Развитие теоретических основ, разработка и внедрение комплекса ресурсосберегающих технологий внепечной обработки стали (05.10.2009)

Автор: Гизатулин Ринат Акрамович

Са=0,0012% Литой 0,14 0,96 - - 1,10

4 Al+Ca

Al=0,026%

Са=0,0018% Литой 0,54 0,69 - - 1,23

5 Al+Ca

Al=0,023%

Са=0,0010% Литой 0,23 0,45 - - 0,68

6 Al+Ca

Al=0,022%

Са=0,0014% Литой 0,10 0,66 - - 0,76

Механические свойства стали Св08Г2С в зависимости от типа применяемых раскислителей приведены в таблице 8.

В катанке определялись временное сопротивление разрыву – ?в и относительное сужение ?, в проволоке – только ?в. Добавки кальция в пределах до 0,002 % практически не влияют на временное сопротивление разрыву. Однако с увеличением концентрации кальция относительное сужение слабо снижается, что связано с образованием малопластичных алюминатов типа СаО·Аl2О3. При возрастании концентрации алюминия с 0,006 до 0,056 % в присутствии кальция относительное сужение возрастает с 54,5 до 69,5 % при снижении временного сопротивления разрыву с 686 до 576 Н/мм?.

Разработанная технология позволяет экономить до 0,25 кг/т стали алюминия и до 0,15 кг/т стали кальция. Использование предложенной технологии позволило получить фактический экономический эффект в сумме 6 млн. рублей.

Таблица 8 – Механические свойства катанки и проволоки из стали Св08Г2С

Диаметр катанки или проволоки, мм ГОСТ или ТУ Тип

Примечание. В знаменателе – среднее значение.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1) Анализ состояния и перспективы развития металлургии показал, что современная технология производства стали невозможна без доводки стали в ковше с обязательной продувкой металла инертным газом, а также без обработки активными элементами. На основании выполненных исследований разработана научно-обоснованная концепция внепечной обработки стали с учетом поставленных технологических задач и имеющихся возможностей на каждом предприятии металлургической отрасли.

2) При изучении особенностей перемешивания металла погружаемыми фурмами установлено, что при любом уровне погружения фурмы продолжительность гомогенизации при интенсивности подачи газа, превышающей 3,5 – 4 л/(мин·т) (около 30 м3/ч в 130-т ковше), практически постоянна и не зависит от интенсивности продувки. При интенсивности подачи газа меньше 3,5 л/(мин·т) продолжительность гомогенизации возрастает по мере уменьшения интенсивности подачи газа. На продолжительность продувки существенное влияние оказывает глубина погружения фурмы – по мере подъема фурмы продолжительность гомогенизации увеличивается и особенно быстро при погружениях, меньших 0,5 глубины ковша. Застойные зоны в объеме ковша не обнаружены – вплоть до очень малых погружений фурмы – 0,19 высоты ковша.

3) При изучении особенностей перемешивания металла через газопроницаемые вставки найдено, что распределение плотности газового потока в горизонтальном сечении описывается экспоненциональной зависимостью; распределение газового потока выше основного участка в поперечном сечении такое же и не зависит от интенсивности подачи газа и от высоты сечения над соплом. Угол расширения газового потока в целом определяется плотностью газового потока на срезе сопла; по мере подъема его величина уменьшается. Установлено, что характер распределения скоростей не зависит от интенсивности подачи газа.

4) Разработана математическая модель для оценки гидродинамики ванны в условиях комбинированной продувки инертным газом через верхнюю погружаемую фурму и газопроницаемую вставку в ковшах различной емкости.

5) В результате развития теоретических основ особенностей перемешивания металла газами и взаимодействия металлических расплавов с газовой фазой разработана технология легирования стали азотом. Установлено, что концентрация азота в стали значительно возрастает при введении его более 20 м3, что соответствует 20 минутам продувки через донную фурму. Расчеты показали, что затраты на легирование стали газообразным азотом на 14,4 % меньше, чем на легирование азотированными ферросплавами.

6) Научно обоснованы с использованием математической модели прогнозирования параметры процесса внепечной обработки стали в агрегате ковш-печь; определены возможные степени восстановления металлов из оксидов шлака и десульфурации металла в условиях интенсивного перемешивания металла и шлака инертным газом. Предложенная модель введена в программу корректировки химического состава стали в агрегате ковш-печь «Советчик мастера». Относительная ошибка по содержанию марганца составляет 2 – 4 %, по содержанию кремния – 6 – 8 %.

7) Анализом термодинамических и кинетических параметров процесса внепечной обработки стали установлены оптимальные параметры продувки металла инертным газом (в течение 5 – 6 мин), которые обеспечивают равномерное распределение введенных элементов по объему ковша. Качественные показатели готового металла удовлетворяют требованиям стандарта как по макроструктуре, загрязненности неметаллическими включениями, так и по механическим свойствам.

8) Изучены технологические факторы, позволяющие внедрить ресурсосберегающие технологии производства коррозионностойких марок стали путем улучшения условий восстановления хрома из шлака и уменьшения потерь титана на взаимодействие с оксидами шлака. Внедрение и оптимизация технологии внепечной обработки коррозионностойких марок стали повысили сквозное усвоение хрома с 84,8 до 90,2 %, усвоение титана в среднем до 53,5 %.

9) Исследование способов внепечного легирования стали титаном показало, что оптимальным является вариант легирования при переливе металла из приемного ковша в сталеразливочный. На основании результатов экспериментальных исследований установлено, что создание в ковше атмосферы аргона позволяет повысить усвоение титана примерно на 18 % за счет уменьшения взаимодействия с кислородом и азотом окружающей атмосферы.

Внедрение технологии выплавки коррозионностойких марок стали с внепечным легированием титаном дало годовой экономический эффект в сумме 187,8 тыс. рублей в ценах 1990 г.

10) Разработана и внедрена ресурсосберегающая технология обработки стали высокоактивными элементами в алюминиевых контейнерах-стаканах при внепечной обработке металла. Внедрение технологии позволило снизить расход силикокальция Ск15 в количестве 0,4; 1,2 и 2,0 кг/т стали при использовании соответственно одного, двух и трех контейнеров-стаканов и экономить до 0,25 кг/т алюминия.

11) В результате использования в производстве предложенных технологических разработок получен фактический экономический эффект в сумме более 20 млн. рублей.

Основные работы по теме диссертации

Основное содержание диссертации опубликовано в работах.

Монографии:

1. Гизатулин Р.А. Внепечные и ковшовые процессы обработки стали: Монография / Р.А. Гизатулин; – Новокузнецк: СибГИУ, 2007. – 260 с.

2. Гизатулин Р.А. Процессы внепечной обработки стали: Монография /Р.А. Гизатулин. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – 287 с.

Авторские свидетельства и патенты:

А.с. 1126611 СССР, МКИ С21С5/52. Способ выплавки титаносодержащей стали / Нейгебауэр Г.О., Левин А.М., Дмитриенко В.И., Андреев В.И., Вершинин В.И., Гизатулин Р.А. и др., СМИ, Новокузнецк- № 3615643/22-02; Заявл. 06.07.83; Опубл. 30.11.84. Бюл. № 44.

А.с. 1282548 СССР, МКИ С21С5/52. Способ выплавки легированной стали / Нейгебауэр Г.О., Дмитриенко В.И., Носов Ю.Н., Оржех М.Б., Краснорядцев Н.Н., Пащенко В.Е., Вершинин В.И., Гизатулин Р.А., СМИ, Новокузнецк – № 3726984/22-02; Заявл. 13.04.84; Опубл. 08.09.86. Бюл. №14.

А.с. 1443408 СССР, МКИ С21С5/52. Способ выплавки легированной стали / Нейгебауэр Г.О., Гизатулин Р.А., Фомин Н.А.и др., СМИ, Новокузнецк- № 4217160/22-02; Заявл. 25.03.87; Опубл. 08.08.88. Бюл. № 14.

А.с. 1526906 СССР, МКИ В22D41/00. Ковш для внепечной обработки металла шлаком / Нейгебауэр Г.О., Дмитриенко В.И., Гизатулин Р.А. и др., СМИ, Новокузнецк – №429538/31-02; Заявл. 10.08.87; Опубл. 07.12.89. Бюл. №45.

Пат. РФ 2204612, МКИ С21С5/52. Способ выплавки марганецсодержащей стали / Козырев Н.А., Гизатулин Р.А., Данилов А.П. и др., СМИ, Новокузнецк – № 2001135793/02; Заявл. 26.12.2001; Опубл. 20.05.2003. Бюл. № 14.


загрузка...