Сборник научных трудов ДонГТИ

Статья

Наименование Анализ параметров метода дугового глубинного восстановления при одновременной обработке расплава двумя рудно-восстановительными блоками
Авторы Куберский С. В., к. т. н., проф.
Раздел Металлургия и материаловедение
Год 2017 Выпуск 50 Страницы 79 - 85
УДК 669.04:669.054.8
Аннотация Впервые исследованы параметры метода дугового глубинного восстановления элементов при одновременной обработке железоуглеродистого расплава двумя рудно-восстановительными блоками. Показано, что в случае использования двух блоков повышается степень и скорость извлечения полезных элементов, а также скорость нагрева расплава заглубленным в его объем дуговым разрядом, что наряду со снижением расхода электроэнергии способствует значительному снижению себестоимости обработки в сравнении с базовыми технологиями.
Реферат Цель. Усовершенствование технологии дугового глубинного восстановления (ДГВ) элементов для увеличения скорости извлечения полезных элементов в железоуглеродистый расплав.
Методика. В лабораторных условиях была проведена серия экспериментов по одновременной обработке железоуглеродистого расплава в индукционной сталеплавильной печи (ИСТ) методом ДГВ двумя рудно-восстановительными блоками (РВБ). При проведении экспериментов конструкция и состав РВБ, а также основные технологические параметры были выбраны близкими к их оптимальным значениям, установленным по результатам ранее проведенных исследований: температура расплава перед обработкой была больше 1500°С (1524-1645°С), диаметр РВБ составлял 55 мм, отношение площади поперечного сечения РВБ к площади поперечного сечения комбинированного электрода (КЭ) 9, 4, сила переменного тока 250 А, удельная мощность, подводимая в зону горения электрической дуги, 4, 1-5, 7 Вт/мм2 площади поперечного сечения РВБ (39-53 Вт/мм2 площади поперечного сечения КЭ), основность рудно-восстановительной смеси (РВС) 1, 4, содержание магнезита в электродной смеси 12, 5 %, скорость расходования РВБ 0, 37-0, 50 мм/с. Кроме того, на опытных плавках определялась температура расплава в начале и в конце обработки, изменение температуры охлаждающей индуктор воды по ходу процесса, контролировались энергетические параметры (сила тока, напряжение, расход электроэнергии) и отбирались пробы металла на химический анализ.
Результаты. Установлено, что при обработке железоуглеродистых расплавов по методу ДГВ с использованием двух РВБ повышается степень и скорость извлечения полезных элементов, а также скорость нагрева расплава заглубленным в его объем дуговым разрядом, что наряду со снижением расхода электроэнергии способствует значительному уменьшению затрат на обработку в сравнении с базовыми технологиями. Полученные зависимости степени извлечения марганца от удельной мощности на дуге и кремния от температуры расплава перед обработкой подтверждают ранее установленные связи между этими параметрами при обработке одним РВБ. Однако в случае использования двух РВБ степень извлечения марганца значительно возрастает. Улучшение значений рассмотренных параметров связано со значительным изменением гидродинамики ванны, условий тепло- и массообмена за счет выделения большего количества реакционных газов и дополнительного экранирующего эффекта, создаваемого вторым РВБ.
Научная новизна. Впервые исследованы параметры метода ДГВ при одновременной обработке железоуглеродистого расплава двумя РВБ и показано, что при таком способе внепечной обработки значительно улучшается тепло- и массообмен в результате увеличения интенсивности перемешивания и объемов расплава вовлеченных в него за счет газообразных продуктов реакций, выделяющихся в ходе реализации метода ДГВ с реакционных поверхностей двух РВБ, и, соответственно, обеспечиваются более благоприятные кинетические условия для протекания восстановительных процессов. Усиление барботажа ванны отходящими из реакционной зоны газами улучшает условия переноса тепла к нижним объемам расплава, и меньшее его количество теряется через зеркало металла. Впервые установлено, что использование второго РВБ взамен контактного графитового электрода способствует снижению теплопотерь за счет большего экранирующего эффекта оказываемого вторым РВБ.
Практическая значимость. Использование двух РВБ при обработке железоуглеродистых расплавов по методу ДГВ обеспечивает повышение степени извлечения Mn в среднем на 8, 8 %, скорости насыщения расплава Mn и Si — в 2 раза, скорости нагрева расплава заглубленным в его объем дуговым разрядом — на 30 %, а также снижению расхода электроэнергии в 1, 5 раза в сравнении с обработкой по одноблоковой схеме. Среднее снижение себестоимости внепечной обработки расплава составляет 47, 6 % в сравнении с базовой технологией, предусматривающей использование ферросплавов для раскисления и легирования металла.
Ключевые слова железоуглеродистый расплав, дуговое глубинное восстановление, рудно-восстановительный блок, эффективность, раскисление, легирование, нагрев, себестоимость.
Полный текст