автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и промышленное опробование технологии прямого легирования электростали марганцем

РГб од

2 9. МАЯ 1995

На правах рукописи

КОЗЫРЕВ НИКОЛАЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЯМОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАЛИ МАРГАНЦЕМ.

Специальность 05.16.02 "Металлургия черных металлов"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк - 1995 г.

Работа выполнена в Сибирской государственной горно-металлургической академии.

Научный руководитель: доктор- технических наук, профессор,

член-корреспондент АЕН РФ Толстогузов Н.В. Официальны® оппоненты: .

доктор технических наук, профессор Цымбал В.П.

кандидат технических наук, доцент Мороков. В.П.

Ведущее предприятие:. АО " Заларо-сиАирский металлургический комбинат " <

Защита состоится «м - 1995 г. в /о чаоР& мин,

на заседании диссертационного совета Д 063.99.U1 iío присуждению ученой степени кандидата технических наук при * Сибирской государственной горно-металлургической академии по адресу: 654080, г.Новокузнецк Кемеровской области, ул.Кирова,42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирской государственной горно-металлургической академии.

Автореферат разослан 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент А.Л.Николаев

-э-Введение.

Актуальность' работы.Переход к рыночным отношениям в Российской Федерации привел к повышению требований к качеству выплавляемой стали .необходимости дальнейшего снижения затрат нй ее производство .

Выплавка практически всех марок стали без марганцевых сплавов не возможна. Однако качество самих марганцевых сплавов в связи с оскудением марганцеворудных запасов (снижением содержания марганца,увеличением концентрации фосфора, кремнезема, оксидов железа и др.)необратимо ухудшается,что приводит к снижению потребительских свойств стали.

С другой стороны,производство марганцевых сплавов связано с большими материальными и трудовыми затратами,при которых значительная часть марганца в процессе обогащения .выплавки, транспортировки и легирования стали безвозвратно теряется.

После распада СССР основные запасы марганцевых руд и поставщики марганцевых ферросплавов оказались в Ближнем Зарубежье, сама же РФ имеет незначительные запасы марганцеворудного сырья.В этих условиях Российская Федерация будет вынуждена использовать марганецсодеркащие ферросплавы,лигатуры и полупродукты с максимальной отдачей.

В связи с этим в сложившихся условиях представляет интерес схема легирования стали .исключающая производство марганцевых ферросплавов .предусматривающая получение и использование для легирования стали материалов на основе оксидного сырья - так называемая технология прямого легирования стали марган-

цем (ШГСМ). Одна из раоноввдяостей технологии ШГСМ изложена в данной работе.

Цель работы : комплексное исследование процессов прямого легирования стали К(арганцем .разработка и исследование новой технологии ПЛСМ.

Научная новизна работы состоит в разработке научных и технологических основ нового способа прямого легирования стали марганцем и содержит новые положения и данные:

1.Уточнена стандартная энергия Гиббса образования монооксида ыарганца ив элементов.

2.Проведена теоретическая оценка условий ваашодействия оксидов маргеяда из руды и рудно-флпсового расплава. Определены возможности уменьшения затрат на восстановление марганца на шлака углеродом и долевом. Показано, что использование для расчета уточненной стандартной енергии Гиббса обравовслия ио-нооксида марганца дает более надежные результаты.

3.Разработана новая, защищенная патентом, технология ПЛСМ в дуговых эл е ктросталеплавильных илах .обеспечивающая при ми-ншашм затрате на восстановление получение низкого содержания фосфора при высоком сквозном извлечении марганца из руды.

Практическая значимость. В реаультате выполненных исследований разработана и опробована на Кузнецком металлургическом комби, ате новая технология ПЛСМ .Использование новой технологии позволило достичь сквозного извлечения марганца ив руд 90-9?,5 % .при содержании фосфора в готовой стали до 0,020 X. Ссво1супность полученных результатов и разработок является теоретическим вкладом и решением крупной научной проблемы,имеющей

народнохозяйственное значение.

На валюту выносятся:

1.Тео етическая оценка восстановления марганца из шлака углеродом и железом ,

2.Уточненные значения стандартной анергии Гиббса образования монооксида марганца.

3.Новая технология ПЛСМ в дуговых электросталеплавильних печах.

Публикации.Основное содержание диссертации опубликовано в 3 печатных работах .Новизна предложенных технических решений защищена патентом Российской федерации.

Объем работы. Диссертационное исследование состоит из введения,трех*глав,заключения,списка литературы и приложения.

Работа изложена-на 1ББ страницах .включая 61 рисунок,19 таблиц у>-

и библиографический список,содержащий 133 работы.

Содержание работы.

¡.Состояние вопроса и постановка задач исследования.

На основании анализа литературных данных показано,что одной ив важных задач,стоящих перед производителями стали , является улучшение полезного использования марганца.Традиционная схема производства стиш (с применением марганцевых ферросплавов ) не обеспечивает эффективного использования марганцево-рудного сырья , ведет к большим безвозвратным потеря:, марганца.

- в -

Решение комплекса проблем,связанных о повышением сквозного извлечения марганца из руд, возможно за счет схемы легировании стали, исключающей производство марганцевых сплавов и предусматривающей получение и использование для легирования стали материалов на основе оксидного сырья - так называемая технология прямого легирования стали марганцем (ПЛСМ).

В главе рассмотрено использование марганцевых руд и концентратов при прямом легированиии стали в мартеновском, кислородно-конвертерном и электросталеплавильном производстве, Рассмотренные схемы Ш1СМ часто характеризуются низкой эффективностью .Однако резервы технологии .особенно в элекзгроста-лешгавильном производстве , еще далеко не исчерпаны.

В главе рассмотрены общие закономерности поведения марганца в сталеплавильных ваннах, влияние температуры и основности шлака на восстановление марганца.

Анализ литературных данных вместе с этим свидетельствует, о одной стороны,о постоянном внимании металлургов к этой проблеме, с другой стороны, о недостаточной надежности теоретических представлений.В итоге для оценки условий окисления-восстановления марганца большинство авторов вынуждены использовать эмпирические уравнения.

На основании проведенного анализа литературных данных были сделаны выводи и сформулированы задачи практической и теоретической частей исследовательской работы.

- Y-

[l.Теоретический анализ процесса восстановления и окисления марганца .

2.1. Рагчет стандартной энергии Гиббса образования монооксида марганца.

Используя новые данные для теплоемкости марганца, его монооксида и кислорода, а так же новые данные о температурах перехода и плавления марганца и его оксида, рассчитали стандартную энергии Гиббса образования МпО ив элементов для всей области температур :

Мп т,ж 4-1/2 Ог- МпО т,ж (1)

Для стехиометрического соединения МпО стандартную энталь-хи® образования оценили графической зкстрополяцией, построив

еависимости^Нт от отношения О/Мп и нанеся на график соединения

V.'

марганца с кислородом tóiOi.0-1.12 и MnO1.33-1.41 .Стандартная ецтаиьпия составила¿Нг°- - 370850 Дж / моль .

Результаты расчетов изменения анергии Гиббса образования монооксида марганца описаны двухчленными уравнениями :

д<3°т- -369280+6fl,46 Т Т-298-1617К (1а)

Д0°Т- -307300+87.96 Т Т-1617-2120К (1Ь)

дбРт- -341610+61,99 Т Г-212О-2310К (Ю)

Уточненные уравнения изменения анэргии Гиббса реакции (1) использовали для расчета состава газов .образующихся в ходе восстановления гаусманита, по реакции :

МпзО* + СО - ЗМпО + СО? (2),

а также восстановления МпО углеродом , UnO + 4/ЗС - 1/ЗМпэС + 00 ¿GT° - 274660 -172.04 (3)

- в -

При атом установили, что расчеты о использованием уточненного уравнен,л (1 а), почти идеально совпадают с экспериментальными данными В.Г.Власова ( см. табл.1), тогда как расчеты по устаревшим данным дм>т результаты, отличающиеся на порядок.

табл. 1

Состав гвва над си ;емой МПО-МП3О4

1 ' 1 | темпе- 1 ■ Itco ХС02 1 ........ | ZC0 ХООг *С0 I ХС02 1

ратура, |данные |с использованием с использованием |

1 к |В.Г.Власова t |уравнения (1а) справочных данных |

| 973 |6,10 63, СО 1 7,26 92,74 0,53 09.47 |

I 1023 |б,5Б 93,45 1 7,63 92,47 0,60 99,40 |

I 1073 (6,00 93,10 1 7,78 92,22 0,72 09,28 |

I 1123 17,25 92,75 | '8,05 91,95 0,84 ее,16 |

I 1173 17.65 92,45 | 8,2В 91,72 0,67 99,03 |

I 1 ........... Г,86 t.............. 92,15 1 8,51' 1 91,49 1,06 98,94 | .......1

Очень хорошо о экспериментальными данными совпадают и расчеты с использованием уравнения (l.b). Taie с его использованием для реакции МлО+4/ЗС-1/РМпзС+СО изменение стандартной энергии Гиббса описывается уравнением:

,\G°T-273024 • 171,30Т (4),

»гатсрое дает теоретическую температуру начала реакции 1597К (1324 °С)

Точно ТЭ1Ш же температура получена в экспериментах для реагадои: МпОК1+Х)(! - МпСх + СО Д(3°Т - 106553-123,ИТ (5) Тогда krk расчет по данным справочников -1596К.

Z.2 Теоретический анализ восстановления монооксида марганца в окислительный период плавки.

Одним из основных вопросов при разработке технологии прямого легирования стали марганцем является вопрос о возможности восстановления марганца в окислительный период плавки. Для решения этого вопроса были проанализированы условия равновесия двух реакций, происходящих на границе шлак-метам : (MnO)+[Fe] -(FeO)+CMn] (б)

(МпО)+СС]-[МпЖСО> (7)

Условия равновесия реакций (б) и(?) рассчитывались по двум вариантам. В первом варианте константа равновесия реакции определялась из стандартных энергий Гиббса образования простых соединений из элементов по данным О.Кубашевского, С.Б.Олкокка, Д.Ф.аллиота и соавт.Во втором расчете использовали стандартные энергии Ги&бса образования монооксида марганца, списание уравнениями(1а,lb, 1с) .Коэффициенты активности оксидов м рганца и железа в шлаке оценивали в соответствии с теорией регулярных растворов по методике,предложенной В.А.Кожеу-ровым.Коэффициенты активности марганца и углерода в металле определяли по методу К.Вагнера с использованием известных параметров взаимодействия первого и второго порядка, Заг1вм, используя данные о константе равновесия, коэффициентах активности, рассчитали равновесную величину активности марганца для реакции(б). Она может быть найдена из уравнения: Fe Kfb ' ХмпО ' ГмпО

а . —.........—— (8)

Mil fpeO ' XFeO ■ а для реакции (7) по уравнению ; : -

а°мп - Кс ' Хмпо1мпо-Хс Гс (0)

После этого о учетом допущения, что расплав состоит из 00, БХ железа и 0,61 марганца, равновесные концентрации марганца определили из уравнений :

Мгч?в - аРвВ1П-98.бв /{ш (И)

М)С - а°тп'99-6в / Г^п (12)

Комбинируя стандартные втргии Гиббса образования ШО и ГеО, по данный 0.Кубашевского,С.В.Олкокка,Д. Ф, Эллиота и соавт..для реакции (6) константу равновесия описали уравнением (12);

-А0°Т -6888

18 К ..............+0.63 (12)

Ре 19.13Т' Т Аналогично для реакции (Г) получили !

-11260

К..........+Б.БЕ (13)

ОТ'

При использовании выведенных нами уравнений (2.1а)-(2.1о! константу равновесия для реакции (6) описали уравнением (14): -дО°Т -Б31Б

и К ----------------- 0.65 (14)

Ре 19.13Т Т Аналогично для реакции (7) получили уравнение (16): -10687

Ы? К -.........+6.63 (16)

с 7

Для качественной оценки влияния состава вллка .тенперату ри и содержания углерода на восстановление марганца по реакци ям(6) и(7) был взят шлак,по химическому составу Слизкий к р«

альныы злектросталеплавильным шлакам окислительного периода: 1БЯЛЮ,бгА120э,1бг Гео ,10.7ЗДг0,0.3 ХР2О5 при основности ( от-' ношении СаО/БЮг), равной 1.5 ,2.0 ,2.5 ,3.0 ,3.5,и проведен расчет при температурах 1500 ,1600 ,1700 ,1800°С и содержании углерода в металле от 0,1 до 1,2' % .Содержание МпО в этом шлаке, учитывая присадку руды, было повышенным (152 МпО) На рисунке 1 приведена зависимость равновесной концентрации марганца от содержания, углерода в стали по реакции (6) и (7) для температуры 1773 К.Расчет равновесных концентраций марганца на атом рисунке выполнен в двух вариантах.В одно?/ из них использовали уравнения изменения анергии Гиббса реакций (6) и (7), полученные по данным справочников О.Кубашевского , С.В.Олгажка и Д. Ф. Эллиота с соавторами, во втором -уравнения, получешше нами. Как видно из рисунка 1, использование уточненных уравнений, не изменяя принципиально характер зависимости равновесных концентраций от состава стали, практически вдвов^ повышает ее величину. Сами равновесные концентрации значительно ближе к величинам концентрации марганца, наблюдаемым

V

при плавке стали в мартенах, кислородных конвертерах и электрических печах.На рисунке 2 приведены результаты расчета при температуре 1973 К. Как видно из этих рисунков, повышение температуры коренным образом изменяет условия равновесия реакции (б) л (7).Из рисунков (1) и (2) так же видно, что условия осуществления реакции (6)и (7) зависят от содержания углерода. При низких и пониженных концентрациях углерода марганец может восстанавливаться только по реакции (6), при высоких - преимущественно за счет углерода по реакции (7).Однако переход от одной схемы к другой сильно зависит от температуры.

То-1Г%,с

5

2

¥ 1

Рис.1 Влияние концентрации углерода в стали на условия равновесия реакций (б) и (7) при 1773К •. 1 п 2 - реакция (7, расчет, соответственно по справочным данным и вновь полученным данным; 2 и * реакция" (5) расчет соответственно по спра-

0 0.5 Ю %.С

Рис.2 Влияние концентрации углерода в стали на условия рав> чвесия реакций (б) и (7) при 1973К ; 1 -реакция (б) 2 - реакция (7) .

Проведена оценка влияния изменения концентрации оксида железа с 15 до 10Х на условий равновесия рассматриваемых реак-

вочным данным и вновь полученным данным.

1

ций (б) и (7). Расчеты при температуре 1773К для данных планов показали, что в результате понижения концентрации монооксида железа равновесные концентрации марганца в стали заметно растут для реакции (б) и почти не изменяются для реакции (7).В свете этого рисунка становится Солее понятной японская " маг лошлаковая технология". На самом деле она не может быть малошлаковой, т.к. для введения марганца авторы используют достаточно бедную руду ( <35Z Мп). Суть этой технологии в том, что при достижении необходимого содержания углерода и высокой температуры, в конвертер присаживают марганцевую руду и переходят рыесто кислородной на комбинированную продувку; сверху металл продувается кислородом, через донные фурмы - природным газом.В результате последнего концентрация монооксида железа в шлаке понижается, а^марганец восстанавливается по реакции (6).Довольно высокая, равновесная концентрация марганца при этом приводит к тому,что, несмотря на использование бедных руд, восстанавливается 7Б-80Х марганца из руды.

. Увеличение основности повышает ащп и тем самым сдвигает процесс в правую сторону. Однако, влияние ее невелико.

В диссертации проводится сравнение фактических концентраций марганца в опытных плавках при определенном содержании углерода с равновесными его значениями с углеродом и железом, рассчитанных по уравнениям (12),(13),(14), (15). Фактические концентрации марганца близки к расчетным .причем содержания, рассчитанные с использованием уравнений (14) и (15), располагаются гораздо ближе ■■ реальным значениям опытных плавок , чем значения .полученные в результате расчета по уравнениям (12) и (1Я).

2.3 Теоретический анализ поведения марганца в восстановительный период плавки.

В восстановительный период содержа"ие монооксида железа в плаке понижается ( менее 12).В связи с этим выполнили расчеты для шлака сдедувдего состава: 17.52 Ш0.Б.822 А1г0э,12 РеО, 12.46* МвО.О.35 ХРгОэ при отношении СаО/БЮг, равной 1,6-3,Б.Как показали результаты расчетов, понижение содержания ионооксида желеэа в шлаке- до 12 совершенно изменяет условия реакции (6), повышая концентрацию марганца в металле до очень высоких значений.

В восстановительный период плавки наряду с реакциями (в) и (7) возможно тшшз восстановление по реакции:

МпО+ 1/231 -1/2 ЭЮг + №1 (16)

Расчет для реакции(1б) проводили с использованием стандартных анергий ГибОса образования ионооксида мар"анца, описанных нами уравнениями (la.lb.lc). Коэффициенты активности оксида марганца оценили по методике В.А.Колеурова.По той же методике оценили и описали коэффициент активности оксида кремния:

1«ТГЗЮ2-1000/Т (2.18 ХгК5 +5.90'ХЗХ5 +5.60X4X5 + +10.50хэхв-(2.18хг + б.бОхз + 6.90X4)) (17)

Коаффидаенты активности марганца определили по методу К.Вагнера. Коэффициенты активности кремния для кремния, растворенного в стал-! (до 12 Бр, рассчитали по уравнению, приведенному в справочнике К.Ф.Эллиота,В.Глейвера,В.Рамакришна, 1« -6230/Т +0.37 (18)

Равновесные концентрации марганца для реакции (16) определили из уравнения :

- 16 -

кып Г1/г31-Х1/231 -ХмпО^МпО

[кИЬ -т...............-................................(19) '

Гьчог •хэюг-Гмп При использовании выведенных наш! уравнений (1а)-(1с) константу равновесия для реакции (16) получили: -д0°т 6551

и Ныл31..............- - 1.77 (20)

19.13Т "Т

Для теоретических расчетов и оценки обработки шлака кремнием были взяты шлаки о содержанием 15ХШ0, ОТеО и с ЗШпО. ЗЛЯеО и при той же основности проведен расчет при содержании 0,3131, 0,2-1,2Х С и температуре 1773К.

Но результатов расчета следует, что даже незначительные концентрации ■кремния (О.ЗХ) интенсивно восстанавливают марга-иец ив руднофлюсового расплава. Причем даже небольшие концент-

у.

рации моноокснда марганца (3%) в шлаке соответствуют значительным концентрациям марганца в стали.

111.Экспериментальная часть .

3.1.Методика проведения плавок .

Учитывая перспективность электродуговых печей , а так же рассмотрев все недостатки и преимущества известных технологий ШЮМ.нами в результате детальной-проработки была предложена новая технология , позволявшая при высоком сквозном извлечении марганца из руд получать сталь с требуемым содержанием фосфора. Технология включает в себя проведение дефосфорации стали во время расплавления и в начале окислительного периода посредством скачивания шлака и присадку оксидных марганецсо-

- 16 - •

держащих материалов порциями в конце окислительного периода с последующим раскислением шлака и металла в восстановительный период С1].Технология опробовалась на сталях с содержанием углерода от 0,2 до 1,0 2 .В опытах использовали предварительно просушс'лную (при температуре 350- 400°С) низкофосфористую марганцевую руду мёсторождет... Ушкатын-III,фракции до 60 мм,следующего химического состава, Хмасс: 41,0-45,22МпобЩ; 8,6-13,62^0;015-0,0252Р; 8,7-13,423102: 3,9-5,0ХСа0; 0.3-0,482Ме0; 4.18-7,02 А1г0з; 0,016-0.042 В качестве шлакообразуюшда использовалась свежеобожженная известь с содержанием более 852 СаО и плавиковый шпат марок ФК75.ФГ75 .Размер материалов, используемых для раскисления шлака ,был менее 25мм .шлакообразующих - не более 50мм .

Плавки осуществлялись по следующей схеме: сразу же после расплавления металлошихты проводилась дефосфорация металла путем присадки нескольких порций железной р'ды,извести с последующим спуском шлака .После проведения дефосфорации по принятой в цехах технологии при температуре металла 1580-1680°С осуществлялась порционная присадка марганцевой руды со шлако-образующими. Далее смесь проплавлялась,проходил "марганцево-рудный кип", и при достижении необходимого содержания углерода и температуры шлак раскисляли (коксиком,дробленым ферросилицием и порошком алюминия), затем металл (ферросилицием, алюминием) и после 10-15 минутной выдержки сталь выпускали в ковш., . Разливали сталь в изложницы или на МНЛЗ

Для изучения поведения марганца по ходу плавки отбирались пробы металла и шлака на полный химический анализ, а так же пробы на содержание кислорода и азота.

- 17 -

з.и.Проведение опытных плавок на малых печах дсп-ю.

Для отработки технологии плавки электростали с испольво-занием для ее легирования марганцем оксидного сырья и виясне-да технологических особенностей процесса провели опытные 1лавки в печи ДСП-10 литейного цеха АО "КМК".

На опытных плавках было установлено, что даже при неболь-

ч«

юм увеличении температуры заметно повышается равновесная кон-(ентрация марганца в стали. Определено, что при низких концентрациях Feo в шлаке по ходу окислительного периода может останавливаться до 50% ' марганца руды, наоборот при высо-их концентрациях оксида желева восстановление марганца в кислителышй период почти не происходит.

Установлено, что при содержании углерода менее 0,2 % восс-ановление марганца углеродом ванны по-видимому не происходит, эгда как при содержании углерода выше 0.40 % возможно аначи-эльнфе, восстановление марганца.

В тт.-чпем случае максимальное увеличение концентрации мар-

ч.

шца находится в интервале 10-30 минут кипа, в дальнейшем Юлюдается понижение его значений.

На восстановление марганца из руды в окислительный период ¡которое влияние оказывает также основность шлага !ai;l,4MgO )/S102, которая в опытных плавках изменялась в «делах 2,0-4,0.

Усвоение кремния сталью колебалось в пределах ,42-70,24* ( в среднем 57,7%) и зависело от содержания ок-дов железа и марганца в шлаке . Расход кремния на восстановимо марганца из шлака рассчитали в соответствии со стехио-трией реакции (16), в среднем он составлял 14,5Х от внесен-

ного и колебался от 4,89 до 29.68Х. Полезное же использование кремния (усвоение кремния сталью и расход кремния на восстановление марганца ) составляло в среднем 71,72 и колебалось от 46,332 до 92,Это свидетельство того, что п; л раскислении очень полезна добавка кокса.

Замеры состояния воздушной среды на рабочей площадке печи до и после присадки марганцевой руды показали незначительно« превышение ПДК по запыленности и содержанию оксидов марганца £ момент подачи марганцевой руды.Если во время кипения на железной руде ( обычные плавки ) содержание пыли было Б.З мг/м3, содержание оксида марганца 0.072 мг/м3,то при проведении оку.:-лительного периода на марганцевой руде содержание пыли состав ляло 5.8 мг/м3,содержание оксида марганца 0.083 мг/м3. Пре дельно допустимые концентрации по содержанию пыли 4.0 мг/м3 по содержанию оксида марганца 0.05 мг/м3 .

В результате проведенных опытных плавок удалось добитьс сквозного извлечения марганца в сталь до 97.5 2 при "ганечнс содержании фосфора до 0.015 2 .

3.3.Проведение опытных плаво" на печах ДСП-ЮОНЗА.

Отработку технологии проводили на большегрузных п< чах.Опыты проводились в условиях ЭСПЦ-2 КМК на печах с осши ной футеровкой ДСЯ1-100НЗА,оборудованных трансформаторами мо1 ностью бЗМВА.Печи оборудованы водоохлаждаемыми стенами.

'/далось добиться извлечения марганца в сталь до 122.62( базовой технологии до-107 %).

Усвоение кремния сталью колебалось от 29,60 до 74,85% ( среднем 68,62 ) и зависело от начального содержания в шла

у" - 18 -

окоидов (ГеО),(МЬО).На плавках сравнения усвоение кремния сталью примерно аналогично (30-80 X).

Оставление части окислительного шлака в печи привело к восстановлению фосфора и увеличению содержания его в металле , однако маркировочное содержание фосфора удовлетворяло требованиям стандартов для особокачественных сталей .

Общий расход электроэнергии на печах ДСП-ЮОНЗА остался на одном и том же уровне.Увеличения длительности плавки не происходило,т.к. по старой технологии окислительный период проводился на железной руде и кислороде (по технологии 1ИСМ на марганцевой руде и кислороде).' Длительность опытных плавок колебалась от 145 до 175 мин. и в среднем составляла 161 мин ; средняя длительность плавок серийного производства равна 167 »

мин. Продолжительность окислительного периса по новой технологии осталась на прежнем уровне 10-30 минут ( в зависимости от содержания углерода ).На опытных плавках был получен экономический эффект 1 руб/гонну жидкой стали ( в ценах 1991 года).

ч

3.4.Качество опытной стали.

Выплавленная сталь соответствовала Государственным Стан-даг.^ам по химическому составу.

Анализ металла на содержание кислорода и азота показал, что опытная сталь не отличается от металла,выплавленного по классической технологии.В маркировочных пробах стали, выплавленной с использованием марганцевых ферросплавов,содержание азота колеблется от 0,007 до 0,0132 .кислорода от 0,0020 до 0,00602 ( по технологии ПЛСМ агота 0,0056 -0,0066, кислорода 0,0034-0,0044 2).

- 20 -

Неметаллические включения образцов сравнения по характеру и составу идентичны опытным,а испольвование тохнологии 11ЛСМ не ухудшает микроструктуру стали.

Сравнение данных механических свойств опытного металла и стали серийного производства показывает,что продел текучести 67, предел прочности б в. относительное удлинение в .относительное сужение <|> ,а также ударная вявкооть металла а .выплавленного по технологии прямого дегирования стали марганцем, соответствуют средним значениям механических свойств стали .выплавленной с использованием марганцевых ферросплавов, и удовлетворяют требованиям стандартов ,

Заключение ,

1.В работе разработана технология прямого легирования

электростали с полной ваменой силикомарганца ( углеродистого

* \

ферромарганца) прокаленными оксидными материалами.

2.Показано .что при правильной организации процесса до Бох марганца руды может восстанавливаться в окислительный период плавки. В восстановлении мар1 онца из шлака отчасти участвует кремний, обычно окисляющийся оксидом железа. Поэтому расход ферросилиция при прямом легировании стали марганцем незначительно отличается от обычного.

3.Показано, что замена марганцевых ферросплавов на прокаленную оксидную марганцевую руду не понижает качество элект-рост;.. ,) ни по одному из показателей.Производственные выбрось* пыли при использовании технологии по сравнению со старой технологией остались примерно на одном и том же уровне .

4.1! работе -'темнена стандартная энергия Гиббса образова-

f

ния монооксида марганца из элементов и выполнен теоретический анализ процессов восстановления марганца по ходу электроплавки стали. Показано, что при использовании вновь полученных теоретических уравнений можно отказаться-от применения многочисленных эмпирических уравнений , определяющих " константу равновесия " для различных условий плавки.

5.В результате теоретического анализа показано, что наиболее важными факторами, определяющими условия восстановления марганца при плавке стали, являются концентрация оксидов железа в шлаке и температура. Оказывают также влияние содержание углерода и основность.

Основное' содержание диссертации опубликовано в следующих работах : >

1.Пат.М 2106084 .РФ, МКИ4 6С21 С5/52 Способ получения марганецсодержащей стали /Козырев H.A..Годик Л.А..Кагушга А.И.,Фом"н H.A.,Толстотузов н.В..Нейгебауэр Г.0.¡Кузнецкий металлургический комбинат -N 473296/02;ааявл.25.12.89; опубл. Бюл.М 13.

2.Толстогувов Н.В..Козырев H.A.Стандартная энергия Гиббса образования монооксида марганца/Известия вувбв. Черная металлургия .-1994.-N6.-С.19- 20.

3.Толстогузов Н.В..Годик Л.Л.,Мематов Ю.М..Шерстнев Г.А.,Козырев H.A. Прямое легирование стали марганцем в дуговых электросталеплавильных печах// Сталь,-1995.-N 1.-С.24-27.

4.Толстогузов Н.В..Козырев H.A.Некоторые термодинамические аспекты восстановления монооксида марганца/Извесг-я вузов.