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


Разработка ТЕОРЕТИЧЕСКИХ и технологических основ внепечной обработки коррозионностойких марок стали



страница4/6
Дата06.06.2016
Размер0.65 Mb.
ТипАвтореферат диссертации
1   2   3   4   5   6

4Разработка ТЕОРЕТИЧЕСКИХ и технологических основ внепечной обработки коррозионностойких
марок стали


В зависимости от схемы проведения восстановительного периода в настоящее время существуют две разновидности технологии выплавки коррозионностойких сталей в дуговых электропечах: двухшлаковая с доводкой металла по химическому составу в дуговой электропечи и одношлаковая с доводкой металла по химическому составу при обработке в сталеразливочном ковше.

Внепечная обработка позволяет решить, прежде всего, проблему экономии хрома, который оказывает решающее влияние на свойства коррозионностойких сталей.

Для строгого описания условий равновесия процесса силикотермического восстановления хрома из шлака, имеющего место при электроплавке коррози-онностойкой стали, необходимы характеристики двух реакций:

, (36)

. (37)

Теоретический анализ указанных реакций показал, что лимитирующим звеном кинетики восстановления хрома является внешняя массопередача, то есть подвод оксида хрома к зоне реакции и отвод из нее диоксида кремния. Все меры, способствующие ускорению внешней массопередачи, приводят к улучшению кинетических показателей процесса и ускорению восстановления оксида хрома из шлака. К таким мерам следует отнести не только снижение вязкости шлакового расплава за счет регулирования его состава и повышения температуры, но и перемешивание расплава во время процесса восстановления оксида хрома.

Анализируя двухшлаковую технологию, следует иметь в виду, что определяющим условием полноты восстановления оксида хрома из шлака является кинетика процесса. Слабое перемешивание металла и шлака в процессе раскисления ванны при этой технологии затрудняет протекание реакций восстановления. Поэтому усвоение хрома 85 – 90 % является для нее предельным,

Переход на одношлаковую технологию с доводкой металла по химическому составу во время выпуска в сталеразливочный ковш позволяет устранить кинетические затруднения, возникающие при восстановлении хрома из шлака. Совместный выпуск металла и шлака, хорошее перемешивание шлакового и металлического расплавов интенсифицирует процессы восстановления и позволяет значительно уменьшить потери хрома в виде недовосстановленных оксидов. Усвоение хрома на плавках, выплавленных по одношлаковой технологии, на 5 – 10 % выше, чем на плавках по двухшлаковой технологии.

Производство коррозионностойких марок стали предусматривает применение титана для устранения межкристаллитной коррозии.

При легировании стали усвоение титана главным образом зависит от количества и состава выпускного шлака, степени раскисленности металла, его температуры, удельного веса и фракционного состава титансодержащих материалов.

Анализируя результаты усвоения титана при легировании в ковше, можно отметить, что уровень усвоения титана 60 %, по-видимому, близок к предельному, который можно достигнуть за счет исключения его контакта со шлаком.

Дальнейшее существенное повышение усвоения титана возможно при исключении его взаимодействия не только с печным шлаком, но и с кислородом газовой фазы – путем создания в ковше нейтральной атмосферы, например атмосферы аргона, или также простой изоляцией полости ковша от воздуха. С точки зрения термодинамики усвоение титана в этом случае будет несколько ниже, чем при легировании в атмосфере аргона за счет остаточного кислорода в полости ковша, но значительно выше, чем при выпуске плавки в открытый ковш.

Однако экспериментально вопрос легирования коррозионностойкой стали титаном с изоляцией полости ковша от воздуха еще не изучен. Недостаточно он изучен и для случая легирования в атмосфере аргона.

В лабораторных условиях на 160-кг индукционной печи провели исследование влияния атмосферы на угар титана при легировании коррозионностойкой стали 08-12Х18Н10Т титаном в ковше. Легирование стали титаном производили в атмосфере воздуха и аргона. Результаты легирования в атмосфере воздуха и аргона показали, что за счет создания в ковше инертной атмосферы усвоение титана сталью повысилось в среднем с 58,9 до 73,3 %, то есть на 14,4 %. Предварительное раскисление металла алюминием может повысить усвоение титана дополнительно на 5 – 7 %.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований поведения титана при выплавке коррозионностойкой стали были положены в основу разработки новых вариантов введения титана в расплав при внепечной обработке металла. Опытные плавки с легированем титаном в промышленных условиях проводили при выплавке стали в 40-т дуговых электропечах. При этом опробовали следующие методы введения титана в сталь:

– легирование металла титаном непосредственно после слива шлака через его остаточный слой в условиях перемешивания расплава аргоном;

– легирование титаном при переливе металла с остатками шлака из промежуточного (приемного) ковша в сталеразливочный;

– легирование титаном при переливе металла из приемного ковша в сталеразливочный с отсечкой шлака в приемном ковше.

Легирование стали титаном в первом варианте производили после выпуска плавки в ковш и слива основной части шлака путем присадки ферротитана в ковш в условиях одновременной продувки металла аргоном в течение 3 – 4 мин. При достаточном времени и интенсивности перемешивания расплава аргоном для полной гомогенизации металла, а также максимально возможном удалении шлака из сталеразливочного ковша перед легированием титаном способ может обеспечить усвоение титана на уровне 50 % и выше с сохранением преимуществ одношлакового процесса.

Содержание титана в готовом металле во втором варианте колебалось в пределах от 0,27 до 0,71 % и в среднем составило 0,48 %. Усвоение титана изменялось в пределах от 27,8 до 71 % (в среднем 49,7 %).

Усвоение титана на опытных плавках зависело от длительности перелива, количества остаточного шлака в приемном ковше перед переливом, а также от времени контакта металла и шлака. Для уменьшения степени влияния шлака на усвоение титана был разработан приемный ковш специальной конструкции, позволяющий задержать остаточный шлак в ковше до конца перелива и, таким образом, исключающий его контакт с металлом в момент растворения ферротитана – третий вариант.

По результатам опытных плавок усвоение титана в среднем составило 53,5 % в сравнении с 50,7 % на плавках, проведенных за тот же период по двухшлаковой технологии.

Проведено комплексное исследование потерь металла со шлаком при выплавке коррозионностойкой стали одно- и двухшлаковым процессами.

В таблице 3 представлены общие потери легирующих элементов за плавку и их распределение по видам.

Таблица 3 – Общие потери легирующих и их распределение по статьям потерь


Вариант
технологии

Легирующий элемент

Всего
потерь, кг/т

В том числе по статьям

скрапины и корольки

недовосстановленные
оксиды

пыль в отходящих газах

Двухшлаковая

Хром

22,5







Никель

2,6







Одношлаковая

Хром

7,5







Никель

1,0







Примечание. В числителе – кг/т; в знаменателе – массовая доля от суммы, %.

Исходя из результатов исследования потерь металла в ковше для уменьшения потерь металла со шлаком после разливки плавки было предложено изменить технологию изготовления футеровки днища ковша. Внедрение указанного мероприятия позволило снизить потери металла на 2,2 кг/т и соответственно хрома – на 0,4 кг/т и никеля на 0,2 кг/т, что дало экономический эффект в размере 50,1 тыс. рублей в ценах 1990 г.

Технико-экономические показатели выплавки стали 08-12Х18Н10Т по сравниваемым технологиям приведены в таблице 4.

В результате внедрения данного варианта одношлаковой технологии с легированием титаном при внепечной обработке металла получен фактический экономический эффект в сумме 137,7 тыс. рублей в ценах 1990 г.

Таблица 4 – Технико-экономические показатели выплавки стали


Показатель

Вариант технологии

одношлаковая

двухшлаковая

Общий расход хрома, кг

- на 1 т слитков

- на 1 т жидкого металла

214,5


198,8

226,5


210,2

Сквозное извлечение хрома, %

- общее


- из шихты

90,2


86,2

84,8


77,0

Общий расход никеля на 1 т слитков, кг

107,9

108,9

Расход ферротитана на 1 т слитков, кг

14,92

15,93

Усвоение титана жидкой сталью, %

53,5

50,7

Расход кремния на 1 т слитков, кг

14,26

12,05




Каталог: common -> img -> uploaded -> files -> vak -> announcements -> techn -> 2009 -> 05-10
2009 -> Геотехнологические основы регулирования разработки нефтяных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами
2009 -> Материаловедческие основы прогнозирования структурной эволюции стали при импульсном термосиловом воздействии
2009 -> Повышение эффективности использования низкосортного сырья в кожевенно-меховом производстве с применением высокочастотной плазмы
2009 -> Принципы построения и методы оценки эффективности и погрешностей измерений характеристик нелинейных информационно-измерительных радиосистем ближнего действия
2009 -> Формирование автономных систем электроснабжения сельскохозяйственных объектов на основе возобновляемых источников энергии 05. 20. 02 электротехнологии и электрооборудование для сельского хозяйства


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница