 5,38 ■ \УГ, ах *

™г=^р- = ЗД-Ю-4-Ус-От/8.,

в

От=О0 + У„-т, АТр=ги-гл=гы-{1530.[с]};

V =

(5)

где Оо и От - начальная и текущая масса плавки, кг; Уок — скорость загрузки металлизованных окатышей в печь; ^ и Хл — текущая температура и температура ликвидус стали, °С; Б, — поперечное сечение ванны на границе раздела шлак-металл, м2; [С] — текущее содержание углерода в металле, %.

Анализ опытных данных свидетельствует о том, что на скорость расплавления окатышей в ванне (Рис. 2) существенно влияют теплофизи-ческие и гидродинамические характеристики расплава при постоянных размерах окатышей и скорости их загрузки в печь, что указывает на необ-

ходимость определения оптимальных технологических параметров по ходу электроплавки ЖМО.

В третьей главе «Исследование механизма образования гарнисажной корочки при подаче окатышей в ванну дуговой печи» проведен комплекс экспериментальных исследований в лабораторных и промышленных условиях по изучению механизма образования гарнисажной корочки и последующего плавления металли-зованного окатыша в железоуглеродистом расплаве.

Для исследования использовали экспериментальную установку (Рис. 3) в ЦЗЛ ОАО «ОЭМК», включающую в своем составе (Рис. 3) компьютерный блок (1), микроскоп (2) и систему фотообработки (4) результатов исследования опытных шлифов образцов окатышей

Рис. 3. Экспериментальная установка для исследования структуры образцов (1 — компьютер; 2 — микроскоп МВС-9; 3 — исследуемый образец; 4 - фотокамера Wild Photoautomat MPS 55; 5 - принтер).

Рис. 4. а) Структура металлизованного окатыша, после погружение в расплав низкоуглеродистой стали (увеличение 4х) : 1 — сердцевина окатыша, 2 - зона с упрочненной структурой, 3 — зона взаимодействия, 4 - гарнисажная корочка, 5 — зона плавления; б) Структура окатыша при увеличении 100 х. На рисунке 4 приведены микрофотографии шлифов после погружения окатыша в железоуглеродистый расплав, где четко фиксируется по-

верхность раздела между самим окатышем и образовавшейся гарнисажной корочкой (Рис. 4, а).

В образцах нами выявлены (Рис. 4, б) некоторые характерные зоны, образующиеся видимо в момент термического «удара» ЖМО при их погружении в расплав и рассчитаны размеры областей в зависимости от времени нахождения окатыша в расплаве.

Анализом проведенных исследований установлено, что плавление металлизованного окатыша одновременно происходит с двух сторон, т.е. от поверхности образовавшейся корочки к центру окатыша и из центра его к расплаву (Рис. 4, б).

Эти данные подтверждают вывод о том, что роль образовавшейся корочки оказывает существенное влияние на общее время расплавления окатышей в ванне дуговой печи.

Расплав . свинвч ■

^и гг*1- 1 «?" —г-*-*---

* 1 •

«,1

т 12 17 за н за 1 ¿о« мм 4 11 11 М 22 24 2* М С]«,«, ММ

М

Расплав - олово ^^ Расплав - Сталь 45 '

2в ■ , л

■ . 1 |

■ ^■ ¿1«. Л и , 1

%_——■—-V-

в""""""

*

+

1а 14 1в 1« м ММ

Рис. 5. Экспериментальные зависимости толщины (5„ мм) образовавшейся гарнисажной корочки на поверхности шарообразного тела для различных металлов и температуре расплава.

Исследования в лабораторных условиях проводили с целью изучения размеров образующейся гарнисажной корочки на поверхности шарообразного тела при его погружении в расплав в зависимости от теплофи-зических характеристик материала. Для этого использовали расплавы (Рис. 5) из свинца, олова, алюминия и металлизованных окатышей. Причем из этих же металлов изготовлены были круглые образцы различного диаметра. Далее образцы окатышей погружались в расплав на определенное время, фиксируемое электронным секундомером, при различной температуре. Результаты статистической обработки опытных данных приведены на рисунке 5.

Из анализа данных (Рис. 5) следует, что толщина образовавшейся гарнисажной корочки с ростом температуры расплава, в который погру-

жаются окатыши, уменьшается. Совокупное влияние размера окатыша (dOK) и его температуропроводности (а) на толщину корочки (£>к) выражается зависимостью изменения размеров окатышей от значения критерия

Рис. 6. Зависимость толщины гарнисажной корочки от теплофизических характеристик материала (Fo — критерий Фурье, 1-свинец, 2-олово, 3-алюминий).

Из приведенных на рисунке 6 данных следует, что чем выше коэффициент температуропроводности расплавов, то тем больше величина гарнисажного образования.

По результатам обработки экспериментальных данных получено уравнение зависимости толщины гарнисажной корочки от геометрических и теплофизических характеристик в виде:

ÔK • 103 = -0,37 • ДТр + 0,428 • dOK - 0,22 • Fo + 0,703 • qT , м/с; R=0,62, (6) где ДТР - температура перегрева расплава над ликвидусом, К; dOK — диаметр образца, м; Fo = а ■ x/d^K — критерий Фурье; qT — удельная теплота плавления окатыша, кДж/кг, а — коэффициент температуропроводности, м2/с.

Следует отметить, что при увеличении qT и d„K толщина гарнисажной корочки возрастает (Рис. 6), а следовательно время плавления окатыша (Рис. 2) увеличивается.

При одинаковой скорости плавления окатыша в расплаве и его корочки скорость изменения размера окатыша с корочкой будет равна:

4 d(rOK+5j . d(r0K+Sj

V^ =— яр01!———, , кг/с, где ——-— - скорость изменения

3 dr dt

размера системы окатыш+корочка (мм/с) рассчитываем по аналогичному

выражению (5), но с учетом предварительного определения значения 5К по выражению (6).

Далее, в соответствии с уравнением (5), определяем фактическую скорость плавления окатыша с корочкой ( V^, кг / с ) в зависимости от геометрических и гидродинамических характеристик системы металл-шлак в ванне дуговой печи.

В четвертой главе «Исследование процесса обезуглероживания металла в ванне дуговой печи с изменяющейся массой расплава» экспериментально проанализировали режим окисления углерода в ванне 150 — т дуговой печи при использовании непрерывной подачи металлизован-ных окатышей в условиях интенсификации процессов электроплавки кислородом.

Кинетические закономерности процесса обезуглероживания металла изучали в области концентрации углерода менее 1%, т.е. в областях сверх и докритических значений углерода ([С]<0,15%, [С]>0,15%).

Установили, что скорость окисления углерода практически не зависит от его концентрации при содержаниях [С] более 0,2^0,3 и определяется в основном уровнем подвода кислорода в ванну (Рис. 7), т.е.

Vc , а при значениях [С]<0,15 Vc = у([с]„-[c]J,

%[С]/мин, где rie — коэффициент использования кислорода на окисление углерода расплава, 10г - интенсивность продувки металла кислородом м3/мин.

При обработке опытных данных использовали информацию о текущей концентрации углерода в расплаве и содержании кислорода в металле от 10 :

[%0] = (0,0361 - 0,0126 • I0j )[%С]-(о'245+М711"') (7)

Заметное торможение процесса обезуглероживания металла наступает при [С]<0,15-0,20%, а при увеличении расхода кислорода через фурму или ТКГ наблюдается увеличение окисленности шлака (FeO—>тах).

Ниже в таблице 2 приведены расчетные данные кинетических констант процесса окисления углерода в ванне дуговой печи.

Из данных таблицы 2 следует, что при использовании ТКГ, где расход кислорода на продувку ванны примерно в 2 раза больше, чем в сравнении с режимом электроплавки при использовании фурмы, а коэффициент использования кислорода (г|с) на обезуглероживание металла примерно в 5 раз меньше. Это обстоятельство подтверждает вывод о преимущественном расходовании кислорода в первом случае на окисление шлака.

В целях раскисления переокисленного шлака (ZFeO>20+25%) при подаче ЖМО в ванну с применением ТКГ подают в потоке кислорода уг-

леродсодержащий материал и присаживают известь, что способствует высокому вспениванию шлака.

Таблица 2 — Показатели параметров режима обезуглероживания металла в ванне дуговой печи при различных способах интенсификации процесса электроплавки стали._

Показатели Интенсификация процесса с применением фурмы Интенсификация процесса с применением ТКГ

Коэффициент использования кислорода, rjc 0,85 0,15

Кинетическая константа обезуглероживания, у, с"1 7,2510J,±8,1610S 7,0410^6,4810®

Средняя скорость обезуглероживания, %[С]/мин 0,051 0,058

Средняя масса плавки, т 175,51 176,52

Средний расход кислорода на продувку металла, м3/мин 213 38,12

Анализ полученных данных показывает, что наиболее эффективным является подача ЖМО в ванну при значениях углерода около 0,20,3%, т.е. при повышенных скоростях обезуглероживания металла в условиях интенсивного перемешивания металла пузырями СО и уменьшенной окисленности шлака.

Установлено, что в ванне ДСП в зависимости от содержания углерода в окатышах и жидком металле, наряду с окислением углерода может происходить процесс разбавления расплава углеродом, т.е. наблюдается науглероживание металла. Характеристикой данного процесса является коэффициент использования углерода (е) ме-таллизованных окатышей при расплавлении их в железоуглеродистом расплаве.

[С],%

Рис.7. Зависимости скорости обезуглероживания (а) металла и содержания (FeO) в шлаке (6) в 150 т. ДСП от концентрации углерода [С] в расплаве (продувка металла кислородом 1 -при помощи фурмы; 2 — при помощи ТКГ)

Для контроля процесса изменения концентрации углерода в ванне получена зависимость, характеризующая процесс окисления углерода в металле по ходу электроплавки ЖМО:

[фОо+Е-С^-У^-т-гДпс-п^ -X

[С] =

С0+У„л

-, при [с]>0,15,

[С1 ■ О0 + е ■ Сов • Уок • т - (1 - ехр(- угЩ - [4 )

,при [с]< 0,15;

(8)

где [С] — текущее содержание углерода в расплаве, %; [С]0 - начальное для какого-то промежутка времени содержание углерода в расплаве, %; во — начальная масса плавки, кг, е - коэффициент использования углерода металлизованных окатышей железоуглеродистым расплавом; Сок

- содержание углерода в металлизованных окатышах, %; Уок — скорость загрузки металлизованных окатышей в ванну дуговой печи, кг/с; т - время процесса, с; у - кинетическая константа процесса обезуглероживания, с"1; [С]р — равновесное с кислородом содержание углерода в расплаве, %, п0;

- количество молей кислорода, идущее на окисление углерода раплава.

[С1,%

ММ 1400 ММ 1М0

1800 1«»

Тр,°С

Рис. 8. Зависимость степени усвоения углерода металлизованных окатышей (е) от

концентрации углерода в металле (а) и коэффициента теплового состояния ванны (Ко) от температуры металла (б) и степени его перегреве над ликвидусом (1 - фурма 8 = -18,798|С13 + 16,236[С]! - 2,06[С]+0,0674; К2 = 0,94; 2 - ТКГ: е = -52,81|С]3 + 33,88|С]! -3,11[С]+ 0,067; И2 = 0,94).

В зависимости от теплового состояния ванны, расхода кислорода (топлива) на ТКГ и фурму для продувки металла результирующая скорость процессов обезуглероживания, разбавления углерода расплавом и его науглероживание за счет непрерывной подачи МЖО в ванну равна: У^=Ус+Урн, %[С]/мин. Откуда скорость окисления углерода в металле в ванне дуговой печи Ус=У1-Ури, где ^([СЫСШтг-т,), а Урн=(е-Сок-[С]о)-У„ДОо+Уок-т). Значения С, и С2 находим в моменты плавки Т1 и Тг в соответствии с выражением (8) или по данным плавок с частым отбором проб металла на углерод. Из анализа приведенных формул следует, что при е—»1 (Рис. 8) значение Урн возрастает и при Ух=сопб1 скорость Ус снижается. Поэтому, для повышения скорости окисления углерода рас-

плава (Vc), требуется интенсифицировать подвод кислорода к фронту реакции.

Экспериментальные данные на (Рис. 8) показывает, что значения е в области концентраций [С]>0,15 -Ю,20% более чем на порядок превышают таковые при [С]<0,15%. Этот факт заметного повышения степени усвоения углерода расплавом при непрерывном плавлении ЖМО в расплаве объясняется более интенсивным кипением ванны при сверхкритических значениях углерода, т.е. когда процесс обезуглероживания лимитируется

Анализ данных показывает, что осуществление технологии электроплавки ЖМО в ванне 150 т. дуговой печи для условий ОАО «ОЭМК» не является рациональным, когда по ходу загрузки окатышей в ванну поддерживается концентрация углерода в металле более 0,3% с целью обеспечения максимальной скорости обезуглероживания расплава (Vc—>шах) и уровня перемешивания ванны. Это связано с тем, что потребуется повышать содержание углерода в окатышах, что снижает степень их металлизации, а также при этом приходится увеличивать расход углеродсодержащих материалов в ванну через ТКГ или фурму, что является малоэффективным.

Более рациональным является обеспечение режима электроплавки ЖМО в пределах 0,15<[С]<0,3%, т.е. в условиях близких к периоду самораскипания ванны при обеспечении высокого уровня окисленности и перегрева металла, что создает благоприятные термодинамические условия для зарождения пузырьков СО на поверхности футеровки подины печи.

На рисунке 9 приведены данные, свидетельствующие о влиянии величины критерия перемешивания ванны (Gp) на скорость плавления ме-таллизованных окатышей (Volt), которая определяется не только скоростью обезуглероживания металла (Рис. 9), но и зависит от параметров теплового состояния ванны (1).

Из вышеизложенного следует важный вывод о нецелесообразности увеличения расхода ЖМО в ванну (V0K—>шах) при [С] <0,15% из-за сниже-

внешнедиффузионным режимом. G„

4 0.001 0,002 0.00» 0.00* 0,005 0.00»

Ус, %[С]/мин Рис. 9. а) Зависимость скорости изменения радиуса ((1г№Л1т) металлизованного окатыша от критерия перемешивания металлической ванны (в,); б) Зависимость критерия перемешивания (Ср) расплава от скорости обезуглероживания металла (Ус, %1С1/мин).

ния Ve (Рис. 7) даже при высоких перегревах металла (Рис. 9, б), т.к. в следствии замораживающего эффекта металла снижается скорость плавления окатыша в соответствии с выражением (5) и нарушается равенство V^V™, и наоборот, при [С]>0,15-И),20% значение Ve—>max, а перемешивание способствует (Рис. 8) повышению V0K при той же тепловой мощности печи.

Контроль эффективности плавления ЖМО в ванне печи оценивали по критерию перемешивания ванны:

G = Vco -í^2-) (9)

где vCo — скорость подъема пузырей СО, м/с; g — ускорение свободного падения; уж — кинематическая вязкость металла, м2/с.

С учетом уравнения (4) по определению объемного расхода СО из ванны (Veo, м3/с) выражение (7) после преобразования имеет вид:

'V.

Скорость подъема газовых пузырей определяем из термодинамиче-

ских условий металла в ванне по формуле В.Г. Левича: v

VCO т !

2v- ro

(И)

где г — текущий радиус пузыря СО, м, а радиус зарождающегося пузыря (г0) на подине, как показал В.А. Григорян, определяется по следующей формуле:

г0>2ст/(ратм+ёрм11м+ёршЬш), (12)

где ратм — атмосферное давление, Па; рм — плотность металла, кг/м3; Ршл — плотность шлака, кг/м3; Ьм - высота металла в ванне, м; Ьшл — высота шлака над металлом, м. Радиус пузыря СО на границе шлак-металл будет 2ист

равен г = • Здесь стм - поверхностное натяжение металла, Н/м;

1 , „ . 2692,5 _

ц = —, где 1п Кс = 4,77 н---константа равновесия, Т - температура

Кс Т

металла, К.

Экспериментальные данные, свидетельствуют о достаточно высокой окисленности металла в ванне ДСП. Следовательно, анализ выражений (8) и (10) подтверждает наличие благоприятных условий для обеспечения максимальных значениях Ус и при значениях углерода в пределах 0,15<[С]<0,3%.

Из анализа опытных данных рисунка 8 следует, что режим электроплавки ЖМО с применением ТКГ является более эффективным, т.к. пара-

метры Gp и Vra существенно выше. Это связано не только тем обстоятельством, что расход кислорода на ТКГ выше, чем при использовании фурмы (Рис. 1), но и тем, что в первом случае вспениваемость, окисленность (ZFeO) и высота шлака выше (Ьш —»max), а это в соответствии с уравнением (10) понижает значение г0, увеличивает veo (ур-е 9) и повышает (ур-е 8) параметр Gp, т.е. интенсифицирует режим перемешивания ванны и ускоряет (Рис. 12) процесс плавления ЖМО в печи.

В работе опытным путем установили, что Ко=1,55±0,05 для оптимальной области перегрева металла над ликвидусом (50°С<ДТр<100) и это обстоятельство учитывали при организации рациональной технологии электроплавки с учетом особенностей режима плавления окатышей в ванне дуговой печи.

Таким образом, при значениях [С]<0,15% режим плавления окатышей, из-за падения скорости обезуглероживания металла и уменьшения фактора перемешивания ванны пузырьками СО, является менее эффективным, т.к. при этом степень усвоения углерода окатышей заметно ниже (Рис. 9), что уменьшает производительность агрегата.

В пятой главе «Разработка рациональной технологии электроплавки стали на основе синхронизации процессов обезуглероживания, плавления и загрузки окатышей в печь» предусматривается в условиях высокой интенсификации тепловых и технологических процессов путем продувки ванны кислородом осуществлять энерготехнологический режим плавления ЖМО при оптимальных параметрах теплового состояния металлической ванны на основе применения математической модели и алгоритма расчета теплофизических характеристик в окислительный период плавки.

Принцип управления энерготехнологическим режимом электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи разработали на основе соблюдения равенства скоростей загрузки (V0K, кг/с) и плавления (Упл, кг/с) окатышей в любой момент окислительного периода плавки при условии, что фактическое текущее теплосодержание металла Q"(tj = К0 - АН-VOK -т, где Ко — коэффициент, учитывающий оптимальный перегрев металла в пределах (50°С<ДТР<100°С) над ликвидусом; ДН — изменение энтальпии (кВт ч/т), загружаемых в ванну металлизованных окатышей, за период времени х, час.

Из принятого условия расход окатышей равен:

V0K = 0,28 Qt(t) , кг/с (13)

К0 -ДН-т

Здесь 0,28 переводной коэффициент из т/ч в кг/с.

Для оценки теплового состояния ванны дуговой печи, где основным источником является электрические дуги, необходимо определить количество тепла, которое в итоге поступает в металлическую ванну с учетом

результирующего потока лучистой энергии ( , кВт-ч/т) на поверхность ванны. Кроме того, следует учесть количество тепла, расходуемое на нагрев и плавление ЖМО на границе раздела шлак-металл (Q0K, кВт ч/т) и потери через футеровку дуговой печи.

С учетом изложенного для определения текущего теплосодержания металла по ходу плавки необходимо решать балансовое уравнение следующего вида:

Q"b) = Qi(t-i) + Q> - (Ршл + QOK ). (14)

где Q"(t_,) - предыдущее значение теплосодержания металла в момент времени т-1, кВт-ч/т. За период времени от т-1 до т результирующий тепловой поток на ванну (Q*, кВт ч/т) с учетом потерь тепла (Q^ и QOK)

равен Qi(,)-QV.)-

Нагрев расплава в дуговой печи осуществляется в первую очередь за счет мощности трех электрических дуг (Р;, кВт), вычисляемое по выражению:

P.^-I^fl^-iVxf-VRK, (15)

где ид — напряжение на дуге, В; 1д - ток дуги, А; х - реактивное сопротивление, Ом, а иф - вторичное фазовое напряжение трансформатора, В.

В работе приняли, что на дуги, горящие в ДСП, оказывают экранирующее влияние вспененный шлак при работе ТКГ, электрод и углубление под дугой в жидком металле.

В рабочем пространстве дуговой печи преобладает лучистый теплообмен, т.к. большая часть энергии выделяется высокотемпературными электрическими дугами в виде излучения. Распределение плотности потоков по поверхности стен, свода и ванны зависит от тепловых, электрических и геометрических параметров дуг и рабочего пространства печи.

В диссертационной работе на основе математической модели разработан алгоритм (Рис. 10) и программа расчета распределения плотности результирующего теплового потока от трех дуг на поверхность шлака. Программа составлена и написана на ш- языке системы «MatLAB».

В работе показано, что при одной и той же длине длине и мощности дуги увеличение степени экранирования заметно снижает величину падающего потока на поверхность шлака. Естественно, это благоприятно сказывается на нагреве ванны (Q^ —»• max), т.к. значение —>шах, что ускоряет процесс плавления ЖМО в ванне при заметном снижении потерь тепла через футеровку печи ( Q^ min ). Причем значение Q*OT учитываем с помощью коэффициента отражения (R) в результирующих тепловых потоках в рабочем пространстве ДСП. Моделированием установлено, что режим плавления ЖМО в ванне осуществляется в объеме

21

переходной зоны границы раздела шлак-металл и в существенной мере (Рис. 2) зависит от уровня теплопитания (табл. 1) ванны, определяемый значением результирующего теплового потока () на ванну, порядок расчета которого приведен на рисунке 10.

Естественно, при —>тах возрастает (у-ние 13) текущее значение теплосодержания металла ((}—>шах), что повышает среднюю температуру металла в ванне печи в соответствии с уравнением

тм=д?(,)/(с„-от).

Основные блоки расчета отражены на рисунке 10. Особенностью расчета тепловых потоков заключается в нахождении непрерывной функции распределения плотности результирующего теплового потока, падающего на поверхность зеркала ванны.

Теоретические данные, анализ выражения (5) и данные рисунка 8 показывают, что процессы плавления и усвоения ЖМО расплавом характеризуются совокупностью тепломассообменных процессов, содержанием углерода в окатыше, температурой металла, интенсивностью теплового питания ванны.

Следовательно, можно полагать, что звеном, контролирующим скорость диффузионного плавления Упл (м/с) окатыша, являются как внешняя массоотдача, так и внутренняя диффузия, а также характеристики теплообмена и коэффициент массоотдачи (Р) в расплаве:

БЬ 0,37-Ср81 -Бс0,22 0,37 • Бс0'22

•0„ г -Б.. гИ,

V

"со

Л .2

Усо 2ё

(16)

где 8с=уж/Ож — критерий Шмидта, характеризующий физические свойства расплава; 5Ь=Р г0К/Ос — критерий Шервуда для диффузии в твердой фазе (окатыше); 0,и0с- коэффициенты диффузии углерода в железоуглеродистом расплаве и в твердой фазе, м2/с; уж — кинематическая вязкость расплава, м2/с.

Из анализа выражения (16) следует, что на массообменные характеристики в системе окатыш-расплав существенное влияние оказывает критерий перемешивая ванны (Ср), который в свою очередь определяется скоростью окисления углерода, т.е. интенсивностью барботажа ванны. Следовательно, в этих условиях представляется возможным увеличивать расход окатышей (Уок—>тах) синхронно со скоростью их плавления без обеспечения высокой степени перегрева металла (ДТР<75°С), а уровень теплопитания ванны в системе электрические дуги-окатыш-расплав регулировать в соответствии с уравнением (13).

Следовательно, при постановке задачи увеличения производительности печи путем увеличения скорости загрузки окатышей в ванну (Уок—»тах) на процесс, требуется выбор такого режима электроплавки

ЖМО, который обеспечивал бы реализацию предельных скоростей плавления металлизованного сырья с получением готового металла высокого качества при высоких технико-экономических показателях производства.

Рис. 10. Блок схема алгоритма расчета результирующего теплового потока от электрических дуг на поверхность расплава с учетом отражения потоков от свода и стен в рабочем пространстве агрегата.

Как было отмечено выше, для обеспечения рациональной технологии электроплавки окатышей в ванне дуговой печи необходимыми являются условия при которых V0K=Vnl по ходу процесса (Рис. 11), Vc—>тах при [С]=0,2+0,3% и параметры теплового состояния ванны (Q"(T), QJ,

АТР) отвечают значениям степени перегрева металла над ликвидусом в пределах 50-И00°С.

На основе математической модели (Рис. 10) расчета лучистых тепловых потоков в рабочем пространстве 150 т. дуговой печи, включающей в себя уравнения для описания радиационного теплообмена в рабочем пространстве печи, а также уравнение для определения результирующего теплового потока на ванну печи, был разработан алгоритм (Рис. 11) решения поставленной задачи. При этом, алгоритм (Рис. 11) включает в себя блоки расчета параметров загрузки окатышей (блок А) в ванну, определе-

ния скорости плавления ЖМО (блок Б) и расчета параметров теплового состояния (блоки А и В) ванны, а регулирующие воздействия на электрические, тепловые и рабочие характеристики ДСП осуществляются с помощью блоков С, Д, Е с целью осуществления рационального хода технологии плавки на основе синхронизации процессов плавления и загрузки ЖМО, а также обезуглероживания и нагрева металла.

^ Начало^

Ввод исходных данных: Rn; го; у: loa; Go; po«; Co«; AH; S„

Ввод исходных данных: И» Рш> Сщ| Tin: Ти:

Ввод исходных денных: ¿о«; г<я=с1(»/2; ъ,; V«,;

Расчет величин:

0=ДН: 0.,-Н„,' Э.:

о. = Н„-8.-р_-с..Т.

Q« 1 = см-ТиО,

Q„ = -в. -рш -сш -Тм

Расчет теплового состоянии ванны и скорости загрузки окатышей:

<й|.

= 0,28-

кг/с

К„ДНт К„ = —0,00121 + 0,94-Тр + 0,342-ДТр

Расчет величин:

и [С)г - по уравнению (6)

дтр - »„-г, = - {1530-[с]} £[

Расчет скорости плавления окатышей: с Дт

г ^ с , »

= Г(Т„. с!_, Ио)-ур -е -ур-е (4)

' Б

Расчет:

Q: = S(q:+4f+q:+qr)

G,=G0 + Vo„-t

t„ = Q;w/(<=„•" )

Вывод на печать: С,;тм;\/е;[С]«; KoiVe.iVnnitm,; Р;ОуЛ:л »;лт;дтр.

х

Конец ^

Рис. 11. Обобщенный алгоритм и функциональная схема управления режимом загрузки ЖМО в ванну дуговой печи на основе учета скорости плавления окатышей, режима обезуглероживания металла и параметров теплового состояния ванны агрегата. (А, Б, С, Д, Е - функциональные блоки системы управления). Так, например, корректировка в системе управления (блок Е) загрузкой окатышей (Уок) относительно фактической скорости их плавления (V™) осуществляется воздействием на тепломасообменные характеристики процесса (блок Б), т.е. путем изменение параметров \¥г, Ус или Уок с помощью изменения режима работы ТКГ или кислородной фурмы, а также изменением электрических характеристик агрегата или режимом

загрузки ЖМО в ванну. При этом, параметр теплового состояния ванны К0 (блок Д) поддерживают (табл. 3) на оптимальном уровне путем изменения результирующего теплового потока Q* (блок В) с помощью модели (Рис. 10). Этим самым осуществляется расчет (блок В и Д) текущей температуры металла (Тм, °С) и сравнивается с оптимальной температурой металла для данного момента электроплавки.

Таким образом, предложенная модель (Рис. 10) и алгоритм расчета (Рис. 11) параметров энерготехнологического режима электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи позволяет осуществлять принцип управления процессом на основе равенства V0K и V^, с определением параметров теплового состояния ванны, электрических и технологических характеристики, а также технико-экономических показателей процесса электроплавки.

Анализ большого массива опытных данных (табл. 3) работы 150 т. ДСП с применением трех режимов плавления ЖМО в ванне показал, что при соблюдении рекомендуемой рациональной технологии электроплавки ЖМО (Рис. 11) показатели процесса (режим I, табл. 3) значительно превышают таковые при других режимах, отличающиеся от данной технологии.

Таблица 3. — Технико-экономические, теплотехнологические показатели электроплавки ЖМО в ванне 150 т. ДСП._

Показатели Режимы электроплавки

I II III

V^V« V <v т OK ▼ IUI

Производительность печи, т/час 75 73,5 70

Удельный расход электроэнергии, МВт/т. 550 580 570

Время плавки под током, мин 83 85 91

Расход кислорода на ТКГ, м3/т 28 30 26

Расход топлива на ТКГ, м'/т 2 2 2

Удельный расход ЖМО, кг/т (Сок/Спл) 720 730 700

Коэффициенты Т|з/Лт 0,85/0,83 0,84/0,82 0,86/0,8

к. = «„•♦. /6.-0 1,55 1,59 1,52

Расход эл. энергии на плавку, МДж/т 1900 2100 2150

Количество плавок 12 11 8

Установлено, что в этих условиях при соблюдении всех параметров рекомендуемого режима плавки (Рис. 11) происходит (табл. 3) увеличение расхода электроэнергии и производительности печи, а также повышается энергетический (пэ) и тепловой (т1т) КПД нагрева ванны с одновременным снижением времени плавки под током и энергозатрат на технологический процесс.

Опытные данные показали, что применение (табл. 1) в технологии электроплавки ЖМО топливно-кислородных горелок интенсифицирует подогрев металла не только за счет использования топлива и коксика в сочетании с расходом кислорода на продувку ванны, но и способствует обеспечению достаточно высокого уровня окисленности и вспенивания

шлака, что позволяет осуществлять энерго - технологический режим плавки с заглублением электрических дуг во вспененный шлак и тем самым достигнуть высоких энергосберегающих условий электроплавки железорудных металлизованных окатышей.

Основные выводы

1. В результате выполненных исследований в лабораторных и промышленных условиях установили закономерности электроплавки ЖМО в ванне ДСП, с учетом образования гарнисажной корочки на поверхности окатыша, при его попадании в расплав и опытным путем впервые обоснована актуальность применения режима загрузки окатышей в печь синхронно со скоростью их плавления при значениях углерода в пределах от 0,15 до 0,3% при оптимальном уровне теплового состояния ванны.

2. На основе метода физического моделирования разработана методика и установка для определения скорости плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом размера окатышей, степени перегрева расплава над ликвидусом и параметров гидродинамики сталеплавильной ванны.

3. Исследован механизм образования гарнисажной корочки на поверхности металлизованного окатыша при его попадании в железоуглеродистый расплав, а также получено уравнение для определения толщины гарнисажа в зависимости от теплофизических характеристик материала, температуры расплава и удельной теплоты плавления. Установлено, что размеры гарнисажной корочки существенны и ее необходимо учитывать при расчете времени плавления окатыша. Так, по результатам экспериментов время плавления окатыша составляет от 14 до 18 е., а с учетом корочки оно больше на 15-20%.

4. Рассмотрены особенности процесса обезуглероживания сталеплавильной ванны при непрерывной подаче металлизованных окатышей в ванну дуговой печи. Определены основные константы процесса для условий ЭСПЦ ОАО «ОЭМК» при двух вариантах продувки металла кислородом, т.е. при использовании погружной водоохлаждаемой фурмы и с применением топливно-кислородных горелок. При этом, получено уравнение для расчета концентрации углерода в ванне дуговой печи при докритиче-ских ([С]<0,15) его концентрациях. Установлена зависимость коэффициента использования углерода расплавом от основных факторов, влияющих на процесс.

5. Аналитически получено уравнение для учета результирующего теплового потока от электрических дуг на поверхность шлака, с учетом отражения лучистых потоков от свода и стен печи в окислительный период расплавления ЖМО в ванне дуговой печи по закону Ламберта. Несомненным преимуществом данного уравнения является получение непрерывной зависимости плотности теплового потока, что повышает точность расчета.

6. Разработан принцип оптимального управления загрузкой метал-лизованных окатышей в ванну дуговой печи, на основе соблюдения равенства скорости загрузки и скорости плавления ЖМО, с учетом согласованного хода процесса нагрева и обезуглероживания металла в оптимальной области перегрева расплава над ликвидусом.

7. Разработана математическая модель, алгоритм и программа расчета на ЭВМ распределения тепловых потоков в рабочем пространстве ДСП, позволяющая определять текущие значения результирующего теплового потока на ванну и теплосодержание металла, что обеспечивает при экранировании электрических дуг в шлаке эффективное управление энерготехнологическим режимом электроплавки.

8. Предложена рациональная технология электроплавки ЖМО с контролем температуры металла, степени перегрева ванны и параметров энерготехнологического режима в условиях интенсификации процесса топливно-кислородными горелками. Опытным путем установлено, что применение рекомендуемой технологии плавки ЖМО позволяет сократить до 10% длительность плавки снизить на 35 кВт ч/т удельный расход электроэнергии, а также повысить скорость загрузки ЖМО в ванну до 35 кг/с и повысить производительность печи примерно на 7%.

Основные материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Федина В.В., Гришин A.A., Харламов Д.А., Стадничук A.B., Свириденко С.Б. Оптимизация процесса электроплавки металлизованных окатышей в дуговой сталеплавильной печи. Труды XXIII Российской школы «Наука и технологии» М.: РАН г. Миасс 2003 г. с. 68.

2. Меркер Э.Э., Федина В.В., Гришин A.A. Исследования процессов электроплавки металлизованного железорудного сырья в дуговой печи. Успехи современного естествознания №7, 2003г., с. 65-66.

3. Меркер Э.Э., Федина В.В., Бартенева О.И., Гришин A.A. К вопросу о диффузионном механизме плавления железорудных окатышей в сталеплавильной ванне. В сборнике тезисов докладов «Физические свойства металлов и сплавов». Екатеринбург 2003 с. 147-149.

4. Гришин A.A., Меркер Э.Э., Бартенева О.И., Федина В.В., Филипчук A.C. Анализ факторов, влияющих на плавление металлизованных окатышей в шлаковой ванне дуговой печи. В журнале «Восточно-Европейский журнал передовых технологий», ISSN 1729-3774, 7(1), 2004 г., с. 7-11.

5. Меркер Э.Э., Кочетов А.И., Кожухов A.A. Федина В.В., Гришин A.A. Исследование переходной зоны шлак - металл в ванне дуговой печи на холодной модели. Изв. Вуз. Черная металлургия. №1, 2005 г. с. 24-26.

6. Гришин A.A., Меркер Э.Э., Кочетов А.И. Исследование механизма плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом влияния корочки. Изв. Вуз. Черная металлургия. №1, 2006 г. с. 69-70.

7. Гришин A.A. Особенности обезуглероживания металла при непрерывной подаче металлизованных окатышей в ванну дуговой печи. Изв. Вуз. Черная металлургия, №11, 2006 г. с. 62-63.

Научное издание

Гришин Андрей Анатольевич

Исследование режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с целью интенсификации процесса электроплавки стали

Автореферат

Технический редактор: Н.И. Иванова

Подписано в печать 30.10.2006. формат 60x90 1/16 Гарнитура Times. Усл. печ. листов 1,4 Тираж 100 экз. заказ 223 от 31.10.2006 Отпечатано с авторского оригинала в отделе оперативной печати Старооскольского технологического института. 309516 г. Старый Оскол, м-он Макаренко, 40.

Введение.

Глава 1. Современное состояние проблемы, постановка задачи и методика исследования.!.

1.1. Особенности технологии электроплавки стали при непрерывной подаче металлизованных окатышей в ванну дуговой печи.

1.2 Анализ путей интенсификации энерготехнологического режима электроплавки стали с применением металлизованных окатышей.

1.3 Анализ существующих моделей плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи.

1.4 К вопросу о кинетике и механизме плавления металлизованных окатышей в железоуглеродистом расплаве.

1.5 Постановка задачи и методика исследования.

1.6 Выводы по главе 1.

Глава 2. Исследование процесса плавления металлизованных окатышей в расплаве методом холодного моделирования.

2.1 Разработка методики и экспериментальной установки для исследования процесса плавления твердого шарообразного тела в условиях ванны дуговой печи.

2.1.1 Разработка методики моделирования скорости плавления металлизованных окатышей в расплаве при вынужденной конвекции.

2.1.2 Разработка методики моделирования скорости плавления металлизованных окатышей в расплаве при свободной конвекции.

2.3. Анализ результатов исследования и вывод уравнения для определения скорости плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи.

2.4 Выводы по главе 2.

Глава 3. Исследование механизма образования гарнисажной корочки при подаче окатышей в ванну дуговой печи.

3.1 Методика и установка для экспериментального изучения механизма образования гарнисажной корочки.

3.2 Исследование структуры металлизованных окатышей до погружения в железоуглеродистый расплав.

3.3 Исследование структуры металлизованных окатышей после погружения в железоуглеродистый расплав.

3.4 Исследование влияния свойств расплава на размеры образования гарнисажной корочки.

3.5 Выводы по главе 3.

Глава 4. Исследование процесса обезуглероживания электросталеплавильной ванны с изменяющейся массой металла в ней.

4.1 Исследование закономерностей процесса обезуглероживания металла в ванне 150 т. дуговой печи.

4.2 Использование математической модели режима обезуглероживания металла для разработки алгоритма прогнозирования поведения углерода в железоуглеродистом расплаве.

4.3. Влияние режима обезуглероживания металла на уровень перемешивания ванны и интенсивность плавления ЖМО в дуговой печи.

4.4 Выводы по главе 4.

Глава 5. Разработка рациональной технологии электроплавки стали на основе синхронизации процессов обезуглероживания, плавления и загрузки окатышей в печь.

5.1 Исследование тепловых потоков в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи.

5.2 Разработка принципа управления эенерготехнологическим режимом электроплавки на основе учета параметров теплового состояния сталеплавильной ванны.

5.3. Определение оптимальных параметров алгоритма управления скоростью загрузки металлизованных окатышей в ванну дуговой печи.

Выводы по главе 5.

С развитием общества непрерывно развивается металлургическая промышленность и машиностроение. В настоящее время с развитием новых технологий возникает необходимость в непрерывном повышении качества металлопродукции.

За последние 30 лет развития черной металлургии доля электростали непрерывно увеличивается. Это связано с увеличением объема выплавки стали в дуговых сталеплавильных печах (ДСП). При сохранении существующего объема производства на уровне 830 млн.т/год доля электростали в 2010 году в общем объеме производства прогнозируется на уровне до 40 % [1], а 2020 году доля электростали вырастет до 50% [2].

Российская черная металлургия в последнее время испытывает ряд трудностей связанных с ростом цен на энергоносители и электроэнергию. Снижение объема производства стали с 1991 года по 2000 составило 2,3 раза. При этом доля электростали сократилась соответственно с 16,1 до 12,5 % [3].

Причиной такого резкого спада с одной стороны является «старение отрасли». На многих предприятиях находятся в эксплуатации маломощные печи, работающие в основном по устаревшим технологиям без внепечной обработки [3, 4]. С другой стороны постоянное давление запада со стороны США и Европейского объединения угля и стали (European Coal and Steel Community), которое регламентирует условия, цены и объемы поставок по импорту стальных изделий из России в страны Европейского Сообщества, заставляет снижать темпы производства [5].

Исходя из этого, нужно разрабатывать мероприятия по совершенствованию существующей технологии электроплавки стали, с целью снижения удельной себестоимости готовой продукции. Для электросталеплавильного производства России актуален вопрос о значительном (не менее чем на 10 %) снижении удельного расхода электроэнергии на 1 т. стали (в переделе до 20 %) [6]. Модернизация сталеплавильных агрегатов по мнению [3, 6] тем более необходима, так как удельный расход электросталеплавильного производства в последние годы вырос и составил на старых печах > 750 кВт-ч/т. стали в 2000 г., что на 15-40 % больше, чем в Японии и Германии и других старанах.

Если говорить о расходе электроэнергии в отрасли, то её удельный расход на единицу продукции в целом (в среднем) величина относительно устойчивая. Но для конкретного предприятия она не применима. Если взять полный перечень значений, то нельзя получить результат ни классическими, ни вероятностными методами. Более того, разработанные ранее статистические модели, полученные на основе ретроспективы, нельзя использовать на перспективу даже на 2-3 года, а тем более на 10 лет. Вероятностно-статистическая методика построения математических моделей, опирающаяся на технический и регрессионный анализы, должны быть заменены на методы, опирающиеся на иерархические информационные базы, «портреты» плавки, цеха, печи, на кластер анализ и более совершенные математические модели [4].

Снижение себестоимости продукции в первую очередь возможно за счет снижения расхода электроэнергии. Искать пути снижения следует [4, 6] на основе применения новых технологий и систем автоматизации. При этом важно осознать не только возможность арифметических расчетов, опираясь на технологические данные и физико-химические формулы (законы). Важнее увидеть новые закономерности, которые возникают при действии множества возможных условий, факторов, процессов [6].

Актуальность работы заключается в необходимости более детального изучения особенностей режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом изменяющихся по ходу электроплавки процессов нагрева и обезуглероживания расплава при использовании дутьевых устройств для интенсификации энерготехнологического режима. Важным при этом является разработка математической модели и алгоритма управления режимом загрузки металлизованного продукта в синхронном режиме со скоростью плавления ЖМО при соблюдении оптимального уровня перегрева металлической ванны над температурой ликвидуса стали, что позволит сократить расход электроэнергии на процесс и улучшить технико-экономические показатели электроплавки.

В этой связи требуется проведение экспериментальных исследований в лабораторных и промышленных условиях с целью изучения режима плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом изменяющихся энерготехнологических параметров плавки. Кроме того, требуется уточнение некоторых теоретических представлений о процессах плавления ЖМО нагрева и обезуглероживания металла в ванне дуговой печи для построения алгоритма управления на основе математической модели режима загрузки металлизованных окатышей в ванну дуговой печи.

Объект исследования . Дуговая сталеплавильная печь с применением непрерывной загрузки металлизованных окатышей в ванну, использованием различных способов продувки металла кислородом для интенсификации процесса плавления ЖМО и контролем параметров энерготехнологического режима электроплавки.

Предметом исследования Процесс плавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом анализа влияния гидродинамики сталеплавильной ванны, скорости обезуглероживания расплава и особенностей теплового состояния дуговой печи в период окислительного рафинирования металла.

Целью работы является разработка энергосберегающей технологии электроплавки металлизованных окатышей на основе интенсификации процессов плавления ЖМО и оптимизации энерготехнологического режима электроплавки, а также повышение производительности агрегата, снижение расхода электроэнергии на процесс плавки и улучшение технико-экономических показателей производства. Теплофизическая часть работы выполнена под руководством профессора, доктора технических наук Меркера Э.Э.

Уточнение теоретических представлений о кинетике и механизме плавления металлизованных окатышей с учетом образования гарнисажной корочки на его поверхности в условиях применения ТКГ и кислорода для интенсификации процессов нагрева и обезуглероживания металла в ванне дуговой печи.

Проведение исследований, направленных на уточнение существующих теоретических представлений о механизме обезуглероживания сталеплавильной ванны при размещении металлизованного сырья на поверхности границы раздела шлак-металл, и с учетом особенностей теплообмена в системе дуга-шлак-металл.

Научная новизна.

- установлены закономерности образования гарнисажной корочки на поверхности металлизованного окатыша при его контакте с расплавом, нагреве и плавлении в ванне дуговой печи в зависимости от теплофизических и геометрических характеристик (Fo) материала и параметров теплового состояния ванны (Тм, АТр);

- впервые определены кинетические константы (е, у) процесса обезуглероживания металлической ванны при непрерывной подаче металлизованных окатышей в печь в докритических областях концентраций углерода, рассчитаны параметры термодинамического равновесия системы углерод - кислород и определены значения критерия интенсивности перемешивания сталеплавильной ванны, а также установлен характер его влияния на скорость плавления металлизованных окатышей;

- разработана методика физического моделирования и установка для изучения процесса плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи и установлены закономерности влияния массового барботажа расплава пузырями СО и теплофизических параметров расплава на скорость плавления и усвоения окатышей в ванне;

- выявлены новые характерные зоны в структуре металлизованного окатыша, позволяющие судить о закономерностях его плавлении в 7 железоуглеродистом расплаве, и на компьютерной установке в комплекте с микроскопом исследована их структура;

- получена аналитическая зависимость плотности результирующего теплового потока на поверхность металлической ванны от поверхности свода и стен печи в интегральной форме по закону Ламберта с учетом конструктивных особенностей свода дуговой и уровня погружения электрических дуг в системе металл-шлак;

- разработана теплофизическая модель процесса электроплавки ЖМО и создан алгоритм управления системой загрузки металлизованных окатышей в ванну печи в синхронном режиме со скоростью плавления окатышей при оптимальных значениях параметров теплового состояния ванны.

Практическая значимость.

- Полученные в работе научные результаты использованы для разработки энергосберегающей технологии электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи, основанная на использовании принципа равенства скоростей загрузки и плавления окатышей по ходу процесса при оптимальных значениях параметров теплового состояния сталеплавильной ванны.

- Разработана усовершенствованная математическая модель процесса обезуглероживания металла в ванне дуговой печи, созданы алгоритм и программы для расчета кинетических констант режима обезуглероживания, что, позволяет с большей точностью прогнозировать содержание углерода в железоуглеродистом расплаве по ходу плавки ЖМО при различных методах интенсификации процесса.

- Предложена к использованию технология электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи, основанная на том, чтобы осуществлять непрерывную подачу окатышей в печь при значениях концентрации углерода в металле в пределах 0,15-Ю,20 %, т.е. в той области [С], где наблюдаются высокие значения критерия перемешивания ванны, что способствует снижению длительности плавки под током, уменьшению расхода электроэнергии и улучшению технико-экономических показателей производства.

На защиту выносятся.

- экспериментальные данные и теоретические положения о влиянии теплофизических параметров расплава на скорость плавления металлизованных окатышей при наличии гарнисажной корочки и без нее;

- экспериментальные исследования процесса обезуглероживания металла в ванне дуговой печи по ходу плавления металлизованных окатышей и оценка скорости их усвоения металлом в зависимости от параметров теплового состояния агрегата;

- экспериментальные данные по механизму образования и скорости плавления гарнисажной корочки на поверхности металлизованного окатыша в зависимости от теплофизических свойств окатышей и железоуглеродистого расплава;

- теплофизическая модель процесса электроплавки ЖМО, учитывающая параметры режима нагрева и обезуглероживания металла при непрерывной загрузке металлизованных окатышей с прогнозированием содержания углерода в металле при сверх и докритических его концентрациях;

- комплексная математическая модель и алгоритм управления процессом загрузки металлизованных окатышей в ванну дуговой печи в синхронном режиме со скоростью плавления ЖМО, учетом состояния гидродинамики сталеплавильной ванны, процессов нагрева и обезуглероживания расплава.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались, обсуждались и положительно оценены в трудах международных научных и научно-практических конференциях «Современные сложные системы управления», г. Старый Оскол, ноябрь 2002 г.; «Автоматизироанные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии», Москва, декабрь, 2002 г.; «Современная металлургия начала нового тысячелетия», г. Липецк, 2005 г.; в пятой международной научно технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» г. Череповец 2425 октября 2005 г.; III международной научно-практической конференции 9

Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова», Москва, февраль, 2006 г.; IX Международном конгрессе сталеплавильщиков, г. Старый Оскол, октябрь 2006 г.; на научных семинарах кафедр ЭМСиФ МИСиС и МТП СТИ (ф) МИСиС.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы (93 наименования), приложения и изложена на 162 страницах, содержит 22 таблицы и 72 рисунка.

6. Общие выводы и заключение

1. В результате выполненных исследований в лабораторных и промышленных условиях установили закономерности электроплавки ЖМО в ванне ДСП, с учетом образования гарнисажной корочки на поверхности окатыша, при его попадании в расплав и опытным путем впервые обоснована актуальность применения режима загрузки окатышей в печь синхронно со скоростью их плавления при значениях углерода в пределах от 0,15 до 0,3% при оптимальном уровне теплового состояния ванны.

2. На основе метода физического моделирования разработана методика и установка для определения скорости плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой печи с учетом размера окатышей, степени перегрева расплава над ликвидусом и параметров гидродинамики сталеплавильной ванны.

3. Исследован механизм образования гарнисажной корочки на поверхности металлизованного окатыша при его попадании в железоуглеродистый расплав, а также получено уравнение для определения толщины гарнисажа в зависимости от теплофизических характеристик материала, температуры расплава и удельной теплоты плавления. Установлено, что размеры гарнисажной корочки существенны и ее необходимо учитывать при расчете времени плавления окатыша. Так, по результатам экспериментов время плавления окатыша составляет от 14 до 18 е., а с учетом корочки оно больше на 15-20%.

4. Рассмотрены особенности процесса обезуглероживания сталеплавильной ванны при непрерывной подаче металлизованных окатышей в ванну дуговой печи. Определены основные константы процесса для условий ЭСПЦ ОАО «ОЭМК» при двух вариантах продувки металла кислородом, т.е. при использовании погружной водоохлаждаемой фурмы и с применением топливно-кислородных горелок. При этом, получено уравнение для расчета концентрации углерода в ванне дуговой печи при докритических

С]<0,15) его концентрациях. Установлена зависимость коэффициента использования углерода расплавом от основных факторов, влияющих на процесс.

5. Аналитически получено уравнение для учета результирующего теплового потока от электрических дуг на поверхность шлака, с учетом отражения лучистых потоков от свода и стен печи в окислительный период расплавления ЖМО в ванне дуговой печи по закону Ламберта. Несомненным преимуществом данного уравнения является получение непрерывной зависимости плотности теплового потока, что повышает точность расчета.

6. Разработан принцип оптимального управления загрузкой металлизованных окатышей в ванну дуговой печи, на основе соблюдения равенства скорости загрузки и скорости плавления ЖМО, с учетом согласованного хода процесса нагрева и обезуглероживания металла в оптимальной области перегрева расплава над ликвидусом.

7. Разработана математическая модель, алгоритм и программа расчета на ЭВМ распределения тепловых потоков в рабочем пространстве ДСП, позволяющая определять текущие значения результирующего теплового потока на ванну и теплосодержание металла, что обеспечивает при экранировании электрических дуг в шлаке эффективное управление энерготехнологическим режимом электроплавки.

8. Предложена рациональная технология электроплавки ЖМО с контролем температуры металла, степени перегрева ванны и параметров энерготехнологического режима в условиях интенсификации процесса топливно-кислородными горелками. Опытным путем установлено, что применение рекомендуемой технологии плавки ЖМО позволяет сократить до 10% длительность плавки снизить на 35 кВт-ч/т удельный расход электроэнергии, а также повысить скорость загрузки ЖМО в ванну до 35 кг/с и повысить производительность печи примерно на 7%.

1. Лопухов Г.АЛ Эволюция сталеплавильного производства к 2010 году. Электросталь. № 5, 2002 г. С. 2-3.2. "World steel in figures ". 2003, International iron and steell institute.

2. Милович P. Некрасов B.M., Сунягин B.P., Дюбанов В.Г.// Инжекционные технологии и возможность их внедрения в производство. Электрометаллургия. № 6, 2002 г. С. 2-14.

3. Кудрин Б.И.// Ретроспективный и перспективный взгляды на электропотребление в электрометаллургии* Часть II. Электрометаллургия. № 11, 2003 г. С. 3-13.

4. Богданов С.В. Акулов О.С.// Поиск путей выхода из кризиса отечественной металлургии. Электрометаллургия. № 6, 2002 г. С. 1417.

5. Кудрин Б.И.// Ретроспективный и перспективный взгляды на электропотребление в электрометаллургии* Часть III. Электрометаллургия. № 12, 2003 г. С. 3-11.

6. Белянчиков JLH. Григорян В.А., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов М.: Металлургия, 1987 г., 272 с.

7. Шалимов А.Г. Трахимович В.И. Использование железа прямого восстановления при выплавке стали- М.: Металлургия, 1982 Г., 248 с.

8. Михайликов А.С. Амдур A.M., Братчиков С.Г., Ереметов A.M., Дедовской В.М., Фомин A.M.// Массообмен при взаимодействии металлизованных окатышей с расплавом. Изв. вуз. Черная металлургия. № 11,1988 г. С. 42-44.

9. Гейхман М.В. Кузнецов JI.H. Совершенствование выплавки электростали с использованием металлизованного сырья при дуговом нагреве Бюл. «Черметинформация», 1982 г., 30 с.

10. Хохлов О.А. Фомин A.M., Дедовской В.М.// Интенсификация процесса выплавки стали на ОЭМК. Сталь. № 1, 1988 г. С. 40-43.

11. Гульденмунд И. Шумахер О.// Плавление губчатого железа в 35т. дуговой электропечи. Черные металлы. № 16, 1974 г. С. 9-19.

12. Шенк Т. Отмар Г, Даль В.// Влияние применения губчатого железа на показатели работы дуговой электропечи. Черные металлы. № 8, 1976 г. С. 12-21.

13. Наката X. Фудзита С.// Непрерывная плавка металлизованного продукта в дуговой электропечи. ДЭНКИ СЭИКО. № 4, 1979 г. С. 233245.

14. Затаковой Ю.А. Анисимов Н.К., Коргизов Б.В., Фомин В.И.// Совершенствование работы дуговых сталеплавильных печей, использующих в шихте металлизованные окатыши. Сталь. № 7, 2000 г. С. 24-26.

15. Якшук Д.С. Эндерс В.В., Лейнвебер Е.И., Дьяченко Ю.В.//. Сталь. № 11, 1998 г. С. 29-31.17