автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка рационального режима плавки стального полупродукта в сверхмощных дуговых электропечах

На правах рукописи

003491576

Некрасов Илья Владимирович

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА ПЛАВКИ СТАЛЬНОГО ПОЛУПРОДУКТА В СВЕРХМОЩНЫХ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ

О

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 ФЕВ 2010

Екатеринбург - 2010

003491576

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт металлургии Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург

Научный руководитель -

доктор технических наук Шешуков Олег Юрьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дерябин Анатолий Андреевич

кандидат технических наук, доцент Бурмасов Сергей Петрович

Ведущее предприятие -

ОАО «Уралгипромез» (г. Екатеринбург)

Защита состоится 5 марта 2010 г. в 13 — часов на заседании диссертационного совета Д 004.001.01 при Учреждении Российской академии наук Институт металлургии Уральского отделения РАН по адресу: 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101, в актовом зале. Тел. (343) 267-91-24, факс (343) 267-91-86, E-mail: admin@imet.mplik.ru

Автореферат разослан « 3 » февраля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук

А.Н. Дмитриев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы В настоящее время более 30 % мирового производства стали выплавляется в дуговых электропечах. При этом одной из основных тенденций развития металлургии является опережающее развитие электропечного способа производства стали. Современные электросталеплавильные цехи оснащены сверхмощными печами (далее - ДСП) с удельной мощностью трансформатора более 500 кВА/т. В них расплавляют металлошихту и подвергают жидкий металл окислительному рафинированию, решая задачи удаления фосфора и нагрева металла до температуры выпуска. Полученный таким образом жидкий полупродукт доводится до стали средствами ковшовой металлургии.

Важнейшей частью технологии плавки полупродукта в ДСП является вспенивание шлака, имеющее целью экранирование мощных электрических дуг в конце расплавления и по ходу окислительного периода плавки. Укрытие горящих дуг хорошо вспененным шлаком приводит к значительному продлению ресурса футеровки ДСП, ускорению нагрева и плавления металла, снижению насыщения металла азотом. Однако сейчас резервы технологии вспенивания шлака используются не полностью. Это связано с тем, что до настоящего времени физические свойства шлаков, в т.ч. вязкость, изучались в диапазоне температур, не характерном для электропечных шлаков по ходу плавки в ДСП. Кроме того, улучшение вспенивания шлаков требует разработки рациональных режимов плавки, определяющих и протекание процессов рафинирования металла, и влияющих на стойкость футеровки ДСП, а также включающих режим продувки металла кислородом.

С другой стороны, важнейшей задачей является разработка методов контроля и автоматизации электроплавки, в частности, контроля качества вспенивания шлака по параметрам электрического режима. Актуальность исследований, позволяющих связать рациональный технологический и электрический режимы электроплавки, не вызывает сомнений.

Работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-

технологического комплекса России на 2007-2012 годы», по программе ОХНМ РАН «Создание новых металлических, керамических, стекло-, полимерных и композиционных материалов», по программе ОХМН РАН «Создание новых видов продукции из минерального и органического сырья» - проект «Создание новых материалов -металлизованного концентрата и магнезиальных шлаковых смесей путем переработки минерального сырья, содержащего карбонаты железа и магния для применения в сталеплавильном производстве», по проекту Института металлургии УрО РАН «Экспериментальные исследования и математическое моделирование электрических и теплофизических процессов в ваннах электропечей с открытой дугой».

Цель работы - улучшение технико-экономических показателей работы сверхмощной ДСП и повышение качества выплавляемого в ней полупродукта за счёт совершенствования технологии плавки, создания и применения метода оперативного контроля качества вспенивания шлака.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследований являлись:

• проведение одновременных измерений температур шлака и металла в конце расплавления и по ходу окислительного периода;

• исследование влияния температуры шлака на процессы дефосфорации и рефосфорации полупродукта;

• оценка вспениваемости шлаков, моделирующих электропечные, в диапазоне температур, характерном для них по ходу плавки полупродукта в ДСП;

• изучение влияния химического состава и температуры шлаков, моделирующих электропечные, на их агрессивность к магнезиальным огнеупорам;

• разработка и промышленные испытания технологических приёмов реализации рационального режима плавки в ДСП;

• разработка метода оперативного контроля качества вспенивания шлака по параметрам электрического режима плавки в ДСП переменного тока.

Методы исследования Для решения задач исследования применён комплексный подход, включающий расчёты характеристик шлаков по полимерной теории

строения шлаков, разработанной в ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», термодинамическое моделирование реакций в системе «металл-шлак» с помощью специальных компьютерных программ, экспериментальное изучение вязкости шлаков с помощью электромагнитного вибрационного вискозиметра, петрографические исследования электросталеплавильных шлаков, методы теории нелинейных электрических цепей и математической статистики, средства вычислительной техники.

Достоверность полученных результатов подтверждается практической реализацией разработанного режима плавки в ДСП, публикацией результатов в центральной печати и их апробацией на представительных научных форумах.

Научная новизна работы

Показана перспективность контроля температуры шлакового слоя в качестве дополнительного технологического параметра, позволяющего оценивать возможности рафинирования полупродукта и вспенивания шлака. Впервые исследовано влияние температуры шлака на процесс дефосфорации полупродукта в сверхмощной ДСП. Показано, что при прогнозировании минимально достижимого содержания фосфора в полупродукте по ходу плавки, а также содержания фосфора в полупродукте в конце плавки целесообразно ориентироваться на температуру шлака. Установлено, что наблюдаемый эффект рефосфорации в конце плавки объясняется, в основном, повышением температуры шлака, а не традиционно измеряемой по ходу плавки температуры полупродукта.

В диапазоне температур, характерном для промышленных электропечных шлаков, изучена вспениваемость шлаковых систем, моделирующих электропечные шлаки. Расчётами и промышленными экспериментами на ДСП с температурой выпуска полупродукта 1670-1690°С показано, что для поддержания до конца плавки достаточного уровня шлаковой пены следует формировать гетерогенные шлаки за счёт повышения их основности до 2,7-3,1 ед. при содержании (БеО) = 20-35 %.

Разработан новый метод оперативного контроля качества вспенивания шлака для ДСП переменного тока по параметрам электрического режима.

/

Практическая значимость работы Определены рациональные параметры технологии плавки для ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод», позволяющие стабилизировать вспенивание шлака, повысить качество полупродукта, обеспечить более благоприятные условия эксплуатации футеровки, реализация которых позволила снизить содержания фосфора и азота в полупродукте, соответственно, на 29 и 16 отн. %, удельный расход электроэнергии на 11 кВт-ч/т, а также расходы некоторых технологических материалов с ожидаемым экономическим эффектом 10,34 млн. руб. в год. Получен приоритет ФИПС на патент по заявке № 2008148432 от 08.12.2008 «Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи».

Апробация работы Основные положения работы докладывались и обсуждались на 9-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России» (Магнитогорск, 2008 г.), XII Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» (Екатеринбург, 2008 г.), X конгрессе сталеплавильщиков (Магнитогорск, 2008 г.), V Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов (Москва, 2008 г.), 67-й научно-технической конференции МГТУ-ММК по итогам научно-исследовательских работ (Магнитогорск, 2009 г.).

Публикации По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст занимает 145 страниц, включает 43 рисунка, 14 таблиц и 154 источника.

Автор выражает признательность д.т.н. Воробьёву В.П., д.т.н. Сивцову A.B., д.т.н., проф. Истомину СЛ., к.т.н. Цымбалисту М.М., к.т.н., доц. Невидимову В.Н., к.г.-м.н. Сапожниковой Т.В. и специалистам ОАО «Северский трубный завод» за помощь при выполнении диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дана оценка состояния решаемой проблемы, обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследований.

В первой главе проведён обзор литературных данных о современном состоянии электросталеплавильного производства. Отмечено, что на сегодняшний день вспенивание шлака является неотъемлемой частью технологии плавки в ДСП, обеспечивает снижение энерго- и материалоёмкости электроплавки в условиях повышения удельной мощности трансформаторов. Однако на практике потенциал технологии укрытия дуг вспененным шлаком полностью не реализуется. Зачастую достаточный уровень вспенивания шлака наблюдается только в конце расплавления и начале окислительного периода, к концу же плавки высота шлаковой пены снижается, и дуги экранируются не полностью. Из практики известно, что снижение вспе-ниваемости шлаков наблюдается при повышении содержания в них оксидов железа, которое действительно происходит к концу плавки из-за снижения содержания углерода в полупродукте и приводит к снижению вязкости шлака. Однако закономерности изменения вязкости сталеплавильных шлаков до настоящего времени изучались в диапазоне температур, в основном, характерном для полупродукта, а не электропечного шлака. Это ограничивает возможности анализа способов улучшения вспенивания за счёт регулирования вязкости шлаков.

Имеются отдельные данные, что температура шлакового покрова в сталеплавильных агрегатах с мощными электродуговыми установками существенно выше температуры металла и изменяется от 1650 до 1800°С. Причинами перегрева шлака относительно объёма металла, температура которого контролируется по ходу плавки, являются преимущественное расположение зон горения дуг в шлаке и прохождение через него части тока.

В литературе неоднократно отмечалась особенность плавки в сверхмощных ДСП и мартеновских печах - формирование двухфазной (шлако-металлической) зоны в шлаковом покрове, занимающей до 70 % его толщины. Наличие двухфазной зоны и перегрев шлакового покрова относительно металла могут влиять на эффек-

тивность решения одной из основных задач плавки - дефосфорации полупродукта. Необходимо учитывать это при оценке возможностей рафинирования металла и разработке рациональных режимов плавки.

Сложная геометрия ванны ДСП и особенности технологии вызывают неравномерный износ футеровки. Стойкость футеровки в целом определяется стойкостью наиболее изнашиваемых зон шлакового пояса, что ограничивает продолжительность кампании сверхмощных ДСП, которая в большинстве случаев не превышает 600-800 плавок. Одним из направлений повышения стойкости футеровки ДСП является выплавка полупродукта под шлаками, одновременно обладающими и меньшей агрессивностью к огнеупорам и повышенной вспениваемостью. Естественно, при этом должны сохраняться достаточные рафинирующие свойства шлаков.

Критический анализ показал, что возможности дальнейшего повышения технико-экономической эффективности ДСП во многом сводятся к разработке рационального шлакового режима, на практике связанного с режимом продувки и другими параметрами технологии. В связи с этим особую важность приобретает исследование температур шлака, чему до настоящего времени не уделялось достаточного внимания.

Во второй главе представлены результаты измерений температур шлака и металла в ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод», оснащённой трансформатором мощностью 110 МВА. Температуры шлака измерялись термопарами на уровне примерно половины его толщины в зоне, расположенной над областью замера температуры полупродукта. Практически одновременно с этим измерялась температура полупродукта автоматическим зондом (через рабочее окно). Всего было проведено 16 пар измерений на 14 плавках. Результаты замеров температур металла и шлака по ходу плавки приведены на рисунке 1 в сопоставлении с обобщёнными литературными данными о температурах металла и вспененного шлака в сверхмощной ДСП. Температура шлакового покрова превышает температуру металла примерно на 70 °С и изменяется от 1650 до 1750 °С. Известно, что температура шлака в околоэлектродных зонах может достигать 1800°С (рис.1).

60 65 70 75 80 85 90 95 100

Продолжительность плати, %

Рисунок 1 - Изменение температур шлакового покрова и металла по ходу плавки полупродукта в сверхмощной ДСП: 1 - температура шлака (литературные данные); 2 - температура металла (литературные данные); • - температура шлака (собственные измерения); ■ - температура металла (собственные измерения)

На плавках серийной технологии отмечено вредное явление рефосфорации -повышение содержания фосфора в металле в конце плавки (рис.2). Для разработки методов предотвращения рефосфорации необходимо проанализировать её причины. Использование традиционного метода анализа, основанного на сопоставлении фактического (текущего) содержания фосфора в металле с равновесным, рассчитанным по температуре металла, приводит к ряду противоречий.

На рисунке 2 приведены области фактических содержаний фосфора в металле и равновесных, рассчитанных по измеренной температуре металла (361 точка в каждой области). Область равновесных содержаний получена расчётами по полимерной модели «УГТУ-УПИ», аналогичные области получаются при использовании адаптированной модели Кожеурова, а также моделей Сюито-Иное (Бши> - 1поие) и Хили (Неа1у).

Если анализировать рафинирование полупродукта согласно традиционному подходу, оценивая равновесное содержание фосфора в полупродукте по фактически

измеряемой температуре полупродукта, то следует признать, что дефосфорация должна продолжаться и после 80-85% продолжительности плавки. Однако в действительности этого не происходит (рис.2). Кроме того, наблюдаемая рефосфорация должна начинаться после выравнивания фактических концентраций фосфора с равновесными и оставаться в пределах рефосфорации, которая прогнозируется по температуре полупродукта. В действительности же этого также не происходит (рис.2). Область фактических содержаний фосфора в полупродукте никогда не перекрывается с областью равновесных, рассчитанных по температуре полупродукта, несмотря на последовательное протекание процессов дефосфорации и рефосфорации полупродукта. Причём указанные противоречия принципиально не устраняются привлечением в анализ известных закономерностей кинетики дефосфорации металла и возникают, по существу, при рассмотрении термодинамики процесса.

70 75 ао 85 90 95 100

Продолжительность плааки, %

Рисунок 2 - Сопоставление фактических содержаний фосфора (%) в металле и равновесных, рассчитанных по температурам металла и шлака: \Ч\ - фактические содержания; /// - рассчитанные по температуре металла; - рассчитанные по температуре шлака

Традиционное для практики представление о том, что равновесие, к которому

стремится процесс распределения фосфора между металлом и шлаком, допустимо

оценивать по фактически измеряемой температуре объёма металла, обеспечивает

лишь качественное объяснение наблюдаемой рефосфорации, только в некотором

приближении отражает действительную физикохимию процесса в ванне ДСП. Это

не позволяет, например, прогнозировать минимально достижимые по ходу плавки содержания фосфора в полупродукте и конечное содержание фосфора, количественно оценивать степень повышения основности шлака к концу плавки, необходимую для предотвращения рефосфорации.

Таким образом, обоснована необходимость нового подхода к пониманию сложного вопроса о протекании реальных процессов дефосфорации и рефосфорации в ДСП с целью расширения возможностей анализа и корректировки технологии. В связи с этим, на рисунке 2 также приводится область равновесных содержаний, рассчитанных по тем же моделям по температуре шлака, за которую приняты усреднённые результаты собственных измерений температур шлака (рис.1). Из данных, представленных на рисунке 2, следует, что фактические концентрации фосфора в полупродукте, которыми заканчивается его дефосфорация и с которых начинается рефосфорация, близки к равновесию по температуре шлака, а не полупродукта.

Следовательно, при определении рациональных параметров шлакового режима с учётом технологической необходимости дефосфорации полупродукта, целесообразно ориентироваться на температуру шлака. Данный приём обоснован следующим известным фактом. При кипении металлической ванны ДСП формируется двухфазная шлако-металлическая зона в шлаковом покрове, значительно увеличивающая площадь контакта «металл-шлак». Особенности теплогенерации и теплообмена в сверхмощных ДСП приводят к тому, что температура двухфазной зоны существенно выше температуры объёма металла. Петрографические исследования шлаков ДСП-135 подтвердили наличие металлических корольков размером до 3 мм, которые появляются в шлаке благодаря кипению металла при обезуглероживании. Отмечено, что рефосфорация начинается после полного расплавления лома на откосах печи, которое фиксируется по истечении 80-85 % продолясительности плавки. По-видимому, находящийся в шлаке лом, оказывая термостатический эффект на близлежащие объёмы шлака, создаёт благоприятные условия для дефосфорации металла.

В среднем по исследованному массиву, а также на конкретных плавках наблюдаемый эффект рефосфорации объясняется повышением температуры шлака, а

не полупродукта. В качестве средней температуры шлака середины окислительного периода рационально принимать 1715°С. Это значение позволяет наиболее точно прогнозировать минимально достижимые содержания фосфора в полупродукте по ходу плавки. Температура шлака в конце плавки может достигать 1750 °С, изменяясь в зависимости от температуры выпуска полупродукта. Анализ рафинирующей способности шлака в этих диапазонах температур показал, что для предотвращения рефосфорации достаточно повышать основность шлака на 0,25-0,5 ед. к концу плавки. Полезно также повышать рафинирующую способность шлака, раскисляя до содержания (РеО) = 20-25 %, и охлаждать его, например, периодическими присадками извести по ходу окислительного периода. Разработка подобных рекомендаций была бы невозможна, если бы для анализа процессов дефосфорации и рефосфорации полупродукта использовалось традиционное приближение - оценка равновесия, к которому стремится реальный процесс распределения фосфора, по фактически измеряемой температуре объёма полупродукта.

В третьей главе проведён анализ возможностей стабилизации вспениваемо-сти шлаков по ходу окислительного периода. В практических условиях плавки полупродукта в сверхмощных ДСП вспениваемость шлаков, в основном, определяется их вязкостью и повышается с ростом вязкости. Опыт показывает, что повышение вязкости шлаков может быть достигнуто их геггерогенизацией, данный эффект объясняется с позиций, изложенных в работах Я.Френкеля и А.Эйнштейна по вязкости суспензий. Поэтому в ряде исследований для повышения вспениваемости электропечного шлака предлагали его гетерогенизировать за счёт насыщения тем или иным соединением. Однако рекомендации по корректировке состава шлака делали, ориентируясь на фактическую температуру металла по ходу плавки, а не самого шлака, т.е. без учёта перегрева шлакового слоя относительно металла. В данном исследовании также предложено корректировать состав электропечных шлаков для их гете-рогенизации с целью повышения вязкости, но, исходя из того, что их температура ликвидус должна превышать фактическую температуру самого шлакового слоя.

Были подобраны шлаки, взаимосвязь составов которых имитирует шлакообразование в ДСП. Составы подбирались специально, чтобы все экспериментальные

шлаки были связаны друг с другом - состав каждого шлака можно получить из любого другого, изменяя содержание (СаО) и (РеО) и производя пересчёт содержания компонентов на 100 %. Таким образом, имитируются процессы изменения составов и свойств шлаков при изменении соотношения вдуваемых в ДСП угля и кислорода, содержания углерода в металле, подаче в ДСП извести.

С помощью полимерной модели были рассчитаны температуры гомогенизации (температуры ликвидус) экспериментальных шлаков. Во всём исследованном диапазоне температур (1500-1900°С) для данных шлаков, содержащих не более 6 % (1^0), выявлена возможность насыщения только одним веществом - (СаО). Выяснилось, что шлаки обычного состава (основность менее 2,5 ед.) могут сохранять гетерогенность только в конце расплавления и начале окислительного периода. При этом возможное повышение содержания в шлаке (РеО) более 25-30 % переводит шлаки обычного состава в полностью жидкое состояние даже в конце расплавления. На практике это проявляется как снижение вспениваемости шлака при попадании в завалку значительных количеств окисленного лома, «мягком расплавлении» из-за нестабильного усвоения металлом науглероживателя и т.п.

На практике, кроме повышения вспениваемости шлаков, необходимо также обеспечить их высокую рафинирующую способность, т.е. приблизить состав к диапазону (РеО) 20-25 %, где наблюдаются максимальные коэффициенты распределения фосфора. В этом диапазоне достаточно иметь основность 2,7-2,8 ед., чтобы обеспечить гетерогенность шлака до конца плавки. В начале окислительного периода в том же диапазоне (РеО) достаточно иметь основность 2,4-2,5 ед.

Для подтверждения и оценки возможностей повышения вспениваемости шлаков за счёт их насыщения известью проведены лабораторные исследования вязкости шлаков, моделирующих средние обычно применяемые составы и составы с предположительно большей вязкостью, полученных на основе первых добавкой извести (табл.1). Учитывая сложный состав шлаков и возможную гетерогенизацию, было сделано предположение о наличии изменений их структуры по ходу эксперимента, которые, очевидно, не могут протекать с бесконечно высокой скоростью. Вследствие чего исследование вязкости не проводили методом непрерывных изме-

рений при охлаждении шлака, поскольку это может привести к получению участков данных с заниженными значениями и резким ростом вязкости. С целью максимально возможного устранения релаксационных явлений показания вязкости снимали с длительными выдержками при определённых температурах. Из-за наличия объективных трудностей в проведении длительных опытов при высоких температурах, верхний интервал температур при проведении эксперимента ограничили наименьшими температурами шлака, зафиксированными на ДСП-135 (до 1650°С). Полученные данные перестраивались в координатах 1пт/ - 1/Т, в которых выявляются прямолинейные участки, что позволяло экстраполировать экспериментальные данные в область более высоких температур с помощью уравнений линейной регрессии 1п?7 = а-(1/Т)+Ь.

Таблица 1 - Основные характеристики экспериментальных шлаков

Показатель Группы шлаков

обычного состава рекомендованного состава

номер шлака 3 2 1 4 5 3" 2" 1" 4" 5"

РеО, % 16,7 21,1 25,0 28,6 31,8 13,2 16,9 20,2 23,4 26,2

Основность, д.е. 2,0 3,1

Температуры ликвидус шлаков основности 2,0 ед., зафиксированные по переломам в графиках Ьу- 1/Т, оказались на 10-20°С выше рассчитанных по полимерной модели. Это хороший результат, свидетельствующий о достаточной адекватности обеих методик исследований. Для экспериментальных шлаков проведены расчёты растворимости оксида магния (MgO)нзí. при температурах шлака окислительного периода в рамках полимерной модели (рис.3). Расчёт по полимерной модели имеет одно явное преимущество - позволяет учесть, что не всё количество (СаО) шлака может находиться в его жидкой фазе, растворяющей (М§0). Другие модели из-за игнорирования данного явления могут давать заниженные значения (1^0)„ас. Вязкость высокоосновных шлаков (насыщенных известью) на участке 1650-1750°С в среднем в 1,56 раз выше вязкости низкоосновных шлаков (рис.3). Поэтому оценка вспениваемости исследованных шлаков согласно наиболее распространённому под-

ходу для шлаков аналогичного состава показывает, что вспениваемость высокоосновных шлаков выше, чем низкоосновных в 1,71 раза.

0,06

0,03

о.ох ■

л

Ь о

X

ш

Б В)

0,04 0,03 0,02 0,01

0,05 0,04 0,03

о,ог

0,04 0,03

о,ог 0,01 о

lSOO'C

■ e>

4 5

1 шо°с

1A 5 ■ 3 * 1 «

■ 1700°C

■ 2" Vs" ^ .о-» ООО * * 1 4 5

- 1750"С

3 * jytl о—оооо 3 г 1 4 5

10

11

12

13

14

15 16 МвО нас, %

Рисунок 3 - Вязкость и предел растворимости оксида магния ({^0)нас в исследованных шлаках при 1600,1650,1700 и 1750 °С: -Я— экспериментальные данные о вязкости шлаков с ,основностью 3,1 ед.; - ■ - - экстраполяция данных вязкости шлаков с основностью 3,1 ед.; -о— экспериментальные данные о вязкости шлаков с основностью 2,0 ед.; - О - - экстраполяция данных вязкости шлаков с основностью 2,0 ед.; цифры у точек - номера шлаков из таблицы 1

В то же время известно, что повышение основности гомогенных шлаковых

расплавов приводит к снижению их вязкости. Эксперимент показал - для шлаков

' Jung S. Foaming characteristics of BOF slags /S. Jung, R.J. Fruehan // ISIJ International, Vol. 40 (2000). № 4. Pp. 348-355

исследованного состава повышение основности приводит к повышению вязкости (рис.3), что может вызываться только гетерогенизацией шлаков из-за неполного растворения введённой извести. Из данных, представленных на рисунке 3, также следует, что формирование более основных и менее железистых шлаков позволяет снизить износ огнеупоров комплексно за счёт повышения вязкости шлаков и снижения растворимости в них (М§0).

В четвёртой главе проведён анализ особенностей технологии плавки полупродукта в ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод». Выявлено преимущественное формирование по ходу окислительного периода шлаков с широкими диапазонами содержания (ИеО) = 25-50 % и основности 1,8-2,6 ед. Основными причинами формирования таких шлаков являются излишне высокий расход кислорода, нестабильный ввод извести в шлак и угля в шлак и металл из-за уноса части их присадок в газоотводящий тракт, отсутствие в технологической инструкции требования о более высоком и узком интервале основности.

Установлено, что практически всегда на серийных плавках фиксируется режим «плохого» вспенивания шлака, при котором низкий уровень шлака не приводит к достаточному экранированию дуг. Согласно результатам проведённых лабораторных и теоретических исследований неудовлетворительная вспе-ниваемость шлаков серийной технологии вызвана их незначительной вязкостью в температурных условиях окислительного периода. С целью повышения вспе-ниваемости шлаков, улучшения их рафинирующей способности и снижения агрессивности к футеровке было рекомендовано формировать шлаки окислительного периода с содержанием (РеО) = 20-25 % с получением к концу плавки основности 2,7-2,8 ед. Для этого в существующую технологию плавки были внесены следующие изменения: изменён режим продувки со снижением расхода кислорода на плавку с 4745 до 4236 нм3, на 30 % снижена тяга газоочистки, внедрена дополнительная добавка извести и угля по ходу окислительного периода, корректирующая состав шлака «по расплавлении». Соблюдение данных рекомендаций привело к улучшению вспениваемости шлаков, в том числе в

конце плавки, и основных технико-экономических показателей плавки полупродукта в ДСП-135.

Практика показала, что введение извести по ходу окислительного периода, т.е. её рассредоточенная присадка позволяет хорошо вспенивать в конце плавки шлаки с содержанием (РеО) до 35 %. По-видимому, это связано с незавершённостью растворения извести и охлаждением шлака. На плавках, проводимых по рекомендованному режиму, практически полностью устраняется ре-фосфорация, снижаются содержание азота в металле и расход электроэнергии, не отмечаются случаи перегрева воды в панелях и интенсивного износа огнеупоров в горячих зонах футеровки, обычно фиксирующиеся при проведении плавок по принятому режиму. По результатам исследования подготовлена заявка и получен приоритет ФИПС на патент № 2008148432 от 08.12.2008 «Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи».

Оценку качества вспенивания шлака на серийных и опытных плавках проводили визуально и по уровню шума, а также методом анализа параметров электрического режима плавки. Специально созданный измерительно-вычислительный комплекс позволял снимать сигналы токов и напряжений фаз с низкой стороны трансформатора, представлять полученные данные в виде осциллограмм и вольт-амперных характеристик (ВАХ) токов и напряжений, амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) фазных напряжений. Обработка полученных таким образом данных по электрическому режиму плавок при «плохом» и «хорошем» вспенивании позволила разработать новый способ оценки качества вспенивания шлака.

Электрическая схема замещения рабочего пространства ДСП с горящими под шлаком дугами аналогична схеме замещения ферросплавных печей, осуществляющих шлаковый процесс выплавки ферросплавов (рис.4а). Соответственно, динамические ВАХ полезной нагрузки в обоих случаях интерпретируются одинаково (рис.4б):

tga = ^ = Rш+Rкc+RF, (1)

ш

tgp = *L=Rкc+Rp, (2)

ш

где, - сопротивление, шунтирующее дугу, - сопротивления короткой

сети и расплава, на который горит дуга.

Рисунок 4 - Схема замещения рабочего пространства ДСП, работающих с горящими под шлаком дугами, и ферросплавных печей, осуществляющих шлаковый процесс выплавки ферросплавов (а); идеализированная ВАХ полезной нагрузки (б): яд - сопротивление дуги; Яш - сопротивление, шунтирующее дугу; 2р,кс- полное сопротивление короткой сети и расплава, на который горит дуга 2р,кс = у Яр,кс2 + Хкс >" - сопротивление (активное) короткой сети и расплава; Хкс- реактивное сопротивление короткой сети

Расчёт нагрузки по значениям и позволяет определять глубину «посадки» электрода в шихту ферросплавных печей - чем меньше значение , тем глубже «посадка» электрода в шунтирующее дугу сопротивление (шихту). Данная зависимость используется в разработанных ИМет УрО РАН методах оперативного регулирования технологических режимов выплавки ферросплавов. В случае ДСП, работающих со вспениванием шлака, аналогичные вариации tgа отражают степень заглубления электрода в шлак и поэтому являются индикатором степени экранирования дуг, т.е. качества вспенивания шлака.

Установлено, что в режиме «плохого вспенивания» всегда, по крайней мере, для одной из фаз, больше 30 мОм. Для остальных фаз значения лш могут изменяться от 12 до 30 мОм. На осциллограммах вторичных токов и напряжений фаз,

которые имеют значение йш больше 30 мОм, обнаруживаются пики зажигания и участки негладкости функции тока, соответствующие разрывам производной тока

— и напоминающие его паузы (рис.5а и 56). <Ь

Рисунок 5 - Осциллограммы и динамические ВАХ токов и напряжений низкой стороны трансформатора при «плохом» (а, б) и «хорошем» (в, г) вспенивании шлака

Наличие таких участков свидетельствует о нестабильном тепловом состоянии разрядного промежутка, которое вызывается повышенными потерями энергии дуг на излучение в рабочее пространство печи из-за недостаточного экранирования шлаком. Кроме того, пики зажигания и участки негладкости функции тока свидетельствуют о практически полной ликвидации контакта «электрод-шлак» (шунтирования дуг шлаком). Для фаз с наименьшим погружением электродов в шлак также

характерен рост амплитуд высших гармоник фазного напряжения, в т.ч. 7-й и 9-й, рост которых в настоящее время принято связывать с ухудшением теплоизоляции дуги и качества вспенивания шлака (рис.6, табл.2). 800

700 -н 600 500

m

é 400 -J-t 300 •200 •н 100 0 J-b

EL- ESL

m—i

3 4 5

Номер гармоники

Рисунок 6 - Амплитуды ик гармонических составляющих фазного напряжения: Ш - «плохое» вспенивание (рис.5а и 56) € - «хорошее» вспенивание (рис.5в и 5г)

Таблица 2 - Отношение амплитуд высших гармоник фазного напряжения (1Л.. .иэ) к действующему фазному напряжению (ид) для случаев «плохого» и

Качество вспенивания IV ид и2/ид Uj/Ufl UV ид IV Щ и7/ид IV Щ

«плохое» 97,2 0,3 21,0 0,6 7,7 5,5 3,4

«хорошее» 98,7 0,3 15,6 0,2 0,8 1,5 1,9

Напротив, при «хорошем» вспенивании шлака, когда уровень шлака в печи выше, /?„, по фазам стабильны и близки друг к другу, составляя 13-17 мОм, что свидетельствует о стабильном погружении электродов всех фаз в шлак. Причём уровень такого погружения достаточен для теплоизоляции зоны разряда, поскольку на осциллограммах и ВАХ токов и напряжений не наблюдаются пики зажигания и участки негладкости функции тока (рис.5в и 5г).

АЧХ фазных напряжений «хорошего» вспенивания обнаруживают достаточно низкий и ровный уровень высших гармоник, в т.ч. 7-й и 9-й, по всем фазам, в срав-

нении с недостаточно теплоизолированными дугами при «плохом вспенивании» (рис.6, табл.2). Таким образом, при получении хотя бы для одной из фаз значения более 30 мОм следует принимать меры к заглублению электродов в шлак. Значения лщ= 20-30 мОм также являются сигналом о необходимости улучшения экранирования дуг.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На сверхмощной ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод» проведены измерения температур шлака и полупродукта в конце расплавления и по ходу окислительного периода. Подтверждено, что температура шлака превышает температуру полупродукта. Установлено, что температура шлака в зоне, расположенной над точкой традиционного замера температуры полупродукта, превышает температуру полупродукта в среднем на 70°С.

2. Показано, что при прогнозировании минимально достижимого содержания фосфора в полупродукте по ходу плавки, а также содержания фосфора в полупродукте в конце плавки целесообразно ориентироваться на температуру шлака. Установлено, что наблюдаемый эффект рефосфорации в конце плавки объясняется, в основном, повышением температуры шлака, а не традиционно измеряемой по ходу плавки температуры полупродукта. Для устранения рефосфорации достаточно повышать основность шлака на 0,25-0,5 ед. к концу плавки. Полезно также шлак охлаждать и раскислять до содержания (РеО) = 20-25 %.

3. Установлено, что для ДСП с температурой выпуска полупродукта 1670-1690°С формирование шлаков с основностью 2,7-2,8 ед. при снижении содержания (РеО) до 20-25 % обеспечивает поддержание достаточного уровня шлаковой пены до конца плавки. Рассредоточенная присадка извести с получением основности до 3,1 ед. позволяет хорошо вспенивать шлаки в конце плавки с содержанием (БеО) до 35%.

4. Подтверждено, что формирование более основных и менее железистых шлаков способствует снижению износа огнеупоров по механизму их растворения в

шлаке. Установлено, что приём гетерогенизадии шлаков за счёт насыщения известью дополнительно улучшает экранирование футеровки ДСП от излучения дуг вследствие улучшения вспенивания. Таким образом, показано, в т.ч. промышленными испытаниями, что данный приём является перспективным способом совершенствования электроплавки, позволяющим комплексно улучшить вспениваемость и рафинирующие свойства шлаков, снизить их агрессивность к футеровке.

5. С целью исследования влияния технологии вспенивания шлака на параметры электрического режима ДСП-135 была создана и использована специальная измерительно-вычислительная система. На основе комплексного анализа осциллограмм и ВАХ токов и напряжений низкой стороны трансформатора, а также АЧХ фазных напряжений режимов «плохого» и «хорошего» вспенивания выявлены характерные признаки ухудшения экранирования дуг шлаком. Установлено, что признаками «плохого» вспенивания являются: высокое значение (> 30 мОм) шунтирующего дугу сопротивления, наличие пиков зажигания и участков негладкости функции тока. Подтверждено, что признаком «плохого» вспенивания также является рост амплитуд высших гармоник фазного напряжения.

6. Разработан новый метод оперативного контроля качества вспенивания шлака для ДСП переменного тока по параметрам электрического режима, а именно, посредством оценки величины шунтирующего дугу сопротивления.

7. Разработаны и испытаны технологические приёмы реализации рационального режима плавки полупродукта в сверхмощной ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод», позволившие улучшить основные технико-экономические показатели работы ДСП-135, что подтверждено Актом испытаний и Расчётом экономического эффекта. Ожидаемый экономический эффект составляет 10,34 млн. руб. в год.

8. По результатам исследования подготовлена заявка и получен приоритет ФИПС на патент № 2008148432 от 08.12.2008 «Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи».

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Сивцов A.B. О перспективных направлениях развития автоматизированных систем управления технологическими режимами выплавки стали в электродуговых печах / A.B. Сивцов, О.Ю. Шешуков, ММДымбалисг, И.В. Некрасов, В.Н. Бондаренко // Сталь, 2009. № 10. С. 30-33.

2. Некрасов И.В. Перспективы дальнейшего повышения технико-экономической эффективности производства стали в сверхмощных электродуговых печах / И.В. Некрасов, B.C. Гуляков, О.Ю. Шешуков // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: Материалы 9-й Всерос. науч.-практ. конференции студентов, аспирантов и специалистов. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. С. 16-18.

3. Некрасов И.В. Влияние способов интенсификации электроплавки на стойкость футеровки ДСП / И.В. Некрасов, О.Ю. Шешуков, B.C. Гуляков // Проблемы чёрной металлургии и материаловедения, 2008. № 4. С. 82-85.

4. Некрасов И.В. Прогнозирование вязкости гетерогенных шлаков по ходу плавки //Материалы V Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. 11-13 ноября 2008 г. Под ред. академика РАН Ю. В. Цветкова и др. Перспективные материалы. Специальный выпуск (5), ноябрь 2008 г. С. 217-220.

5. Некрасов И.В. Прогнозирование вязкости гетерогенных шлаков /И.В. Некрасов, В.Н. Невидимое, О.Ю. Шешуков //Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов: Тр. XII Российской конференции. Т1. Моделирование и расчёт структуры и свойств неупорядоченных систем в конденсированном состоянии - Екатеринбург: УрО РАН, 2008. С. 123-126.

6. Сысолин АБ. Влияние химического состава шлака на электрический режим плавки стали в дуговой печи переменного тока /A.B. Сысолин, ИБ. Некрасов, О.Ю. Шешуков, В.Т. Луценко, B.C. Гуляков // Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов: Тр. XII Российской конференции. ТЗ. Экспериментальное изучение шлако-

вых расплавов; взаимодействие металл - шлак - Екатеринбург: УрО РАН, 2008. С. 98-101.

7. Шешуков О.Ю. Применение автоматизированной системы контроля и управления (АСКиУ) технологией выплавки стали / О.Ю. Шешуков, A.B. Сивцов, C.B. Жи-тов, К.В. Тихонов, В.Т. Луценко, В.Н. Бондаренко, A.B. Сысолин, И.В. Некрасов II Тр. Десятого конгресса сталеплавильщиков - М.: ОАО «Черметикформация», 2009. С. 377-380.

8. Некрасов И.В. Перспективные направления совершенствования плавки и доводки стали в электродуговых печах переменного тока и агрегатах «ковш-печь» / И.В. Некрасов, A.B. Сысолин, О.Ю. Шешуков, В.Т. Луценко, В.Н. Бондаренко,

B.C. Гуляков //Тр. Десятого конгресса сталеплавильщиков - М.: ОАО «Черметин-формация», 2009. С. 256-260.

9. Сысолин А,В. Управление электрическим и технологическим режимами плавки по анализу постоянной составляющей напряжения дуги (ПСНД) /A.B. Сысолин, О.Ю. Шешуков, И.В. Некрасов, В.Т. Луценко, В.Н. Бондаренко, B.C. Гуляков // Тр. Десятого конгресса сталеплавильщиков - М.: ОАО «Черметинформация», 2009.

C. 346-353.

10. Некрасов И.В. Автоматический контроль состава шлака при обработке стали на агрегатах ковш-печь по параметрам электрического режима / И.В. Некрасов, О.Ю. Шешуков, A.B. Сысолин, В.Т. Луценко, В.Н. Бондаренко //Известия вузов. Чёрная металлургия, 2009. № 10. С.18-21.

11. Решение ФИПС о приоритете на патент по заявке № 2008148432 от 08.12.2008. Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи /О.Ю. Шешуков, И.В. Некрасов, B.C. Гуляков, A.B. Сысолин.

Подписано в печать 22.01.2010. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 120 экз. Заказ № 7.

Типография «Уральский центр академического обслуживания» 620219, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВОПРОСАМ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЛАВКИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Электроплавка стального полупродукта.

1.2. Вспенивание электропечных шлаков.

1.3. Существующие недостатки технологии вспенивания шлаков в сверхмощных ДСП.

1.4. Повышение стойкости футеровки электропечей и режим плавки.

1.5. Цели и задачи исследования.

2. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР МЕТАЛЛА И ШЛАКА ПО ХОДУ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА ПЛАВКИ СТАЛЬНОГО ПОЛУПРОДУКТА В СВЕРХМОЩНОЙ ДСП И ОЦЕНКА ИХ ВЛИЯНИЯ НА ПРОЦЕСС ДЕФОСФОРАЦИИ ПОЛУПРОДУКТА.

2.1. Характеристика сверхмощной ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод».

2.2. Методика исследований технологии плавки стального полупродукта в сверхмощной ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод».

2.3. Характеристика массива данных по технологии окислительного периода плавки полупродукта в ДСП-135.

2.4. Измерение температур металла и шлака в ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод».

2.5. Анализ процессов дефосфорации и рефосфорации полупродукта на плавках серийной технологии ДСП-135 с использованием данных о температурах металла и шлака.

2.6. Выводы к главе 2.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ГОМОГЕНИЗАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ ШЛАКОВЫХ СИСТЕМ, МОДЕЛИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОПЕЧНЫЕ ШЛАКИ, С ЦЕЛЬЮ РАЗРАБОТКИ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ВСПЕНИВАЕМОСТИ И СНИЖЕНИЯ АГРЕССИВНОСТИ ЭЛЕКТРОПЕЧНЫХ ШЛАКОВ К

ФУТЕРОВКЕ ДСП.

3.1. Выбор способа корректировки химического состава электропечного шлака для повышения его вспениваемости.

3.2. Определение границ гомогенизации шлаковых систем, моделирующих электропечные шлаки.

3.3. Методика проведения эксперимента по исследованию вязкости шлаков, моделирующих электропечные.

3.4. Анализ результатов исследования вязкости шлаков, моделирующих электропечные.

3.5. Анализ возможностей снижения агрессивности шлаков к футеровке сверхмощных ДСП.

3.6. Выводы к главе 3.

4. РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ МЕТОДА

ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВСПЕНИВАНИЯ

ШЛАКА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЁМОВ РЕАЛИЗАЦИИ

РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПЛАВКИ

4.1. Методика оценки качества вспенивания шлака по параметрам электрического режима плавки.

4.2. Анализ особенностей технологии плавки, принятой в электросталеплавильном цехе ОАО «Северский трубный завод», разработка и испытания новых режимов плавки.

4.3. Разработка метода оперативного контроля качества вспенивания шлака.

4.4. Выводы к главе 4.

В настоящее время более 30 % мирового объёма стали выплавляется в дуговых сталеплавильных печах (далее - ДСП). При этом одной из основных тенденций развития отечественной и зарубежной металлургии является опережающее развитие электропечного способа производства стали, обусловленное инвестиционной привлекательностью строительства мини-заводов и высокими технико-экономическими показателями их эксплуатации [1, 2]. Тем не менее, сложная экономическая ситуация вынуждает изыскивать дополнительные способы снижения себестоимости электростали в условиях существующих производств. Эта задача во многом сводится к снижению энерго- и материалоёмкости электроплавки.

Анализ особенностей работы электропечей показывает, что на сегодняшний день имеются неиспользуемые резервы повышения технико-экономической эффективности ДСП. Одним из перспективных направлений совершенствования электроплавки является разработка технологических решений по дальнейшему снижению расхода электроэнергии и повышению стойкости футеровки ДСП. Основное преимущество современной электроплавки -высокая производительность (до 300 т/ч) при работе на ломе - достигается за счёт ввода в печь электрической энергии с помощью трансформаторов высокой удельной мощности до 1000 кВА/т и более [1-3]. При этом возможности дальнейшей интенсификации электроплавки за счёт ввода в печь всё более высокой электрической мощности во многом сдерживаются условиями службы огнеупорной футеровки и водоохлаждаемых панелей, поскольку усиленное радиационное воздействие мощных дуг на стены и свод печи приводит к. их постепенному выходу из строя, ограничивая продолжительность кампании ДСП.

В настоящее время для снижения воздействия дуг на футеровку и уменьшения тепловых потерь применяют технологию плавки под вспененным шлаком, получаемым вдуванием угольного порошка в окисленный электропечной шлак [4-21]. Фактически современная идеология интенсификации электроплавки за счёт ввода высокой электрической мощности нереализуема без укрытия дуги вспененным шлаком, поскольку горение мощных открытых дуг приводит к усиленному износу футеровки, повышенным электрическим и тепловым потерям, насыщению металла азотом. Кроме того, при повышении толщины шлаковой пены до величин, близко соответствующим длине дуги, происходит стабилизация электрического режима плавки, снижение пыле- и шумовыделений, повышение скорости нагрева металла [4-21].

Несмотря на то, что технология вспенивания шлака широко используется в электросталеплавильных цехах во всём мире, явления, обусловливающие вспенивание шлака, ещё до конца не изучены [6-9, 19]. Это приводит к тому, что имеющиеся резервы технологии электроплавки под вспененным шлаком в настоящее время используются не полностью.

Например, опыт показывает, что достаточное вспенивание шлака происходит главным образом на начальном этапе рафинирования, но к концу плавки существенно снижается [9, 19]. Кроме того, колебания окисленности шлака, вызванные, например, изменениями качества лома и шихтовки в целом, марки выплавляемой стали или любыми другими причинами могут заметно снижать высоту шлаковой пены даже в начале рафинирования [8]. Поэтому существующие способы управления вспениванием шлака не обеспечивают стабильной реализации технологии, не позволяя получать выгоду от неё в полном объёме.

Считается, что основным свойством электросталеплавильного шлака, определяющим его способность образовывать пену достаточной высоты, является вязкость, в практических условиях плавки полупродукта в сверхмощных ДСП вспениваемость шлаков повышается с ростом вязкости. [6-12]. Однако закономерности изменения вязкости шлаков до.настоящего времени изучались в температурном диапазоне, характерном для полупродукта, а не для электропечного шлака [7-9, 12, 13]. По-видимому, это связано с тем, что температуру шлака полагают равной традиционно контролируемой по ходу плавки температуре полупродукта. Между тем, имеются отдельные данные, что температура шлакового покрова в сталеплавильных агрегатах с мощными электродуговыми установками существенно превышает температуру металла (полупродукта) [12, 22]. В этом смысле именно недостаток понимания действительной физикохимии процесса является одной из причин реализации несовершенной технологии вспенивания шлака. Поэтому изучение закономерностей изменения свойств электросталеплавильных шлаков с привлечением данных об изменении температуры шлака сверхмощной ДСП по ходу плавки является актуальной и практически значимой задачей.

При разработке технологических приёмов осуществления энергоэффективного шлакового режима необходимо также учитывать агрессивное воздействие электропечного шлака на огнеупоры ДСП с целью обеспечения более благоприятных условий их эксплуатации. Как правило, продолжительность кампании ДСП ограничивается стойкостью огнеупорной футеровки шлакового пояса, скорость износа которого определяется, в том числе растворением огнеупоров шлаком [8, 23].

Известно, что на ряде заводов США стойкость футеровки кислородных конвертеров удалось довести до 30 тыс. плавок, на предприятиях Китая до 15 тыс. плавок. При таких показателях стойкости огнеупоров перефутеровка сталеплавильного агрегата может производиться реже одного раза в год [24-26]. Продолжительность кампании отечественных большегрузных конвертеров составляет около 5000 плавок. При достигнутой стойкости огнеупоров ДСП в 400-800 плавок за год производится 10-14 перефутеровок. Поэтому повышение стойкости футеровки электропечей является актуальной задачей. Снижение расхода огнеупоров ДСП возможно за счёт подбора составов шлаков, обладающих меньшей агрессивностью к огнеупорам и одновременно повышенной вспениваемостью для максимально возможного экранирования футеровки от излучения дуг.

Таким образом, намеченные пути дальнейшего комплексного совершенствования электроплавки во многом заключаются в разработке рационального шлакового режима, позволяющего снизить энерго- и материалоёмкость процесса. На практике шлаковый режим связан также с режимом продувки, обезуглероживанием металла и другими параметрами технологии.

В представленной работе выполнены исследования, направленные на разработку рационального режима плавки стального полупродукта в сверхмощной ДСП, включающие изучение температур шлака, процессов дефосфорации и ре-фосфорации полупродукта по ходу окислительного периода плавки, областей гомогенизации и вязкости шлаков, моделирующих электропечные, в характерном для промышленных электропечных шлаков температурном диапазоне, их агрессивности по отношению к футеровке ДСП. Кроме того, на сверхмощной ДСП проведены исследования с контролем параметров электрического режима плавки специальным комплексом измерительно-вычислительной аппаратуры с целью максимально объективной оценки результатов опытных плавок, изучения особенностей электрического режима при «плохом» и «хорошем» вспенивании шлака, разработки нового метода оценки качества вспенивания шлака по параметрам электрического режима.

4.4. Выводы к главе 4

1. С целью исследования влияния технологии вспенивания шлака на параметры электрического режима ДСП-135 была создана и использована специальная измерительно-вычислительная система. На основе комплексного анализа осциллограмм и ВАХ токов и напряжений низкой стороны трансформатора, а также АЧХ фазных напряжений режимов «плохого» и «хорошего» вспенивания выявлены характерные признаки ухудшения экранирования дуг шлаком. Установлено, что признаками «плохого» вспенивания являются: высокое значение (> 30 мОм) шунтирующего дугу сопротивления, наличие пиков зажигания и участков негладкости функции тока. Подтверждено, что признаком «плохого» вспенивания также является рост амплитуд высших гармоник фазного напряжения.

2. Разработан новый метод оперативного контроля качества вспенивания шлака для ДСП переменного тока по параметрам электрического режима, а именно, посредством оценки величины шунтирующего дугу сопротивления. Выявлена возможность использования отношения амплитуды 1-й гармоники напряжения к действующему значению напряжения в качестве дополнительного параметра, отражающего общее искажение формы напряжения, и характеризующего вариации степени укрытия дуг шлаком.

3. Проведены промышленные испытания технологических приёмов реализации рационального режима выплавки полупродукта в ДСП-135 ОАО «СТЗ» с использованием измерительно-вычислительного комплекса, позволившего также исследовать особенности параметров режимов «плохого» и «хорошего» экранирования дуг шлаком.

4. С целью улучшения вспениваемости шлаков ДСП-135 рекомендовано повысить их основность до уровня 2,7-2,8 ед. и снизить окисленность до (FeO) = 20-25 %. Для этого на опытных плавках был скорректирован режим работы кислородных фурм по ходу окислительного периода, в результате чего снизился расход кислорода на плавку в среднем на 509 нм , снижена тяга газоочистки на 30 %, повышен расход извести за счёт использования третьей навески извести по ходу окислительного периода для корректировки основности, что позволило стабилизировать основность и окисленность шлаков окислительного периода. Практика показала, что введение извести по ходу окислительного периода для повышения основности шлака до 3,0-3,1 ед. позволяет хорошо вспенивать в конце плавки шлаки с содержанием (FeO) до 35 %. По-видимому, это связано с незавершённостью растворения извести и охлаждением шлака, которое вызывается её присадкой.

5. На основе визуальных наблюдений и анализа электрических параметров опытных и сравнительных плавок установлено, что на опытных плавках шлаки вспенивались лучше, дуги были укрыты и теплоизолированы шлаком полнее, что положительно сказалось на технико-экономических показателях опытных плавок.

6. Улучшение технико-экономических показателей опытных плавок, в сравнении с серийными, вызвано улучшением усвоения энергии дуг металлом и стабилизацией электрического режима, приведших к ускорению нагрева плавки, и соответственно, снижению некоторых расходных показателей. На серии плавок, проведённых по рекомендованному режиму, также существенно снизились содержания фосфора и газов в металле; не отмечались случаи перегрева воды в водоохлаждаемых панелях и интенсивного износа огнеупорных кирпичей в горячих зонах футеровки, обычно фиксирующиеся при проведении плавок по принятому режиму, что подтверждено Актом испытаний и Расчётом экономического эффекта (Приложение).

7. По результатам исследования подготовлена заявка и получен приоритет ФИПС на патент № 2008148432 от 08.12.2008 «Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На сверхмощной ДСП-135 ОАО «Северский трубный завод» проведены измерения температур шлака и полупродукта в конце расплавления и по ходу окислительного периода. Подтверждено, что температура шлака превышает температуру полупродукта. Установлено, что температура шлака в зоне, расположенной над точкой традиционного замера температуры полупродукта, превышает температуру полупродукта в среднем на 70°С.

2. Показано, что при прогнозировании минимально достижимого содержания фосфора в полупродукте по ходу плавки, а также содержания фосфора в полупродукте в конце плавки целесообразно ориентироваться на температуру шлака. Установлено, что наблюдаемый эффект рефосфорации в конце плавки объясняется, в основном, повышением температуры шлака, а не традиционно измеряемой по ходу плавки температуры полупродукта. Для устранения рефосфорации достаточно повышать основность шлака на 0,25-0,5 ед. к концу плавки. Полезно также шлак охлаждать и раскислять до содержания (FeO) = 2025%.

3. Установлено, что для ДСП с температурой выпуска полупродукта 1670-1690°С формирование шлаков с основностью 2,7-2,8 ед. при снижении содержания (FeO) до 20-25 % обеспечивает поддержание достаточного уровня шлаковой пены до конца плавки. Рассредоточенная присадка извести с получением основности до 3,1 ед. позволяет хорошо вспенивать шлаки в конце плавки с содержанием (FeO) до 35 %.

4. Подтверждено, что формирование более основных и менее железистых шлаков способствует снижению износа огнеупоров по механизму их растворения в шлаке. Установлено, что приём гетерогенизации шлаков за счёт насыщения известью дополнительно улучшает экранирование футеровки ДСП от излучения дуг вследствие улучшения вспенивания. Таким образом, показано, в т.ч. промышленными испытаниями, что данный приём является перспективным способом совершенствования электроплавки, позволяющим комплексно улучшить вспениваемость и рафинирующие свойства шлаков, снизить их агрессивность к футеровке.

5. С целью исследования влияния технологии вспенивания шлака на параметры электрического режима ДСП-135 была создана и использована специальная измерительно-вычислительная система. На основе комплексного анализа осциллограмм и ВАХ токов и напряжений низкой стороны трансформатора, а также АЧХ фазных напряжений режимов «плохого» и «хорошего» вспенивания выявлены характерные признаки ухудшения экранирования дуг шлаком. Установлено, что признаками «плохого» вспенивания являются: высокое значение (> 30 мОм) шунтирующего дугу сопротивления, наличие пиков зажигания и участков негладкости функции тока. Подтверждено, что признаком «плохого» вспенивания также является рост амплитуд высших гармоник фазного напряжения.

6. Разработан новый метод оперативного контроля качества вспенивания, шлака для ДСП переменного тока по параметрам электрического режима, а именно, посредством оценки величины шунтирующего дугу сопротивления.

7. Разработаны и испытаны технологические приёмы реализации рационального режима плавки полупродукта в сверхмощной ДСП-135 ОАО «Север-ский трубный завод», позволившие улучшить основные технико-экономические показатели работы ДСП-135, что подтверждено Актом испытаний и Расчётом экономического эффекта. Ожидаемый экономический эффект составляет 10,34 млн. руб. в год.

8. По результатам исследования подготовлена заявка и получен приоритет ФИПС на патент № 2008148432 от 08.12.2008 «Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи».

1. Смоляренко В.Д. Замена конвертерного производства электросталеплавильным на заводе Вилинг-Питтсбург стил //Электрометаллургия, 2007. № 10. С. 16-20.

2. Казаков С.В. Седьмая европейская конференция по электрометаллургии /С.В. Казаков, Д.В. Спирин //Электрометаллургия, 2002. № 12. С. 37-42.

3. Смоляренко В.Д. Энерготехнологические особенности процесса электроплавки стали и инновационный характер его развития /В.Д. Смоляренко, Ф.Г. Девитайкин, А.Н. Попов, М.А. Бесчаснова //Электрометаллургия, 2003. № 12. С. 12-19.

4. Макаров А.Н. Анализ основных технико-экономических показателей работы дуговых печей постоянного и переменного тока /А.Н. Макаров, М.Б. Шимко, В.В. Острик //Электрометаллургия, 2004. № 3. С. 5-9.

5. Макаров А.Н. Теплоотдача электрических дуг в плазменно-дуговых печах трёхфазного и переменного токов /А.Н. Макаров, Р.А. Макаров //Известия ВУЗов. Чёрная металлургия, 1999. № 6. С. 16-19.

6. Поррачин П. Роль вспенивания шлака в оптимизации тепловой работы ДСП переменного тока /П. Поррачин, Д. Онести, А. Гроссо, Ф. Миани //Сталь, 2005. № 4. С. 84-86.

7. Ameling D. Untersuchungen zur Schaumschlackenbildung im Elek-trolichtbogenofen /D. Ameling, J. Petry, M. Sittard, W. Ulrich, J. Wolf //Stahl u. Eisen, 1986. Nr. 11. S. 625/30.

8. Корчагин K.A. Увеличение стойкости огнеупоров на ДСП фирмы PACIFIC STEEL//Новости чёрной металлургии за рубежом, 2005. № 1. С. 25-26.

9. Morales R.D. The slag foaming practice in EAF and its influence on the steelmaking shop productivity /R.D. Morales, F. Lopez, J. Camacho, J. Romero //ISU International, Vol. 35 (1995), № 9. Pp. 1054-1062.

10. Лопухов Г.А. Вспенивание шлака и его контроль при выплавке коррозионно-стойкой стали в дуговой печи //Электрометаллургия, 2000. № 2. С. 46.

11. Поволоцкий Д.Я. Выплавка легированной стали в дуговых печах /Д.Я. Поволоцкий, Ю.А. Гудим М.: Металлургия, 1987. 136 с.

12. Петер М. Вспенивание шлаков в процессе плавки в дуговой печи /М. Петер, К. Кох, Я. Ламут, М. Юхарт //Черные металлы, 2000. № 3. С. 26-33.

13. Мерц М. Новые данные по использованию пенистого шлака при выплавке высокохромистых сталей /М. Мерц, Т. Пипер, В. Штейн, Т. Рат, Г. Харл, А. Сакс //Чёрные металлы, 2006. № 6. С. 46-49.

14. Волкодаев А.Н. Вспенивание хромистого шлака в высокомощной дуговой печи /А.Н. Волкодаев, O.K. Токовой, В.П. Звонарёв, С.Н. Прокофьев //Сталь, 1997. № 6. С. 46-48.

15. Лопухов Г.А. Контроль вспенивания шлака в дуговой печи //Электрометаллургия, 2000. № 2. С. 45.

16. Wunsche Е. Electric arc furnace steelmaking with quasisubmerged arcs and foamy slags /Е. Wunsche, R. Simcoe //Iron and Steel Engineer, April 1984. Pp. 35-42.

17. Sardar M. Control of final nitrogen content during steelmaking by the EAF VAD CC route M. Sardar, K. Patwary, A. Ray //Steel Times International, September 2007. Pp. 22 30.

18. Поволоцкий Д.Я. Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей /Д.Я. Поволоцкий, Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров М.: Металлургия, 1990. 176 с.

19. Khanna R. Novel sessile drop software for quantitative estimation of slag foaming in carbon/slag interactions /R. Khanna, M. Rahman, R. Leow, V. Sahajwalla // Metallurgical and Materials Transactions, B, 2007. Vol. 38B. Pp. 719-723.

20. Гладких В.А. Проектирование и оборудование электросталеплавильных и ферросплавных цехов: учебник /В .А. Гладких, М.И. Гасик, А.Н. Ов-чарук, Ю.С. Пройдак Днепропетровск: Системные технологии, 2004. 736 с.

21. Сосонкин О.М. Уменьшение угара металла при выплавке стали в высокомощных дуговых печах //Сталь, 2008. № 8. С. 40-42.

22. Дюдкин Д.А. Производство стали на агрегате ковш-печь /Д.А. Дюд-кин, С.Ю. Бать, С.Е. Гринберг, С.Н. Маринцев Донецк: ООО «Юго-Восток, ЛТД», 2003. 300 с.

23. Шюрман Э. Доломитизированная известь в качестве шлакообра-зующей присадки с целью снижения износа футеровки дуговых электропечей /Э. Шюрман, И. Кольм, П. Шмеле, Р. Мюнх //Чёрные металлы, 1983. № 18. С. 15-22.

24. Чигведу Ч. Использование технологии разбрызгивания шлака для снижения интенсивности торкретирования и сокращения затрат на огнеупоры /Ч. Чигведу, Й. Кемпкен //Черные металлы, 2006. № 3. С. 62-68.

25. Шалимов А.Г. Раздув шлака в кислородном конвертере емкостью 300 т на фирме «Вао Steel» и кристаллографическая структура шлака / А.Г. Шалимов //Новости черной металлургии за рубежом, 2001. № 2. С. 48-49.

26. Mills К. A review of slag splashing /К. Mills, Y. Su, A. Fox, Z. Li, R. Thackray, H. Tsai // ISIJ International, Vol. 45 (2005). № 5. Pp. 619-633.

27. Морозов A.H. Современное производство стали в дуговых печах -Челябинск: Металлургия, 1987. 175 с.

28. Агапитов Е.Б. Управление тепловым и электрическим режимами агрегата ковш-печь /Е.Б. Агапитов, Г.П. Корнилов, Т.Р. Храмшин, М.М. Ерофеев, А.А. Николаев //Электрометаллургия, 2006. № 6. С. 11-16.

29. Тимошенко В.В. Экономия электроэнергии на электрометаллургических предприятиях -М.: Металлургия, 1962. 189 с.

30. Morales R.D. A mathematical simulator for the EAF steelmaking process using direct reduced iron /R.D. Morales, Rodriguez-Hernandes, A.N. Conejo //ISIJ International, Vol. 41 (2001). № 5. Pp. 426-435.

31. Oosthuizen D.J. Modeling of the off-gas exit temperature and slag foam depth of an electric arc furnace /D.J. Oosthuizen, J.H. Viljoen, I.K. Craig, P.C. Pisto-rius //ISIJ International, Vol. 41 (2001). № 4. Pp. 399-401.

32. Kim H.S. Foaming behavior of Ca0-Si02-Fe0-Mg0satd-X (X = A1203, MnO, P205, and CaF2) slags at high temperatures /H.S. Kim, D.J. Min, J.H. Park //ISIJ International, Vol. 41 (2001). № 4. Pp. 317-324.

33. Ito K. Study on the foaming of Ca0-Si02-Fe0 slags: Part II. Dimensional analysis and foaming in iron and steelmaking processes /К. Ito, R.J. Fruehan //Metallurgical transactions, 1989. Vol. 20B. Pp. 515-521.

34. Корчагин K.A. Влияние углеродсодержащих материалов на характеристики вспенивания шлака при дуговой плавке стали //Новости чёрной металлургии за рубежом, 2006. № 5. С. 30.

35. Явойский В.И. Теория процессов производства стали М.: Металлургия, 1967. 791 с.

36. Явойский В.И. Металлургия стали: учебник для ВУЗов /В.И. Явойский, Ю.В. Кряковский, В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, В.Ф. Кравченко, Д.И. Бородин М.: Металлургия, 1983. 584 с.

37. Есин О.А. Физическая химия пирометаллургических процессов /О.А. Есин, П.В. Гельд М.: Металлургия, 1966. 4.2. 703 с.

38. Сапиро С.И. Поверхностные явления в металлургических процессах //Сталь, 1947. № 5. С. 395-399.

39. Бигеев A.M. Металлургия стали / A.M. Бигеев, В.А. Бигеев Магнитогорск: МГТУ, 2000. 544 с.

40. Попель С.И. Физикохимия дисперсных систем в металлургии: учебное пособие Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. 51 с.

41. Нага S. Slag-foaming phenomenon in pyrometallurgical process /S. Hara, K. Ogino //ISIJ International, Vol. 32 (1992). № l. Pp. 81-86.

42. Hong L. Behavior of slag foaming with reduction of iron oxide in molten slags by grafite /L. Hong, M. Hirasawa, M. Sano //ISIJ International, Vol. 38 (1998), № 12. Pp. 1339-1345.

43. Kitamura S. Influence of slag composition and temperature on slag foaming /S. Kitamura, K. Okohira //ISIJ International, Vol. 32 (1992). № 6. Pp. 741-746.

44. Komarov S. Suppression of slag-foaming under sound wave application /S. Komarov, M. Kuwabara, M. Sano //ISIJ International, Vol. 40 (2000). № 5. Pp. 431-437.

45. Kapilashrami A. Foaming of slags under dynamic conditions /А. Kapi-lashrami, M. Gornerup, A. Lahiri, S. Seetharaman //Metallurgical transactions B, 2006. Vol. 37B. Pp. 109-117.

46. Jung S. Foaming characteristics of BOF slags /S. Jung, R.J. Fruehan //ISIJ International, Vol. 40 (2000). № 4. Pp. 348-355.

47. Ozturk B. Effect of temperature on slag foaming /В. Ozturk, R.J. Fruehan //Metallurgical transactions B, 1995. Vol. 26B. Pp. 1086-1088.

48. Zhang Y. Effect of gas type and pressure on slag foaming /Y. Zhang, R.J. Fruehan //Metallurgical transactions B, 1995. Vol. 26B. Pp. 1086-1091.

49. Zhang Y. Effect of bubble size and chemical reactions on slag foaming /Y. Zhang, R.J. Fruehan //Metallurgical transactions B, 1995. Vol. 26B. Pp. 803-812.

50. Ito K. Study on the foaming of Ca0-Si02-Fe0 slags: Part I. Foaming parameters and experimental results /К. Ito, R.J. Fruehan //Metallurgical transactions B, 1989. Vol. 20B. Pp. 509-514.

51. Fruehan R.J. Slag foaming in bath smelting // Metallurgical transactions B, 1991. Vol. 22B. Pp. 481-489.

52. Zhang Y. Effect of carbonaceous particles on slag foaming /Y. Zhang, R.J. Fruehan //Metallurgical transactions B, 1995. Vol. 26B. Pp. 813-819.

53. Ito K. Slag foaming in smelting reduction process /К. Ito, R.J. Fruehan //Steel research, 1989. Vol. 60. № 3-4. Pp. 151-156.

54. Ogawa Y. Slag foaming in smelting reduction and its control with carbonaceous materials /Y. Ogawa, H. Katayama, H. Hirata, N. Tokumitsu, M. Yamauchi //ISIJ International, Vol. 32 (1992). № 1. Pp. 87-94.

55. Paramguru R. Influence of slag and foam characteristics on reduction of FeO-containing slags by solid carbon /R. Paramguru, R. Galgali, H. Ray //Metallurgical transactions B, 1997. Vol. 28B. Pp. 805-809.

56. Cheikhshab Bafghi M. Effect of slag foaming on the reduction of iron oxide in molten slag by grafite /М. Cheikhshab Bafghi, H. Kurimoto, M. Sano //ISIJ International, Vol. 32 (1992). № 10. Pp. 1084-1090.

57. Gou H. A multiphase fluid mechanics approach to gas holdup in bath smelting process /Н. Gou, G. Irons, W. Lu //Metallurgical transactions B, 1996. Vol. 27B. Pp. 195-201.

58. Ren J. The influence of MgO, K20, Na20 and gas pressure on slag foaming behavior under reducing conditions /J. Ren, M. Westholt, K. Koch //Steel research, 1994. Vol. 65. № 6. Pp. 213-218.

59. Ghag S. The prediction of gas residence times in foaming Ca0-Si02-Fe0 slags /S. Ghag, P. Hayes, H. Lee //ISIJ International, Vol. 38 (1998). № 11. Pp. 12161224.

60. Ghag S. Physical model studies on slag foaming /S. Ghag, P. Hayes, H. Lee //ISIJ International, Vol. 38 (1998). № 11. Pp. 1201-1207.

61. Ghag S. Model development of slag foaming /S. Ghag, P. Hayes, H. Lee //ISIJ International. Vol. 38 (1998), № 11. Pp. 1208-1215.

62. Chu S. Decomposition of СаСОз in molten borate and its effect on slag foaming behavior /S. Chu, Q. Niu, K. Wu, Y. Wang //ISIJ International, Vol. 40 (2000). № 6. Pp. 549-553.

63. Wu K. Behavior of slag foaming caused by blowing gas in molten slags /К. Wu, W. Qian, S. Chu, Q. Niu, H. Luo //ISIJ International, Vol. 40 (2000). № 10. Pp. 954-957.

64. Kapilashrami A. The fluctuations in slag foam under dynamic conditions /А. Kapilashrami, A. Lahiri, M. Gornerup, S. Seetharaman //Metallurgical transactions B, 2006. Vol. 37B. Pp. 145-148.

65. Mukai K. Wetting and Marangoni effect in iron and steelmaking process //ISIJ International, Vol. 32 (1992). № 1. Pp. 19-25.

66. Gaskell D. Research needs: slag properties and chemistry //Steel research, 1989. Vol. 60. № 6. Pp. 182-184.

67. Hara S. The surface viscosities and the foaminess of molten oxides /S. Нага, M. Kitamura, K. Ogino //ISIJ International, Vol. 30 (1990). № 9. Pp. 714-721.

68. Ogawa Y. Physical model of slag foaming /Y. Ogawa, D. Huin, H. Gaye, N. Tokumitsu //ISИ International, Vol. 33 (1993). № 1. Pp. 224-232.

69. Ozawa M. Reduction of FeO in molten slags by solid carbon in electric arc furnace operation /М. Ozawa, S. Kitagawa, S. Nakayama, Y. Takesono //ISIJ International, Vol. 26 (1986). Pp. 621-628.

70. Сосонкин О.М. Анализ факторов, влияющих на угар металла в дуговой сталеплавильной печи / О.М. Сосонкин, М.В. Шишимиров // Электрометаллургия, 2002. № 12. С. 12-15.

71. Косырев А.И. Использование электрического режима с переменной длиной дуги /А.И. Косырев, В.А. Шишимиров, О.М. Сосонкин: Моск. гос. вечер. металлург, инст. М., 1992. - 9 с. Деп. В ВИНИТИ 12.01.2000, №1-В00.

72. Шишимиров М.В. Моделирование процесса угара металла в дуговой сталеплавильной печи /М.В. Шишимиров, С.А.Квасов, П.В. Глинский, О.М. Сосонкин //Известия ВУЗов. Чёрная металлургия, 2001. № 11. С. 18-20.

73. Карасев В.П. Об испарении железа при плавке стали в дуговых электропечах /В.П. Карасев, K.JI. Сутягин //Современные проблемы электрометаллургии стали: материалы XIII Международной конференции Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. С. 170-174.

74. Меркер Э.Э. Исследование переходной зоны шлак-металл в ванне дуговой печи на холодной модели /Э.Э. Меркер, А.А. Кожухов, А.И. Кочетов,

75. B.В.Федина, А.А. Гришин //Известия ВУЗов. Чёрная металлургия. 2005. № 1.1. C. 24-26.

76. Борнацкий И.И. Производство стали / И.И. Борнацкий, В.Ф. Михне-вич, С.А. Яргин М.: Металлургия, 1991. 400 с.

77. Шевцов Е.К. Механизм образования переходной зоны шлак металл в жидкой мартеновской ванне /Е.К. Шевцов, B.C. Кочо, В.А. Ерошенко //Известия ВУЗов. Чёрная металлургия, 1974. № 1. С. 42-46.

78. Борнацкий И.И. Теория металлургических процессов Киев-Донецк: Изд-во «Вища школа», 1978. 288 с.

79. Охотский В.Б. Мониторинг шлакообразования и износа футеровки основных сталеплавильных агрегатов. Методика //Металлургическая и горнорудная промышленность, 2005. № 2. С. 17-18.

80. Спирин С.А. Промышленные испытания технологии выплавки стали под магнезиальными шлаками в сверхмощных ДСП /С.А. Спирин, В.А. Ров-нушкин, А.А. Бабенко //Труды X конгресса сталеплавильщиков М: Металлургия, 2009. С. 332-334.

81. Янсен X. Износ огнеупоров в результате действия термомеханических процессов и трения //Черные металлы, 2006. № 4. С. 30-33.

82. Янсен X. Износ огнеупоров посредством коррозии и окисления при производстве стали //Черные металлы, 2006. № 1. С. 32-37.

83. Ерошкин С.Б. Влияние вдувания коксо-доломитовой смеси в электропечь на технологические показатели выплавки стали /С.Б. Ерошкин, К.Н.Демидов, А.В. Краснов //Труды X конгресса сталеплавильщиков М: Металлургия, 2009. С. 329-332.

84. Дьяченко В.Ф. Повышение стойкости футеровки конвертеров с использованием магнезиально-глинозёмистого флюса /В.Ф.Дьяченко, К.Н. Демидов, JI.M. Аксельрод //Труды X конгресса сталеплавильщиков М: Металлургия, 2009. С. 750-753.

85. Пищида В.И. Зависимость стойкости футеровки конвертеров от параметров сталеплавильного процесса /В.И. Пищида, Б.М. Бойченко, А.Г. Величко, А.В. Шибко, В.М. Душа //Конвертерное производство стали: сб. научн. тр. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. С. 237-241.

86. Охотский В.Б. Термодинамические характеристики конвертерных шлаков //Теория и практика кислородно-конвертерных процессов: Тр. IV Международной науч.-техн. конф. Днепропетровск, 1998. С. 29.

87. Бабенко А.А. Выбор рациональных направлений повышения износоустойчивости магнезиальной футеровки конвертеров //Новые огнеупоры, 2005. № 1. С. 26-28.

88. Арсентьев П.П. Закономерности изменения вязкости металла и шлака при кислородно-конвертерной плавке /П.П.Арсентьев, С.И. Филиппов //Известия ВУЗов. Чёрная металлургия, 1968. № 3. С. 17-23.

89. Залкинд И .Я. Огнеупоры и шлаки в металлургии /И.Я. Залкинд, Ю.В. Троянкин М.: Металлургиздат, 1964. 287 с.

90. Новиков В.К. Полимерная природа расплавленных шлаков /В.К. Новиков, В.Н. Невидимое Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 62 с.

91. Новиков В.К. Прогнозирование рафинирующих свойств многокомпонентных шлаковых расплавов / В.К. Новиков, В.Н. Невидимое // Известия ВУЗов. Чёрная металлургия, 1997. № 1. С. 5 10.

92. Новиков В.К. Способы выражения основности шлаковых расплавов / В.К.Новиков // Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов: Научные сообщения VII Всесоюзн. конф. Челябинск: ЧПИ. Т.З. Ч. 1. С. 4 - 12

93. Невидимое В.Н. Прогнозирование областей гомогенизации силикатных расплавов / В.Н. Невидимов В.К. Новиков, А.В. Климов, Д.М. Гладков // Известия ВУЗов. Чёрная металлургия, 2005. № 1. С. 3 4.

94. Новиков В.К. Развитие полимерной модели силикатных расплавов / В.К.Новиков //Расплавы, 1987. Т. 1, № 6. С. 21 33.

95. Новиков В.К. Сравнение моделей шлаковых расплавов на примере расчёта активности оксидов в алюмосиликатной системе / В.К. Новиков, В.Н. Невидимов, Г.А. Топорищев //Расплавы, 1991. № 1. С. 3 9.

96. Новиков В.К. Применение полимерной модели к расчёту вязкости оксидных расплавов / В.К. Новиков, В.Н. Невидимов // Известия ВУЗов. Чёрная металлургия, 1988. № 2. С. 5 10.

97. Климов А.В. Модель расчёта растворимости огнеупоров в металлургических шлаках / А.В. Климов // Новые технологии и материалы в металлургии: сб. научн. тр. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. С. 186 - 190.

98. Есин О.А. Электролитическая природа расплавленных шлаков / О.А. Есин Свердловск: Уральский индустриальный институт, 1946. 41 с.

99. Воскобойников В.Г. Свойства жидких доменных шлаков/В .Г. Вос-кобойников, Н.Е. Дунаев, А.Г. Михалевич, Т.И. Кухтин, С.В. Штенгельмейер -М.: Металлургия, 1975. 184 с.

100. Смирнов JI.A. Разработка составов силикатных шлаковых расплавов для непрерывной разливки стали / JI.A. Смирнов, А.А. Смирнов, В.А. Старцев, Е.Н. Балахонов Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 120 с.

101. Казачков Е.А. Расчёты по теории металлургических процессов: Учеб. пособие для ВУЗов / Е.А. Казачков М.: Металлургия, 1988. 288 с.

102. Tamura Т. Phase equilibria of two-liquid СаО MgO - FetO - P205 slag saturated with (Mg,Fe)0 / T. Tamura, T. Nagasaka, M. Hino // ISIJ International, 2004. Vol. 44, № 3. P. 476 - 481

103. Григорян B.A. Физико-химические расчёты электросталеплавильных процессов: Учеб. Пособие для ВУЗов / В.А. Григорян, А.Я. Стомахин, А.Г. По-номаренко М.: Металлургия, 1989. 288 с.

104. Кожеуров В.А. Термодинамика металлургических шлаков / В.А. Кожеуров Свердловск: Металлургиздат, 1955. 162 с.

105. Бабенко А.А. Термодинамическая модель прогноза равновесного содержания фосфора в металле под шлаками различных периодов конвертерной плавки / А.А. Бабенко // Конвертерное производство стали: сб. научн. тр. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. С. 19 - 24.

106. Чичко А.Н. Динамика распределения фосфора походу окислительного рафинирования в условиях дуговой сталеплавильной печи / А.Н. Чичко, Н.В. Андрианов, А.А. Чичко, Д.М. Кукуй, В.А. Маточкин // Сталь, 2006. № 6. С. 62-65.

107. Suito Н. Phosphorus distribution between liquid iron and MgO saturated slags of the system CaO MgO - FeOx - Si02 / H. Suito, R. Inoue, M. Takada // Trans. ISIJ, 1981. № 3. P. 250 - 259

108. Foamy slag improves EF operations // Iron Age, 1984. Vol. 15 (October). Pp. 73.

109. Попель С.И. Теория металлургических процессов: Учебное пособие для ВУЗов / С.И. Попель, А.И. Сотников, В.Н. Бороненков М.: Металлургия, 1986. 463 с.

110. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей / Я.И. Френкель -Л., «Наука», 1975. 487 с.

111. Wright S. Viscosity of a Ca0-Mg0-Al203-Si02 Melt Containing Spinel Particles at 1646 К/ S. Wright, L. Zhang, S. Sun, S. Jahanshahi// Metallurgical and Materials Transactions, 2000. Vol. 31B. Pp. 97-104.

112. Seok Seong-Ho. Viscosity of Highly Basic Slags/ Seong-Ho Seok, Sung-Mo Jung// ISIJ International, 2007. Vol. 47, No 8. Pp. 1090-1096.

113. Kondratiev A. Modeling of Viscosities of the Partly Crystallized Slags in the Al203-Ca0-"Fe0"-Si02 System/ A. Kondratiev, E. Jak// Metallurgical and Materials Transactions, 2001. Vol. 32B. Pp. 1027-1032.

114. Kondratiev A. Predicting slag viscosities in metallurgical systems / A. Kondratiev, E. Jak, P.C. Hayes // JOM, 2002. November. Pp. 41-45.

115. Лопакова Н.И. Оценка гетерогенности конвертерных шлаков начального периода продувки /Н.И. Лопакова, Л.А. Смирнов, К.Н. Демидов //Изв. вузов. Чёрная металлургия, 1987. №2. С. 134-135.

116. Аграчёва Р.А. Основы теории металлургических процессов / Р.А. Аграчёва, И.П. Гофман -М.: Металлургия, 1965. 274 с.

117. Inoue R. Phosphorus partition between 2Ca0-Si02 particles and CaO-Si02-Fet0 slags / R. Inoue, H. Suito // Trans. ISIJ, 2006. № 2. P. 174 179

118. Suito H. Behavior of phosphorus transfer from Ca0-Fet0-P205 (-Si02) slags to CaO particles / H. Suito, R. Inoue // Trans. ISIJ, 2006. № 2. P. 180 187

119. Inoue R. Mechanism of dephosphorization with Ca0-Si02-Fet0 slags containing mesoscopic scale 2Ca0 Si02 particles / R. Inoue, H. Suito // Trans. ISIJ, 2006. №2. P. 188-194

120. Атлас шлаков. Справ, изд. Пер.с нем. М.: Металлургия, 1985. 208 с.

121. Лепинских Б.М. Транспортные свойства металлических и шлаковых расплавов. Справ, изд. / Б.М. Лепинских, А.А. Белоусов, С.Г. Бахвалов М: Металлургия, 1995. С. 649.

122. Волкодаев А.Н. Использование амплитуд высших гармоник в напряжении дуги высокомощной дуговой печи для управления энерготехнологическим процессом / А.Н. Волкодаев, Н.В. Евсеева, O.K. Токовой // Сталь, 2000. №2. С. 24-27.

123. Ферро Л. Динамический контроль процесса плавки в электродуговой печи / Л. Ферро, П. Жулиано, П. Галбиати, Ф. Мемоли, Дж. Майло, В. Скиполо // Чёрные металлы, 2008. № 5. С. 17 26

124. Воробьев В.П. Рабочие зоны ферросплавных печей и схемы замещения полезной электрической нагрузки / В.П. Воробьёв, А.В. Сивцов. //Электрометаллургия, 2001. № 6, с. 12 14

125. Воробьев В.П. Автоматизация дуговых электропечей / В.П. Воробьёв, А.В. Сивцов, С.Г. Возжеников //Чёрные металлы, 1999. № 5, с. 12-14

126. Воробьев В.П. Определение глубины погружения электродов в дуговых восстановительных печах / В.П. Воробьев, А.В. Сивцов // Труды Международной научно-практической конференции "Теория и практика электротермии ферросплавов", Никополь, 1996, с. 138-139

127. Воробьев В.П. Строение рабочего пространства и схемы замещения полезной электрической нагрузки ферросплавных печей / В.П. Воробьев, А.В. Сивцов // Сб. трудов научно-технического совещания "Электротермия-2000". -СПб, 2000, с. 227-232

128. А.с. 1136733 СССР, Н05/В7/148. Способ измерения электрических параметров дуги и шихты в восстановительной электропечи/ Воробьев В.П., Сивцов А.В.; заявл. 4.04.1983, не публ.

129. А.с. 1678190 СССР, Н05/В7/148. Способ определения электрических параметров зон рабочего пространства дуговой электропечи / Воробьев В.П., Сивцов А.В.; заявл. 31.07.1989, не публ.

130. Сысолин А.В. Управление электрическим и технологическим режимами плавки по анализу постоянной составляющей напряжения дуги (ПСНД) /

131. A.В. Сысолин, О.Ю. Шешуков, И.В. Некрасов, В.Т. Луценко, В.Н. Бондаренко,

132. B.C. Гуляков // Тр. десятого конгресса сталеплавильщиков. М., 2009. С. 346-353

133. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга / Г.И. Лесков М.: «Машиностроение», 1970. 335 с.

134. Фарнасов Г.А. Автоматизация процессов электроплавки стали. М.: Металлургия, 1972. 232 с.

135. Зевеке Г.В. Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов М.: Энергоатомиздат, 1989. 528 с.

136. Некрасов И.В. Влияние способов интенсификации электроплавки на стойкость футеровки ДСП / И.В. Некрасов, О.Ю. Шешуков, B.C. Гуляков // Проблемы чёрной металлургии и материаловедения, № 4, 2008. С. 82-85.

137. Решение ФИПС о приоритете на патент по заявке № 2008148432 от 08.12.2008. Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи / Шешуков О.Ю., Некрасов И.В., Гуляков B.C., Сысолин А.В.

138. Вахнина В.В. Расчёт высших гармоник тока и напряжения при работе дуговой сталеплавильной печи/ В.В. Вахнина, А.Н. Черненко// Проблемы энергетики, 2006. № 11-12. С. 16-19.1. Утверждаюническии директореверский трубный завод»

139. В.А. Топоров ктября 2009 г.1. АКТиспытаний результатов исследовательских работ ИМЕТ УрО РАН поразработке рационального шлакового режима плавки стали в ДСП-135