автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии электроплавки металлизованного сырья на основе изучения физико-химических закономерностей плавления окатышей и брикетов

й г, ?

московский ордена октябрьской революции и ордена трудового красного знамени институт стали и сплавов

На^ правах рукописи

УДК 660.187.25:622.773

ЧУКВУЛЕБЕ Бернард Обиома

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОПЛАВКИ МЕТАЛЛИЗОВА ,НОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПЛАВЛЕНИЯ ОКАТЫШЕЙ И БРИКЕТОВ

Специальность 05.16.02 — «Металлургия черных металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Диссертационная работа выполнена в_Московском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институте стали и сплавов.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор ГРИГОРЯН В. А., кандидат технических наук, доцент МЕНДЕЛЕВ В. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук КАШИН В. И., кандидат технических наук ЛИТВИНЕНКО Ю. А.

Ведущее предприятие: Московский металлургический завод «Серп и Молот»

. Защита диссертации состоится 2 апреля 1992 г. в часов.на заседании специализированного совета Д-053.08.01 по присуждению ученых степеней в области металлургии черных металлов при Московском институте стали и сплавов по •адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, дом 4.

С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан г.

Справки по телефону: 237-84-45

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук,

профессор БОРОДИН Д. И.

ОГЩАЯ ХАРАКГ5РИСГИКА РАБОТЫ

3

А

Актуальность работы. Развитие народного хозяйства Федеративной Республики Нигерии обуславливает необходимость увеличения объема производства и ловшкшия качества стали при одновременном снижения себестоимости продукции. Решение ати* задач требует постоянного совершенствования существующих технолог, , выплавки стали.

В Нигерии, где имеются острый дефицит стального лом и недостаток электроэнергии, но хорошо налажено производство мвталлизованннх материалов, исиользоваш' в шихте большой доли окатшей становится неизбежным. Это, с одной стороны, приводит к повышению качества выплавляемой стали, а с другой - к уудшению т^тчико-ахономических показателей В таких условиях одним из способов снижения себоотош.:. оти стали является сокращение времени плавки за счет увеличения скорости плавления моталлязованннх материалов.

На заводах, испольэуших металлизованное ;ирье /в том чи~ сче З&е&а Со. ^ЧС, Нигйркя/, принимаются ряд мер для увеличения скорости плавления окатышей, включая создание перемешивания ваши путем ввода окяс,- чтелей или продувки газообраэ-ним кислородом. Однако физико-химические закономерности продаст плавления Мэталлтовапного сырья изучены пока недостаточно.

Таким образом, совершенствование5 технологии »„¿ектроштавки окатшей к брикетов на основе глубокого и: /че,.ия механизма их плавления представляет собой актуальную задачу.

Цель работа:

- изучение физико-химических закономерностей процесса -плавленая металлизовакного сырья в шлако-металлической ванне;

- изучение влияния состава металлизовакного сырья и шлаковой ванны "ч. скорость плавления окатышей и брикетов. Получение аналитической зависимости времени плаыаьня единичного окатыша от различных факторов;

- исследование поведения углерода при плавлении металла-зовакных материалов;

- разработка для условий Нигерии оптимальной технологии плавки, обеспечивающей улучшение технико-экономических показателей работы дуговых печей.

Научная новизна. На основе экспериментальных данных установлена зависимость скорости шшвления «еталлизованных мате- . .ри;1лов от их состава в широком интервале изменения окислен-ности шлако-металлической ванны. Получено уравнение для определения времени нлавления единичного окатыша в системе металл-шлак. Предложен механизм плавления металлиэованных брикетов и окатышей с высоким содержанием сажистого углерода. Показано, что в условиях шишки металлизованного снрья содержание ^тло-' рода в расплаве моюзт в значительной степени определяться процессом перераспределения его между металлом и шлаком.

Практичная значимость и реализация •результатор щботн. Разработана оптимальная технология электроплавки стали с

г

использованием в шихто совместно лома, окатышей и брикетов. При этом окисленность шлака но ходу шивки предлагается

дарчать т уровни, "^'»с'мчитщом н.нИо.чьщун скорость нтшп»'-нпч метплидчпплтпи тторимои. ГачрчЛоташ магАглнглчжгглн »'од(».иь н И|'ГГ|1'!Д!!Л1 рпечитц на ЭЫ, которгм моинт Л«**» ь ¡'си.. т. уг-санз лдя апч'омпч«члция пронесся ячоктроплгски »■•"•т.'^;т-

1!01Ч> С1<рЬЯ.

Достои'эрносп. и и;ии'*|!осп. чочуч<?пннх ^¡»ультптчн чиьаялсь большем оФьорон лаборатории* исюи'лшчиггй « ироичм-

ЛОИИЫХ Л^ИНИХг СОИр"К»ЧИ!11М»| М'! ГОДШ'И Я11.Ч.»т И ИГ.ЮЛЬЗП.-ШШ'ГИ

мтслительной ТЕХНИКИ ДАЧ оорнЛотик Л'интх.

0Й*вМ И СТОУКТУ1И ШЗОТЦ. ДйОС«рТ:1«НлШ1.ЧЯ ГП Г<КН01>Я»»14

на страниц^*, состоит из ияэдвния, чотир«* глан, п тлмчения, списка литсратури 112 наименований, нриловдний, содержит таблиц,. рисунков.

ШйДШШй» Опкомкм» солеродов рч<1отн ияло№Мп» п 2 ста-идх.

УиТГиДИКА Ш.ЛВДиШШ

В кячосИ'й объекта меелчдонглия йили енбракн 9 партий различии* по елстаау «каипей, изготовленных ид. западе Ол'.и-С. 7 партей скатдае? и одна шртга металл;ткашшх брикетов нро-изродстья'-ЛГ^ /Нкгер-ш/. Беи образин нзгот« >,зя>зн;; и о способу »МЮКЕХп^ Оостав ?|.-К0Т0риг исслчдучмнк окатилой И брикетов представлен в таблице 1.

Изг.ензп"^ сосгача и микроструктур; могаллизоиашшх матз-риалос тучагл по ходу их нагрела в шлучо-металлнчоской ванна до темпоратури плавления в печи сопротивления Тяммана .

•о

Таблица 1

Химический состав металливованиых окатышей к брикетов, Я масс

Завод-кзготовитель I ? £ I { щго3 1 ! ! !СаО !Ф 1РеО/Собщ

ОЭЫК 0.7 71,6 88,2 3,75 - 0,08 81,1 28,4

— * • 1Д 80, С 90,5 3,97 - 0,18 89,0 11,7

- " - 2,8 81,0 89,6 3,90 - 0,12 90,4 4,5

0,? 78,7 90,3 3,33 0,69 2,18 87,2 20,2

* - н — м 79,0 Й1,0 3,47 0,72 1,93 86,8 12,4

II 2,8 78,3 83,8 3,56 0,75 2,23 93,4 2,5

* - /МБ/ 2,5 82,0 08,4 3,56 0,74 2,25 92,7 ЗД

Ф - степень иотаяливацки; ЫБ - ыетаддлэованные брякать.

В опытах исиольаовали специально подготовленный шлак состава: 5С# СаО, ЪЬ% ЛО^ и 15? Д^з» Нагретые образцы извлекали из печи, охлаждали в воде, а затем разрезал» на две части. Одну половину анализировали на углерод на установке фирмы "¿ЕСсГ, а другую подвергали металлографическому изучению на микроскопе

При исследовании влияния различных факторов на скорость плавления металлизованных материалов использовал^, окатытд дка-матром('7.....15) ЛО"^ м.массой 4,.,Я г ж специально вырезшшце 1:ускв брикета соответствующего размера. Температура ваннк -1550....1620 °С. Окясленность илака изменяли за счет добавок

Изучавдэ поведения углерода по ходу плавки металлизовая-наго сырья проводили методом отбора проб металла и илака,а также путем-смешения железо-углеродистого расплава с у ■ "ким

¡маком. При этом изменение состава ванны по ходу ллагки контролировав ч при помощи датчиков измерения активности кислорода ^ металле.

Всо види статистической обработки данных вшюлнвнч па персональном компьютера тиля "/ЙМ".

МЕХАНИЗМ ШВЛЫМЯ ШТШМЗОВАНШХ ОКАТШШЙ И БГИККТОВ

в СИСТЕаЕ шзталт-шлак

В результате исследования состава и микроструктур« метал-т лизованных материалов установлено, что, если в исходном брикете углерод я друтив составлявшие структуры /феррит, цементит, вюстит и пустая аородг/ равномерно распределяются по сечению образца, то в окатышах содержание углерода увеличивается от центра к поверхности. Причем на глубине до 1 мм от поверхности концентрация углерода можот превысить его содержание в центре в 2...3 раза, что может бытт. связано с осадцением углерода на окатынак по ходу их прямого восстановления в иахтннх печах.

3 продессз нагрева мвталлизсваяных материалов в резуль- ' тате восстановления оксидов железа углеродом содержание взаимодействующих веществ в образцах уменьшатся. Обнаружено, что в центре скатшей. я на расстоянии от поверхности брикетов, соизмеримым с радиусом окатыиа, уменьшение содержания углерода протекает'достаточно быстро /ряс.1а/.В центре мдталлизовал-ннх брикетов, где скорость нагрева сравнительно мала, было обнаружено разделение процессов восстановления Г'е^О^ и вюсти-та /рис.16/.

Б результате ьосстшюышния оксидов железа количистьо иниитчзской матраци постепенна увбдичишшгся. При »том иро-

парораспределение составляющих структуры. Ноыегадличо-скио чистки укрупняются и при достижении тишюратурц 1230 -- °С подпла&даотся. При дальнейшем нагрела образца ивд-кио ьчлючйния приойротаиг глобулярную форму м перемещаются к границ« 'со шлаковой ванной, в результата чего к моменту полного расплавления окатша иди брикета центральная в о на щ-л;;-гичвскв ни содержит оксидны* включений.

Таким образом, к моменту расплавлен«! окатиши и бршшти проторпошшг чзмшшния как структурные, так а по химическому с ос, так/, что ?ижно учитывать при описания шхашзыа их плавления,

Енло устиновльно, что процесс ишвлвниа високоуглеродис-

окнтшьй существенно отличается от иэвоспю-и в литература. Б то время, ког\п:> низко- и среднвутлероднст^» окатыши после попадания в ¡.ишу достаточно бистро погружается в объем и..тстп, юцсолоуглсфоднстиэ окатиши, наоборот, большую часть времени свояго плнапйтш находятся на поверхности шлака, идо условии аоплопзрвдачи хужо, чем в обгыш. Сажистый углерод .ча поверхности ок;лтша приводит к ухудшении ого гмачквпемост^ илакоаны раоида.юм, в сгнзи о чем нагрев прох^каэт без сущсст-гкншого катнения ндешнвй Форш и размера. К коменту погружать! в обгем шлака нисохоугларадкстиа сканыш уже достаточно чочо1ао нрогроти.и их окончательное расплавление наступает достаточно бистро.

В отлична от метиллиэовакниэ орикети при ьопада-

н«и в ванну бистро пироходит к граница раздала цдак~ус:адл,

Изменение содержания углерода в маташмзованных материалах по мере их нагрева в системе металя--илах

С,,,* 2,0

1,5 1.0 0,5

с

РисД

ас

гди и протекает их шишыша. Ого связано с таи, чти иямгмк-и. брикетов /5. ..5,Ь>10'\г/м^) вине, чем у шлака, но мош.ао плотности металлического расплава. За счет глубокого раскисания брикетов н ванне выделяющийся газ (СО) обеспечивает достаточно «нергичноо перемешивание системы, что увеличивает '»ш-ы -передачу к шихте, Поэтом/, хотя средней вр«мя плавления метал лнзовнншпс брикетов достаточно високое^ЗООе} , удшгьи.чя скорость их плавления вше, чем у окатшой.

Таким образом, установлено, что механизм плаын. ния ■ лизовашшх материалов определяется как физическими сволстиаи-:, так и химическим составом. Скорость их ппаьлакня в сошхо--мотадлической вянно зависит от многих факторов, в г сл.- чи»:л« температуры и состаш плавильной ванни, состава и нзм"1« са-мвх окнтшаЦ, а также моцнооте гшромвшшинг.н ьзшш.

Б отсутствии продувки газообразном кислородом ларьмсхмша-пио вашш обеспечивается вцделониом гаяа (СО^, образующегося ь результате восстановления оксидов железа как п твердой михтв, так и в плавильной ьашш» Следовательно, мощность в«рч.чуца1л-имя ьаини зависит от нигвнсивчости газоыдалонин, что ь сьо:-.> очередь определяется содержание« реагврувдих «одость ~ углородь и оксидов холоза - ь системе шихта-шлак-иеталл.

На озиово результатов исследования методом шамц/лвлн;'". пкегшрпшнта получена алалмтп-ческая зависимость. для онродом-.

1ШП ПрВШНЬ 11ДЯ11 «ШИ^/ЛкгТаЛЛИЗОтШШХ «.ЧУирячЯОИ СО П<гДКЗ»

отчаиойетрвчиостй СГоО/С^ ) ьшев мэсти. Тлкме окптшо сост и -л.чпт со.«1» 70 % всего промышленного ирпцаьедптна ютчлаэоьпн-1)ОГО сьрья.

и

t' »7, > t* i• i (*v-4>>»a,£-ec0 viiii -i, 12»i. i * D /1/

1 I «i*-' -1j 1 " ■ i i.fi, l'C;

'¡'••i f ■ i • • t * i!:•••.) м О » ж». /■; С - . 'X4>(.v:;H I.. уi'.'p .( Ь «ЖЧТЬ"':1»,

ii •- o-41'i'.v 1 f. ••> «илч;

J-* - Г": l. Г'"'? «■ M;T]:»1 Ш^СГ»! CO': r ifi'l -1 Tf> П i

j.) - J' '.■."■ л I !, f Г

',:.< , : M-v-i .'■( i\' rJ|';iTj"j', TlO ii,";f.u О''

>•••• ч..... к ICJJ !!{•» ГГ'ЧЛИ <«'IIIM ТОИШ [.'.'iryrfj И CXftU!'!lil ClvX>»Ot.'.U(-.« -

•МОСТИ, li-i >•»(•..".I'lllhfiOruH С )|>ОТ,П<Н!И<1Ч ОКйСЛеНЧссТ» И '/|'.«0!>-мн-тл япг«.«, <:oi'.nf.x-i!iw в оуптмвах углерода и разшрч okuim-

aw i,r<y'i «кч voxaim:»wi влияния ятах п-чрок-цкт на и'«'|»ь;ц.

1ПИ> П»-Ч'.ц V.1V'\ ' !,ич;с :«№« КЯГ»»рнЛЛйВ ГГ{ ОВПДЫШ ДОГП'ПШТЧИЫШв

WCCVil(.»«1l-V-', »' KOIOj Ч< иптортлы НЧрЬИрОПОИИЛ -Ьзкт^роп ."¡или <:у'4'.,'.'ТГ\<1ик') t-\c: ■ if-'уч.

Нч 1 :v..п!1-.'.стп!'л>1нч .Tin.tciivocrb аджмони плавления ini-..х <гг е.-'а-ппиеяйч Ге0ок/Со,с. Ьидко, что ли—

и№1ны-:о<? PfvMi кг.-'!ОГ мое: •• прл ствхиомотря'юсксм соотношвни-! концрмр.чнмй отеида дечепа и углерода /равным о/. Это обусловлено wcoroi» и^т'гксивиость» газосыдоления из окатав»1, вмэм-доодгй гиг ргично-э в^отагиьяЕие ванны. С увеличением степени пчет'.'хио'.'пт (чг»чог.1п ичтон-";пьяость газониделошш и я «жчтшой

!<••.. чсо npur-оягг к уменьшению м^юг.ти ««{.емн-совант! я*>тш и. г'т;1,! ;товг;и;ь), к у»-,оличвчвю промоин пляяленип, ¡■г ■ «•••я.ясч-'-нип »той зпвиекмоета условно разделим ось

г

. Ишененив времени плавления металлизованных окатшей , в вавнскмостн от степени стехиоматричности их состава

(Гв0оЛк)

Т,с

ВО

60

40

' 20

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 у

ь ' \ 1 v 1 1 1 1 1 1 1 1 1 /

¿1 \о vi 1 1 1 ! 1 1 1 1 1

11 1 1 У ' 1 и, Г1

1 1 / Ч 1 | Ж 1 1 1 1 \ff\l

10

15 20 25 Ге0ок/С,

ск

Jw.jp

- условные обозначения режимов килевая вадау. Ряс.2

абсцисс на пять участков, соответствуют« определенный составам окатилей. Участок 1 соответствует составам ьнсокоугли-родиотнх окатышей с повьшшшм содержанием сажистого углиродл. Нагрев и плавление таких окатишей протешет, в осноьиом, на поверхности шлака, где условия теплотередачи хуже, чем в объеме.

Второй участок характеризуется повышением илтансишгооти перемешивания ванны за счет газоведеления, в результате чего время плавления уменьшается, г 1а третьем участке происходит снижение интенсивности газоввделения из окатышей. Важно огто-' тить, что существует такой интервал составов, характеризуемый малой интенсивностью гаэовыдоления, кот'да пузыри газа задерживаются у поверхности окатшча, блокируя при атом процесс теплоподвода к шихта. При более низко}' интенсивности гааовн-деления /участок 4/ уменьшается толщина блокирухщедо. слоя газа, что приводит к некоторому снижению времени плавления.

Участок 5 характеризуется повышенным содержанием оксидов железа, расплавление которых лимитирует процесс плавления самого окатыша.

Таким образом, экспериментально установлено, что состав металлизованных материалов в значительной мере определяет условия теплообмена между шихтой и плавильной ванной и, следовательно, скорость плавленая окатышей.

Результаты исследований показывают, что скорость плавления онатышей и брикетов можно регулировать также за счет изменения состава шлака, в частности его окисленности. Было установлено, что повышение окисленности шлака приводит к

M

iUiWHiiií окисленном« iuhk« на ши.роеч^ jH^Mi'Mw) моталлнйокшицх ьчиоричлов

1- васокоуглеродкстне йрмксги iV»Oö/Cf; = 3,!

2- сргдкеуглйролис.тго окати;.м Гч,Ч> /Сок - t.,tí

3- высоко/глерод.'.стие окатиш PúO УС - 3,1

4- низкоуглгродисгш окатгап l't>0 /{; 12,4

Гис.З

.-|ЖЧ|М."|1.п Щ СИИХиПпе 1-|:»'Л)Кй КОД««^ |Н'Я (««••¿К<>у1"1*-| ОЛ «'.*«» н'1 ¡к.т-рхнслли йинка, ь {мэуит.чт* чиго (♦к»>|«.с-и. а*

^.ОМЧНЬЧИ'ГС» /|М(>' . |фЦ№!1 З/, '1;:К01' (Я» .V[..IК 1 р {•К0|Л)«Я'Й ИЛ'НЛОИИ;! (Иннруздн Л.1И г>!('01(Гр^'П II? ! 1)1-

брине/!. с /[1 я ]/. 11):,1 атом :лг);п'мал1.нуя скоропь ишьлспь1!: йкчот 1>«..то «ри тгшо'| скисд*1'Нов1И кля «•••«, когор.чн «»"«»еии'Ш'.ч-

»••г УЛнАаЛЮ ЭНОрГГЧИОв ШрЫ.ЧШИЧНИП НСННМ. 1шъ ЯГС'Ч К.М1.1ЙН •

»Гац:ы Г «О в ичакн капотш вннны порохсдит п №»снн-нииш, что снижает к<»э4*| шшонт тнплоинр'ллчи, ь ^.ру.ьтотв «*!••> «• шшитда:« нюг-ь ».иниг.

,'! III Ср-иШвуГДародцсГЫХ 0<СГ.ГН:!вЙ ую ,Ц 1«НИ(> СК'>1>>,;|М Шг.И-лиып '.«.I счот шмланснйн о;с.н;л<;ииос;н ам гл <5ч»,.> ноаиачмт^ль-¡•(.ц А киши 21. Это свямано с пом, что опр^/иотщим прои>«г:<*„ч ь является ыии>лен»о газя из самого пкятш». Ушнышнш скорости плаал«кая д>ш ниакоутлоредмс?нх окчтишей /кригаа -1/ происходит в сглзи с увеличением блокирушцого до&гтпип

«ся газов но паре интвнсяфикааил процесса окисдрпкн

утлнпоца.

Из получению. разультатои елйлу&т, ч-о дда каждого сотам скат1«1,'«>8. я орикотоп существует оптш.ггтакч». содорчаппа оО п ли;« котором скорость ах плашь.имя на;;бо.лм;-.г;, Хяким образом установлено, что скорость плаединил штпл-лазоаннних матвриалов по многом определяется условном протекании процосеа оккслонаа углерода как внутри окатшчй, гак а н жидкой ишако-иаталличоской ванне.

ИОВШШМ УГЛЕРОДА ПРИ ШШШЩШ ЖГАЛЛШОВАНШХ МАТЕРИАЛОВ

Поведение углерода в ишако-металдической ванне при плавлении шталлиэованкых материалов является весьма сложным процессом. Обезуглероживание самой шихты протекает одновременно с ее нагревом и расплавлением. Экспериментально установлено, что за время плавления окатышей и брикетов не весь углерод> находящийся в швхте окисляется оксидам«!, железа. В работе показано, что степень завершенности процесса обезуглероживания тем меньше, чем быстрее происходит полное расплавление метая-лизованнрго окатша или брикета.

Остаточные углерод к ГеО перуходят в валку, где продолжается обезуглероживание. Однако не весь углерод попадает в металл, кьк следовало бы ожидать. Было обнаружено, что после загрузки в жидкий шлак первых окатышей, концентрации углерода в металле значктэльно ниже, чем должна была быть по расчету./ряо.4/. Недостахщий углерод перешел в шлаксвую ванну, что подтверждается результатами расчета материального баланса углерода с учетом его распределения между металлом и шлаком по формуле:

[С] ----—--/2/

+ Ь Ге0пл + .

100 100 '«'0К-ЧЛ

где С][л - остаточноа содержание углерода в окатышах в момент его полного расплавления, %; ■ Рем ~ содержание металлического железа в окатыше, %;

Ил.-.инчни!) соив|.*<тич у'''¡1ф.н;ч н ;><>!а>■ и* но хппу загру^л и ь'шприца им га •! паа; нат.их онй1 ьм:..г! н и

------1-----

1-- ук1п11н11м|)нт

2- р.;е;ч«т

2 4 « В '.»Чл

Влияний окислешюоти шлит на коэффициент распределена^ углерода 1:0у металлов и шлаком

I.

0,20

0,15 0,10 0,05

- О- Ск е- ил еншни-явлет ряси и ока" 'аво(; шей

-----

у Ж" т—

/

5 10 15 80 (Тв0},% Ри<..5

Р,,0,- с.у маркое содержание оксидов в окатшю за исключением

оксидов железа . .

Ге0113 - остагочноэ содержание Рв0 в окатыше в момент ого

расплавления, % ; мок ~ маоса расславленных окатышей, г ;

- масса шлака, г ; ¿, - коэффициент распределений углерода мевду металлом и шлаком .

Концентрация углерода в металле и ГеО в шлаке увеличивается по мере загрузки окатышей до тех пор, пока не превысят равновесиях значений, после чего начинается окисление углерода в жидкой ванне. При дальнейшей загруэке окатышей содержания реагирующих компонентов соответствовали равновесным значениям, расчятаннда для условий опытов /рис .4, пунктирная кривая/.

Таким образом, при плавлении металлизованншс материалов углерод распределяется между металлом а шлаком. Следовательно, для правильной оценки с оде ржано углерода в расплаве и управления его поведением во вре;ля электроплавки металлизо-ванного сырья,.необходимо знание коэффициента распределения углерода между металлом и шлаком.

Известно, что коэф£щуюнт распределения углорсда зависит от окисленности системы. Для определения этой зависимости были проведены специальные опыта, в которых момент достижении равновесия мевду металлом и шлаком фиксировали при установлении в металле постоянного значения активности кислорода»

Результаты опытое представлены на рис.5. Видно, что

\

увеличение концентрации /' « О в шлаке приводит к росту Koajif«-циента распределения углерода. Подученные паннин ингиохи согласуется с литературными .

С0М1ШСТВийАНШ МИОЛОГИИ элюрашвки СТАЛИ НА И-ГГАЛЛИЗОВАШЮЙ ШШ

Результаты исследований были использованы при ркзрабшкй технопогически* рекомендаций для электроилавки на металлизо&ак ном cüpbo. В качества базовой прочимая)' технологию выплавки стали на заводе "ASÍ" /Нигерия/, продстаьлящуюпя собой одношлп •• ковы И процесс с непрерывно»! загрузкой окатышей без накоплении твердой шихты в ванне. Доля металлизовинннх окатышей в шихте

составляет В0%, а температурный интервал плавок ..... 155G..,165ü°C.

В ходе плавки применяются как продувка газообразные кислородом,' так и введениа окисленных окатышей в ванну.

На базе экспериментальных данных разработана программа расчета на ЭВМ, моделируидая процессы завалки лома, непрерывней загрузки окатышей и брикетов, обезуглероживания ванны, изменения состава металла и шлака во время плавки в скачивания шлака .

Расчет периода плавления посгрооч на результатах статистической обработки промышленных данных. При известных массе и кажущейся плотности завалки, а также оптимальной мощности программа расчитывает, количество и температуру образующихся жидкого металла, и шлака в процессе плавления.

Зягруэку иеталлизованних материалов предусматривается начинать при образовании в печи жидкой ванны массой»составляющий не менее '¿Ь% от вместимости печи. При этом скорость загрузки определяется с учетом времени их плавления /см. уравнение 1/.

.<;е.;1(фчания ¿*-•'•<.врсила и ГэО и шише определяется иврио^чччок,, с уч-згом оголена »анер&сннооти процесса обвв^глер'•жипаик» вну • три ок«'П(щ(;.г1 к моменту их расплааченин.

Проверка адекватности программы показала хорошее совиадо-ние расчетных содерханий углерода л ГеО по прилч 1 маски с результатами экспериментов, как лабораторных, так и нр:лнт>яшьл, Газр4ботнную программу предлагается исиользовать для питона--тизаяин процесса электроплаьки на мегалли^овашю!« сырье,

С учетом результатов лроводешшх исследований, и частности, бозможиости сокрачиния времени плавки за счет использования п ишхте моталлчзованных брикетов, уменьшения расхода окислителей и газообразного кислорода на создгшиэ перемешивания важш, а также расхода других материалов, бил проведен технико-экономический анализ работн эавода "АХ". Било получено, что оптимальная доля металлам оранных материалов в юиут:, составляет 70Я, в отличие от 80^ базовых. Однако, с ум.-том дефицита стального лот в. Нигерии и возможности ухудгаэнля ка^еп'-' стали с увеличением доли лома, целесообразно соурмыть базовую долю учтая';иэонаш. -го сырья в кихте. При этом оптимальный состав шихтн долгой включать 24% стального лома, 30!? металлпзоЕанн''.1: брикетов и Ж* окатшей, чтс обеспечит снижение себестоимости стали на 7,5?.

ШИВ Б1В0ДЬ1

1. Проведен анализ изменения, состпиа и тшростр/ктуры мо-тахтязоваяного сырья при нагрево в системе металл-шлак. Установлено, что к моменту полного расплавления о.сатша ила брикета происходит перераспределение составляющих их структуры. Обнаружено поэтапное восстановление оксидов келеза углеродом в

металлизованных брикетах.

2. Экспериментально изучен механизм плавления моталлизо-ванннх окатншэй и брикетов с различными аодерчаниями углерода. Установлено, что о увеличением концентряции углерода/ и соответственно содержания салистого углерода на поверхности/ происходит уменьшение времени пребывания окатышей в объеме шла»', обусловленное ухудшением их смачиваемости шлаком. Скорость плавления высокоуглеродистых окатышей ншга, чем у других.

3. Проведено детальное, исследование механизма плавления металлизованных брикетов. Установлено, что в отличие от окатышей, брикеты из-за относительно высокой плотности при попадании в ванну быстро переходит к границе раздела шлак-металл, где и протекает плавление. За счет глубокого расположения бря-

• кетов выделяющийся из них газ (Со) обеспечивает достаточно энергичное перемешивание ванны, что приводит к увеличению скорости плавления шихты.

4. На основа результатов исследования методом планирования эксперимента получена аналитическая зависимость для' определения времени плавления металлизованных материалов. Показано, что время плавления единичного окатыша уменьшается при увеличении температуры и степени стехиометричности его состава, но увеличивается с увеличением окислэнности и основности шлака, размера окатышей и содержания в них углерода.

5. Экспериментально выявлены оптимальные условия для повышения скорости плавления металлизованного сырья. Установлено, что максимальная скорость плавления может быть достигнута при создании достаточно энергичного перемешивания плавильной вашш без образования пенистого шлака. Такие условия, обеспетнаются

пра использовании для плавки окатышей, с соотношением кондентра-г^г^

оптшальной окисленноста шлака.

6. На основе экспериментальных данных выявлены особенности доведения углерода в шлако-мвталлжчвской ванне при загрузка и плавлении металлизованного сырья. Показано, что для правильной оценка содержания углерода в металле ж управления процессом его окисления во время плавки необходимо учитывать распределение углерода ыоаду металлом ж шлаком.

7. На основе полученных экспериментальных результатов даны рекомедацнн по совершенствованию технологии электроплавки стали на мэталлизовалном сырье. Разработана математическая модель х программа расчета на ЭВМ, которая может быть использована для автоматизации процесса плавки. Дет условий завода ,

/Нигерия'' предложен оптимальный состав вшхты, включапций 20% стального лома, 30$ металлизованных брикетов а 00% окатышей, чтр обеспечит снижение себестоимости стали на 7,5/6.

Основное содержание диссертации отражено в следующих опубликованных работах:

1. Чуквулебе Б.О., Мекделев В.А., Григорян В.А. Изменение микрострктуры металлизованных брикетов в процессе их нагрева. //Изв. вузов. Черная металлургия//-!991. ЛИ. с.95...96.

2. Чуквулебе Б.О., Меяделев В.А., Григорян ^.А. Влияние окисленноста шлака на скорость плавления металлизованных материалов. //Изв. вузов. Черная металлургия//. -1992. #1.

углерода к ^еО, близким к стехиометрическому, а также созданием

с.115.