автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Совершенствование технологии совмещенных процессов при использовании металлизованных окатышей в сверхмощной дуговой сталеплавильной печи

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ПАДЕРИН Павел Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СОВМЕЩЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИЙ МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ОКАТЫШЕЙ В СВЕРХМОЩНОЙ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

05.14,04 — Промышленная теплоэнергетика 05.16.02 —Металлургия черных металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 199 2

Работа выполнена в Белорусской государственной политехнической академии,

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

гиыошолшшй в.и.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

СМСШЯРШО В.Д.,

кандидат технических наук, доцент МАЛЕВИЧ Ю.А.

Ведущее предприятие - Белорусский металлургический завод , (р. Жлобин).

• Защита диссертации состоится "30" июня 1992 года в "10" часов на заседании специализированного совета К 056.02.09 при Белорусской государственной политехнической академии по адресу? 220027, г,Минск, пр. Ф.Скориш, 65, корп. 2, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской государственной политехнической академии.

Автореферат разослан сЛ1£иЛ!1~ 1992г,

Ученый секретарь специализированного совета ^у р-

кандидат техн. наук, доцент А.Д.КАЧАН

©Белорусская государственная политехническая академия,1992

0В11ЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ

Актуальность. Современные сверхмощные дуговые сталеплавильные печи, работающие синхронно с установками внепенИоп обработки мзт&лла и непрерывной разливхш стали, позволяют получать качествен-ше стали при относительно небольших расходах энергии. В электросталеплавильном производстве к настоящему времени сформировалась концепция технологии высшего уровня. Эта концепция предполагает решение двух основных задач: повышение производительности и оптимизации энергопотребления. Сверхмощная дуговая печь используется как высокопроизводительны!! агрегат для выплавки и первичного окислительного рафинирования полупродукта. Использование иеталлизованных окатшей приводит к работе по специфическим энерготехнологическим рекимам. На Белорусском металлургическом заводе технология выплавки полупродукта в 100 т сверхмощной дугевой печи включает непрерывную загрузку металлизованннх окатыше» на жидкий металл, плавлеше окатышей, соЕмев;енное с: окислительным рафинированием металлической ванны. Важнейией технологической задачей является синхронизация процессов непрерывной загрузки окатышей и их плавление с достижением прогнозируемой температуры металлической ванны переменной массы. Вдуванием кислорода в гглдкий металл при непрерывно!! загрузке метал-. лизоЕанных окатышей обеспечивается совмеа;ение процесса плавления окатышей с процессом окислительного рафинирования металлической ванны переменной массы. Это не противоречит требованиям технологии высшего уровня, так как окислительное рафинирование металла не выделяется в самостоятельннй технологический период и не приводит к потери производительности печи. Одновременно с плавлением окатышей происходит обезуглероживание, дефосфорация и дегазации жидкого металла. Физико-химическое моделирование этих процессов и разработка оптимальных вариантов энерготехнологнческих редисов являются акту-

альндаи задачами теории я технологии плавки в сверхкоидлк дуговцх сталеплавильных печах.

Работа выполнялась в рамках республиканской научно-производственной программы 71.02.р"Энергос£>'ережениеи, утвержденной Советом Министров БССР в 1%0г.

Цель работы; решение актуальных: научно-технических задач: * совмещение процессов окислительного рафинирования металлической ван-¡ш переменной массы с процессами загрузки и плавления металлизован-ных окатышей, совершенствование энерготехнологических процессов в дуговых печах сверхвысокой мощности.

Научная новизна работы заключается в: разработке.физико-химических моделей обезуглероживания и дефосфо-рации металлической ванны переменной массы;

разработке модели энзрготехнологичесгшх процессов загрузки-плавле-<

ния металлизованных окатышей и окислительного рафинирования металла в сверхмоирюй дуговой сталеплавильной печи.

Практичзская значимость работы. На основе анализа данных опытных плавок разработаны рациональные варианты ннерготехнологических процессов периода непрерывной загрузки металлизованных окатышей в дуговую печь. Уравнения модели позволяют по выбранному варианту онерготехнологического процесса рассчитывать и прогнозировать температуру металлической ванны в период загрузки окатышей.

Физико-химические модели и экспериментально установленные кинетические константы процессов обезуглероживания гг дефосфорацип металлической ванны переменной массы позволяют определять 'условия осуществления процессов окислительного рафинирования металла в относительно короткий период непрерывной загрузки окатышей. Теоретические и практические результаты диссертационной работы могут быть использованы на электрометаллургических заводах,применяющих технологию непрерывной загрузки металлизованных окатшчей в сверхиопиые дуговые сталеплавильные печи, о

На заиигу выносятся результат исследования совмещенных технологических процессов плавления ыеталлизованных окатышей и окислительного рафинирования металлической панны в 100т сверхмощной дуговой печи:

физико-химические модели обезуглероживания и дефосфорации металлической ванны переменной массы применительно к периоду непрерывной загрузли окагшлей в сверхмощную дуговую сталеплавильную печь;

модель энерготехнологических процессов загрузки-плавления окатышей с регулированием температуры жидкого металла в печи;

рационалыше варианты энерготехнологических процессов периода непрерывной загрузки металлизованннх окатышей в сверхмощную дуговую сталеплавильную печь.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы долояены и обсуждены на X Всесоюзной конференции"Физико-хи1Я1ческие основы металлургических процессов"/Москва,1991г.,Институт металлургии AJI СССР/.

Публикации. По теме диссертации опубликована статья в журнале "Известия высших учебных заведений.Энергетика",три статьи депонированы во Всесоюзном институте научной и технической информации.

Объем работы.' Диссертационная работа состоит из введения,5 глап, выводов, изложена на 100 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 17 рисунков, список использованной литературы из 61 наименования.

ПОСТАНОВИ ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ PABOTIÍ На основе анализа современного состояния технологии выплавки стали в сверхмощных дуговых печах в стране и за рубежом в работе были поставлены следующие задачи:

I. Экспериментально изучить возможности совмещения технологических процессов непрерывной загрузки и плавления огсатыпей с процессами окислительного рафинирования металлической ванны переменной массы с тем, чтобы совмещение таких процессов удовлетворяло требованиям технологии въгаието уровня в сзор-смстдных дуговых стале-

плавильных печах.

2. На огытшх плавках в 100 т сверхмощных дуговых сталеплавильных печах: Белорусского металлургического завода изучить закономерности процессов окислительного рафинирования '/обезуглероживания и дефосфорацяи/ металлической ванны непрерывно увеличивающейся массы, которне реализуются в период непрерывной загрузки металлизованных окатышей. Разработать физико-химические модели процессов обезуглероживания и дефэсфорации металлической ванны переменной массы, установить кинетические константы в уравнениях моделей и .их зависимости от технологических параметров плавки /расхода кислорода, начальной массы металла и скорости загрузки окатшей, ■ ослогности и окисленности алака и др./. •

3. Изучить энерготехнологические процессы нагрева и плавления окатшей при их непрерывной загрузке в 100 т дуговую печь. Разработать модель энерготехнологических процессов ззгрузки-плавле ыш мёталлизованных окатышей, совмещенных с процессами окислительного рафинирования металлической ванны переменной массы.

4. Предложить рагцональнкэ варианты энерготехнологических режимов плавки для периода загрузки окатышей, совмещенного с окислительным рафинированием расплава, удовлетворяющие требованиям технологии высшего уровня для 100 т свбршощой дуговой сталеплавильной печи.

. ФИЖО-ХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ВАННЫ ПЕРЕМЁНН0Й МАССЫ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПЛАВКЕ В СВЕРХМОЩНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ

Современная технология'выплавки стали в сверхмощных дуговьк печах с использованием мёталлизованных окатшей включает предварительное расплавление шихты начальной массы и непрерывную заг-

рузку на жидки?! металл мегаллизоваш1кх окатыией. Для ускорения плавления пихты, окатышей и окислительного рафинирования ванны в .жидкий металл вдувают газообразный кислород. Mowho выделить следующие особенности поведения углерода при совмещении процессов загрузки и плавления онатшсой с процессами окислительного рафинирования металлической ванны:

непрерывное разбавление концентрации углерода в жидком металл? за счет увеличения массы расплава;

непрерывное науглероживание металла углеродом, содержащимся в окатышах;

обезуглероживание металлической ванны переменной массы. В разработанной физико-химической модели процесса обезуглероживания металлической ванны учтены зти особенности. При относительно высоких концентрациях углерода /выше критической концентрации/ скорость обезуглероживания определяется скоростью подвода кислорода. Общая скорость изменения содержания углерода получена алгебраическим суммированием скоростей обезуглероживания расплава переменной массы, разбавления концентрации углерода и науглероживания металла углеродом, содержащимся в онатшах:

dccj _ ¿AQOfrtioi ccjm еаиСокП1 я/

d<t ~ m0+mr mo+rtrt mo+rfii'

Интегрирование этого уравнения позволяет получить концентрацию углерода как функцию времени совмещенных процессов обезуглероживания металлической ваннн и.плавления окатшпей:

ССЗ=(СС1о^+€окС«пт=сme+ HIT) . т

Сочетание разных скоростей увеличения массы жидкого металла / П1) /, условий науглероживания металла окатышами / O^^iJ. If со скоростями подвода кислорода / П0г / может приводить к различному поведении концентрации углерода в металлической ванне посто-

янно увеличивавшейся массы. Уравнениз /2/ предполагав? криволинейную ¡зависимость концентрации углерода от времени процесса. В предельном случае, если окатыши не науглероживают металл /£«,=0 или С«* *=0/ и не производится продувка металла кислородом /X\0l'-OJ уравнение /2/ упрощается и описывает только разбавление концентрации углерода за счет увеличения массы жидкого металла.

При низких концентрациях углерода /ниже критической концентрации/ скорость обезуглероживания зависит от концентрации углерода. Физико-химическая модель поведения углерода в этом периоде описана кинетическим уравнением

&S?frc)-[c3p) rom _ бжСокт /3/

Интегрирование этого уравнения позволяет выразить концентрацию углерода как функции времени второго периода окислительного процесса • |v 1Ц5 у

... {С}Р , /г.1 / m» \ т /4/

1J" m*a.s? mvfic5s /Wrtrc]

Из равенства скоростей процесса обезуглероживания в первом и втором периодах выявляется величина критической концентрации углерода

Уравнения физико-химической модели процесса обезуглероживания металлической ванны переменной массы включают величину минимальной равновесной концентрации углерода в металле £ С] .' Термодинамический анализ и расчеты пределов обезуглероживания показали, что минимальная равновесная концентрация углерода в расплаве железо-углерод находится в пределах от 0,020?^ до 0,010?».

Выполнен анализ результатов обезуглероживания на опытных плавках в 100 т дуговой г.ечи Белорусского металлургического заво-6

да. Технологические параметры планок приведены в табл. I.

ТаблицаГ

Технологические параметры опытных плавок в 100т дуговой печи

К? ГПо т СС] боя

плавок КГ КГ/С м*/с %

I 62000 19,35 0,306 1,0 0,654

2 60688 25,15 0,347 0,7 0,541

3 43370 25,2 0,330 1,16 0,422

4 59890 21,41 0,291 1,53 0,308

5 08150 13,78 0,204 0,73 0,353

6 49760 23,4 0,383 0,80 0,538

7 42400 24,11 0,206 1,03 0,480

8 59450 10,93 0,287 0,93 0,483

6«= °И83

При обработке экспериментальных данных по уравнениям физико-химической модели процесса обезуглероживания приняли,что коэффициент использования кислорода на окисление углерода равен

^ =0,92. Установлены значения коэффициента усвоения металлом углерода, содержащегося в окатышах £0ц . Величины этого коэффициента на каждой опытной плавке приведены в табл. I. Среднее значение этого коэффициента оказалось рашмм £0„ - 0,433. Опытные данные окисления углерода при низких концентрациях позволили оценить кинетическую константу обезуглероживания

&5 = 8 - 0,022 м3/с . /б/

Уравнения физико-химической модели обезуглероживания металлической ванта переменной массы и установленные на опнтшк плавках кинетические константы процесса позволяют рассчитывать время достижения заданной концентрации углерода в металле при известных

технологических параметрах плавки: скорости увеличения массы жидкого металла / П) /, скорости подвода кислорода / / и начальной концентрации углерода в металле / [C]Q / <Г (ГСЗо-ГСЗ)|П0

гш^-е^СвкЖ+гс]^ ' /7/

Продолжительность второго периода обезуглероживания от критической до заданной концентрации углерода можно оценить по уравнениям

где

Л б«кСокт+г$[с)р

D=—' /9/

Расчеты показали, что наблюдается удовлетворительное соответствие между"фактическим временем технологического процесса на опытных плавках в 100 т дуговой печи и временем, рассчитанным по физико-химической модели обезуглероживания металлической ванны переменной массы.

МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПРОЦЕССА ДВЗЮСФО РАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ВАННЫ ПЕРЕМЕННОЙ МАССЫ '

Выплавка жидкого полупродукта в сверхмощных дуговых сталеплавильных печах включает дефосфорацию расплава, так как эта технологическая операция не может быть выполнена при ковшевом рафинировании металла. На Белорусском металлургическом заводе электродуговые печи используют как агрегаты для расплавления шихты и-первичного окислительного рафинирования /дефосфорации/ расплава. При выплавке кордовой стали в качестве основного шихтового материала используют ыеталлизованнне окатыши, которые непрерывно загружают в печь до достижения заданной массы расплава /120 - 130 г/. Поиски путей повышения производительности печи привели к совмещению про-

цэссов загрузки и плавления окатышей с процессом окислительного рафинирования расплава. Особую актуальность приобрела задача глубокого рафинирования /дефосфорацш/ расплава в относительно короткий промежуток времени пребывания жидкого металла в печи. Решение- этой задачи включает разработку физико-химической модели поведения фосфора в металлической ванне переменной массы при окислительном рафинировании металла. Укажем на следующие особенности поведения фосфора в металле при окислительном рафинировании металлической ванны переменной массы, совмещенном с процессом загрузки и плавления- окатышей:

непрерывное разбавление концентрации фосфора в жидком металле за счет увеличения массы расплава;

внесение в расплав фосфора, содержащегося в иета-чтзованннх окатышах;

дефосфорация жидкого металла при непрерывном увеличении его массы.

Приняв, что дефосфорация расплава постоянной массы описывается кинетическими уравнениями

£Р1=1РЗр+(1Р5о-ЧРЗр)е /и/ "

и учитывая указанные выше особенности поведения фосфора в металлической ванне переменной массы, разработали физико-химическую модель процесса окислительной дефосфорации применительно к технологии выплавки полупродукта в сверхмощной дуговой печи, включающей период непрерывной загрузки металлизованных окатышей. По этой модели поведение фосфора в металлической ванне переменной массы описывается уравнениями в дифференциальной форме

_ёШгг Ы-грЛ- ^«-ЕРА™ л,/

о

и в интегральной форме у со т

¿рЬУ + »л

/ ъьт^щ I т, \ * /тч/

1И~ /(т^Е) • /13/

Эти уравнения при № =0 упрощаются и после некоторых преобразований приводятся к уравнениям /ТО/ и /II/. В уравнения вводит равновесная концентрация фосфора в металле под окислительным шлаком. По составам■шлаков опытных плавок с использованием уравнений термодинамических моделей шлаков /регулярного ионного раствог ра и фазы с коллективизированными электронами/ рассчитали активности оксидов нелеза и. фосфора в окислительных шлаках, а затем по реакции

2[Р] + б(ГеО) (Р205) + 5[Ге] /14/

определили равновесные минимальные концентрации фосфора в жидком металле под окислительными шлаками. Равновесные расчетные концентрации фосфора в металле в конце окислительного процесса оказались равными 0,001 - 0,002^ мае. Использование уравнений физико-химической модели процесса дефосфорации для расчетов и прогнозирования поведения фосфора требует предварительного определения константы скорости ^ и реакционной поверхности 5 по данным опытных плавок. Поверхность реакционной зоны при "кипении" металла под пенистыми шлаками оценить трудно. Однако для установившихся условий процесса окислительного рафинирования можно принять, что реакционная поверхность "металл-шлак" будет практически постоянной. Поэтому за кинетическую константу процесса де--фосфорации приняли произведение ¿р5 с размерностью м3/с. Эти константы определили по результатам дефосфорации металла на опыт-нкх плавках из условия миншлума суммы .квадратов разностей концентраций фосфора в пробах и рассчитанных по уравнению /13/ физико-

химической подели процесса дефосфорации расплава переменной массы. Поиск оптимальных констант по уравнению /13/ выполнен нп

персональном компьютере Ш1 РС. Величины констант дефосфо рани и на опытных плавках приведены в табл. 2. Здось з:э приведены технологические параметры плавок, оказывающие влияние на процесс дефосфорацнн.

Г а б л и ц а 2

Кинетические константы дефссфорации металла и технологические параметры опытных плавок

I 0,00686 0,306 12,2 2,271

2 0,00639 0,347 9,51 2,341

3 0,00531 0,211 15,65 2,475

4 0,00367 0,206 12,39 2,25Э

5 0,00518 0,266 <3,31 2,009

6 0,0044а 0,268 13,4 1,964

7 0,00665 0,291 13,7 2,259

а 0,00394- 0,204. 13,5 2,055

Сравнение показывает, что ка-кдая опытная плавка имеет свою кинетическую константу дефос^орации. Это позволило предположить, что кинетическая константа де$ос}ю рации зависит от технологических параметров процесса: основности и стслеиностн шлака и скорости подвода кислорода.

Анализ опытных данных /см. табл.2/ и их обработка позволила установить статистическую зависимость между кинетической константой' дефосфорации / /¡(5 /, скоростью подвода кислорода / /, основностью / В / шлака и концентрацией оксидов железа в шлакё /РеО/

#р5 /[В-(ГеО)1=- 7,42 юЛ 1,0176 10"3УОд /15/

с коэффициентом корреляции Г = 0,97.

Рас.тод кислорода на окисление мал их количеств фосфора очень не-

значителен в сравнении со скоростью подвода кислорода в печь. Тесная статистическая зависимость константы дефосфорации не связана с расходом кислорода на окисление фосфора. Подводимый кислород расходуется главный образом на реакцию обезуглероживания стали, что вызывает "кипение" и интенсивное перемешивание металла со шлаком. Это ускоряе'т процесс дефосфорации, который протекает параллельно с обезуглероживанием металлической ванны.

Уравнение ! 6 / в сочетании с физико-химической моделью процесса дефосфорации / 4 / позволяет прогнозировать поведение фосфора в металле в процессе окислительного рафинирования расплава переменной массы и оценивать возможности окислительной дефосфорации на катдой плавко по исходным данный и технологическим параметрам плавки. Получена возможность управлять процессом дефосфорации расплава переменной массы применительно к выплавке качественного металла в сверхмощной дуговой сталеплавильной печи.

Э!П5РР0ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ПЛАВЛЕНИЯ ОКАТЬШЕЙ В 100 Т ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

На Белорусском металлургическом заводе технология выплавки жидкого полупродукта в 100 т сверхмощной дуговой, печи для получения кордовой стали включает непрерывную загрузку металлизовашых окатышей на жидкий металл. Металлизованньге окатыши производят на . Оскольском электрометаллургическом комбинате МГОРЕХ-процессом, В период непрерывной загрузки окатышей в печь происходит их нагрев и плавление в зоне электрических дуг, а также нагрев и окислительное рафинирование постоянно увеличивающейся массы жидкого металла. Одновременно происходит нагрев и онлаковашэ загружаемой в печь извести и нагрев тадкого шлака. Эти энергоемкие процессы происходят за счет электрической енергии. Некоторый вклад в энергетику процессов вносят экзотермические химические реакции при вдувании в 12

жидкий металл газообразного кислорода. За время непрерывной нагрузки окатышей необходимо увеличить массу жидкого металла от начальной т0 до заданной К)П„он =115-125 т, получить температуру и химический состав жидкого металла в рекомендованных пределах, причем металл должен быть хорошо перемешан, однороден по температуре и составу. Этот результат достигается интенсивным "кипением" ванны за счет развития реакции обезуглероживания стали при продувке кислородои. При разработке энерготэхнологических режимов в&тно синхронизировать скорость загрузки и скорость плавления окатышей. Вводимая в печь мощность должна быть максимальной, чтобы обеспечить высокую производительность агрегата и требования технологии высшего уровня. Этой максимальной мощности должны соответствовать оптимальные скорости загрузки окатышей. Не долг.ны происходить как накопление массы нерасплавившихся окатышей, тан и значительные перегревы металлической ванны, "йидкий старт",т.е. непрерывную загрузну окатышей начинает? при относительно низкой температуре металлической ванны. В период непрерывной загрузки и плавления окатышей необходимо обеспечить нагрев металлической ванны до температуры, близкой к температуре выпуска -кидкого металла из печи. Процесс плавления окатышей совмецают с процессом окислительного рафинирования стали. Теоретический анализ энерготехнологических процессов периода непрерывной загрузки окатышей

©

с учетом тепловой мощности окислительных экзотермических реакций на опытных плавках в 100 т дуговой печи позволил оценить тепловой коэффициент полезного действия печи, который оказался на уровне •¡¡т =0,7. Разработана физико-химическая модель энерготвхнологи-ческих процессов нагрева и плавления непрерывно загружаемых метал-лизованных оиатипей и извести, совмещенных с процессами окислительного рафинирования металлической ванны. Уравнения модели овй-

зыкают активную мощность трансформатора / Р /и тепловую мощность экзотермических окислительных реакций / (}* /со скоростью увеличения массы жидкого металла / ГП^ / при плавлении окатышей и ошлаковаиии и?еэсти и температурой гладкого металла в начале / \ /ив конце /Т1м / интервала времени /:

>гД+0,)= тл[си-&(т,-тп)] +ст.(т1-ТЛ/Аес, /к/

4 стг(т,-т^3, /ю/

где а = 1536 кДх/кг; € = 0,897 1!Д-:/(К-кг); С = 0,835 кДж/К-кг) - постоянные коэффициенты.

Если принять, что к концу второго интервала времени металл должен боть нагрет до заданной постоянной температуры Т£ = , то

для третьего интервала Т3 = Т^ . Уравнение /18/ упроща-

ется и дает возможность оценить оптимальную скорость увеличения массы гадкого металла для эти;: условий

¿(^-"и] • /19/

С поношью этих уравнений .можно разрабатывать разные варианты-энерготехнологических режимов периода плавления окатышей, удовлетворяющие задании.! требованиям. Уравнения /16/ .- /18/ использовали для расчета температуры металлической ванны на опытной плавке в 100 т дуговой печи. На этой плавке загрузку окатышей начали на 23 минуте от начала плавления шихты. Начальную температуру металла приняли равной Т0=1730К,- В расчетах приняты фактические значения активной мокрюоти и скорости загрузки окатышей. При скорости подвода кислорода 17,5 и3/мин тепловая моарость экзотермических реакций . = З»'73 Мвт» Тепловой КПД на весь период загруз-

ки окатышей приняли равным ^ =0,70. Технологические парамет-14

ры опытной плавки в 100 т дуговой не®, расчетные и измеренные температуры металлической ванны в период загрузки окатышей приведени в табл. 3.

Г а б л и ц а 3

Технологические параметры опытной плавки в 100 т дуговой печи. Расчетные и измеренные температуры металлической вант! в период загрузки окатышей

Врем, мин с Р1, Мвт кг/с г Температура Т,К

расчетная измеренная

23 39,0 1730 -

6С0 41,2 21,85

33 52,11 1700

360 58,9 21, ВЬ

39 69,9В 1776 1700

600 58,9 23,75

49- 74,23 1836 1866

1200 59,8 23,75

69 - 102,73 1905 1857

500 ; 59, В 23,75

79 117,0 1927 1923

300 ' 24,0 0

84 117,0 1973 1950

Из табл. 3 видно, что расчетные и измеренные температуры металлической ванны находятся в удовлетворительном соответствии.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ТЕХНОЛОГОМ СОВМЕЩЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ЗАГРУЛ01-Ш1АВЛЕ1Ш ОКАТЫЖЕЙ И ОКИСЛИТЕЛЬНОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА

Полученные выше теоретические зависшости и расчетные уравнения, связывающие технологические параметры плавки с температурой металлической ванны переменной массы позволяют рассчитывать варианты энерготехнологических режимов плавки. Приведены примеры таких расчетов. На основании выполненных расчетов предлагается совершен-

15

ствсванме технологам совмещенных процессов загрузки-плавления окатышей и окислительного рафинирования металла. Предложен вариант технологии гагоузки окатышей, включающий два периода. За время относительно короткого первого периода за счет низких скоростей загрузки окр.тышей при максимальной мощности происходит нагрев металлической ьанкы переменной массы до заданной температуры: 1870 К. В течение второго периода поддеркивапт оптимальную скорость загрузки окатышей при максимальной мощности печи. Температура металла остается на падялном уровне, что обеспечивает наи-лучаич условия окислительного рафинирования металла /обезуглероживание, цефоайорзция, дегазация и удаление неметаллических включений/ металлической ванны переменной массы в 100 т сверхмощной дуговой сталеплавильной печи. Сравнительный анализ энергозатрат и длительности процесса загрузки-плавления окатышей по предлагаемой технологии и по технологии опытных плавок показал экономию времени в среднем на 2Яи экономию электроэнергии на 16,6$.

ОСНОВНЫЕ ЗАВОДЫ ПС РАБОТЕ

На основе экспериментальных исследований и теоретического анализа получено новое решение актуальной научно-технической задачи - совмещение процессов окислительного рафинирования металлической ванны переменной массы с процессами непрерывной загрузки к плавления металпизованных окатшей применительно к технологии высшего уровня в сверхмощной дуговой сталеплавильной печи:

I. Разработана модель энерготехнологических процессов загрузки-плавления металлмэованных окатышей с регулированием температуры жидкого металла в печи. Предложены варианты совершенствования энерготехнологических процессов периода непрерывной загрузки окатотей в сверхмощную дуговую сталеплавильную печь.

2. Разработаны физико-химические модели процессов обезуглероживания и цефосфорации металлической ванны переменной массы. По результатом опытных плавок определены технологические константы процесса: коэффициент усвоения жидким металлом углерода, содержащегося в окатытах; константа скорости процесса обезуглероживания при низких концентрациях углерода; кинетическая константа процессе дефосфорации; установлена зависимость константы от основных технологических параметров процессе.

3. Уравнения физико-химических моделей процессов окислительного рафинирования металлической ванны переменной массы позволят? рассчитывать и прогнозировать поведение углерода и фосфора в жидком металле. Модели учитывают процессы разбавления концентраций углерода и фосфора, внесение в металл углерода и фосфора, содержащихся в мегаллизованных окатышах, и окисление этих компонентов при постоянно увеличивающейся м&соа металла.

4. Выполнена оценка лющносги тепловых потерь и теплового КПД 100-тонной электродуговой сталеплавильной печи, функционирующей в условиях Белорусского металлургического завода. При этом использованы данные, полученные непосредственно в производственных условиях (6 огштюлс плааок) на примере кордовой стали. Достигнуто значение теплового КПД не уоовне = 69,

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Физико-химическая модель обезуглероживания металлической ванны переменной массы применительно к плавке в сверхмощной дуговой печи/Падерин П.С. ,'Гимотпольский В .И. .Падерин С.Н,'.Всесоюзный институт научной и технической информации.-М.,1992.-6с.-Библиогр.2 назв.-Рус.-Деп. в ВИНИТИ 23.03.92 Г' 977-ВЭ2.

2. Моделирование процессе цефосфорации расплава переменной массы, совмещенного энергоемким процессом плавления окатышей в

17

дуговой печи/ Падерин U.C., Тимсшлольский В.И., Падерин С.Н.: Всесоюзный институт научной и технической информации. -М.,1992. -7с.- Библиогр. 3 назв. -f^c.-Деп. в ВИШНИ 23.03.92 HW8-B92.

3. Знэрготехнологкческие режимы плавления окатышей в 100 т дуговой печи/ Падерин П. С., Тимошпольский В.И., Афанаси-ади А.Г., Падерин С.Н.: Всесоюзный институт научной и технической информации. -N.,1992. -4 с.-Библиогр. 3 назв.-Рус.-Деп. в •'ЗИИШИ 23.03.92 М979-В92.