CC BY
165
Раздел 4
ной фирмы «Эталон» были проведены первые исследования по получению азотированных лигатур на основе марганца. Использование дополнительного источника тепла позволило провести в режиме самораспространяющегося синтеза реакцию насыщения электролитического марганца азотом, в результате чего была подтверждена возможность проведения реакции в системе «марганец-азот», а также был получен первый продукт в виде спеченного азотированного металлического марганца (см. рисунок), содержащего до 10% азота, имеющего плотность 6,0 г/см3, который не засоряется различными примесями и оксидными включениями.
Таким образом, показана принципиальная возможность получения азотированных лигатур на основе марганца и его сплавов за счет создания дополнительного источника тепла. Такие лигатуры соответствуют требованиям ГОСТа и подходят для легирования сталей с регламентированным содержанием азота. Азотированные лигатуры на основе марганца и его сплавов могут изготавливаться в кусковом виде, в виде порошка и в составе порошковой проволоки.
Литература
1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: учебник для вузов. 6-изд., перераб. и доп. М.: Изд-во ИКЦ «Академкнига», 2005. 768 с.
2. Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали: учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2000. 544 с.
3. Гольдштейн М.И. Пути повышения прочности и хладо-стойкости конструкционных сталей // Металловедение и термообработка металлов. 1987. Вып. 11. С. 6-11.
4. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. М.: Металлургия, 1988. 784 с.
5. Ферросплавы: справочник / Мизин В.Г., Чирков Н.А., Игнатьев В.С., Ахманаев С.И., Поволоцкий В.Д. М.: Металлургия, 1992. 415 с.
6. Рысс М.А. Производство ферросплавов. М.: Металлургия, 1985. 344 с.
Сведения об авторах
Бигеев Вахит Абдрашитович - д-р техн. наук, проф., директор института металлургии, машиностроения и материало-обработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-85-59. E-mail: [email protected]
Щеголева Екатерина Анатольевна - инженер-исследователь ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск. E-mail: kate 15.90@mail .ru.
Букреев Александр Евгеньевич - канд. техн. наук, начальник цеха композиционных материалов ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск. E-mail: [email protected].
Манашев Ильдар Рауэфович - канд. техн. наук, инженер-исследователь ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск. Тел.: 8(3519)580157. E-mail: [email protected].
♦ ♦ ♦
УДК 669.392
Тихонов А.В., Агапитов Е.Б.
ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛИ ЖИДКОГО ЧУГУНА В ШИХТЕ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ
Аннотация. Приведены положительные стороны влияния повышенной доли жидкого чугуна при выплавке стали в дуговой печи, произведен приблизительный расчет массового расхода лома при непрерывной его загрузке в перегретый чугун. Ключевые слова: повышенная доля, жидкий чугун, металлический лом.
Повышение доли жидкого чугуна в дуговой печи - вопрос неоднозначный. Рассмотрим положительные стороны.
Первым и самым очевидным обоснованием является то, что физическая и химическая теплота чугуна позволяет сократить расход электроэнергии на плавку. Использование 1% жидкого чугуна взамен 1% металлического лома дает уменьшение расхода электроэнергии на 3,5 кВт ч/т жидкой стали. При доле жидкого чугуна 40% расход электроэнергии сокращается
на 140 кВт ч/т*.
Во-вторых, применение жидкого чугуна повышает качество выпускаемого продукта в результате замещения довольно загрязненного лома чистым чугуном. В первую очередь это касается содержащихся в ломе примесей цветных металлов, особенно меди,
извлечение которой - сложный процесс.
*
Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю., Киселев А.Д. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технологии, материалы. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. 547 с.
36
Теория и технология металлургического производства
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОСПЛАВОВ
Третье обоснование заключается в возможности ведения всей плавки в жидком состоянии. Положительные стороны этого: во-первых, работа дуги на поверхности жидкого металла характеризуется более стабильными вольт-амперными характеристиками и сниженным фликкер-эффектом (мерцанием) дуги. Это положительно влияет на срок службы печного трансформатора. Во-вторых, тепловая энергия погруженной во вспененный шлак дуги эффективнее усваивается металлом. Также это способствует снижению тепловых потерь с водоохлаждаемых элементов. Также преимуществом использования повышенной доли чугуна является интенсификация процессов науглероживания и, как следствие, диффузионного плавления лома. Это позволяет быстрее переводить металлический лом в жидкую фазу.
Однако главным недостатком повышенной доли чугуна является то, что необходимо производить окисление вносимых чугуном углерода, марганца и кремния, что, в свою очередь, требует большего количества кислорода и времени.
На основании приведенных данных становится целесообразным повышать долю чугуна. Однако необходимо разработать рациональный режим работы дуговой печи, позволяющий в полной мере использовать положительные стороны этого мероприятия.
На данном этапе предполагается осуществлять плавку с непрерывной загрузкой лома в перегретый
жидкий чугун.
Для нагрева 1 т чугуна до температуры 1600°С необходимо тепла в количестве
Qч = С • т • М = 860 • 1000 • (1600 - 1380) = = 189 МДж = 52,5 кВт • ч.
Этого количества теплоты может быть достаточно для нагрева лома до температуры 1380°С, для исключения закозления чугуна, в количестве:
«ч
т. =
381,7 кг.
Сл-(1300-0)
При мощности печного трансформатора 0,87 МВА/т время нагрева чугуна до 1600°С, при коэффициенте использования мощности 0,8, составит
189
т =
■= 270 с.
0.8 Р 0.8 0.87
Массовый расход лома, непрерывно загружаемого в печь:
т„ 381,7
■ = 1,41 кг/с.
270
Полученное количество лома, загружаемого в печь, в единицу времени необходимо соотнести с нестационарным процессом перехода металлического лома в расплав, включающего как тепловое плавление, так и диффузионное плавление. Рассмотрение в комплексе этих процессов, изменяющихся во времени, представляет собой сложную математическую задачу, не рассматриваемую в рамках данной статьи.
Сведения об авторах
Тихонов Александр Васильевич - аспирант института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-21. E-mail: [email protected]
Агапитов Евгений Борисович - д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой теплотехнических и энергетических систем института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-21. E-mail: [email protected]
♦ ♦ ♦
№1 (13). 2013
37
