CC BY
38
УДК 621.745.4
ПЕРЕМЕШИВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ВАННЫ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОТВОРНОГО ПОТЕНЦИАЛА
СИНТИКОМА
Ю.В. Харитонова, Г. А. Дорофеев
Представлен новый синтетический композиционный материал - синтиком. Оценка его газотворной способности отражена в таблицах. Он ускоряет нагрев металлической ванны, обеспечивает барботаж ванны пузырьками СО в заключительный период плавки.
Ключевые слова: синтиком, газотворная способность, жидкий период плавки.
В России малым научно-производственным предприятием ООО “НПМП Интермет-Сервис" в сотрудничестве с ведущими научноисследовательскими и проектными организациями, учебными заведениями, в том числе, Тульским государственным университетом, крупнейшими металлургическими предприятиями был разработан принципиально новый синтетический композиционный материал оксид-металл, получивший общее название синтиком. Этот материал состоит из металлической основы - железоуглеродистого сплава (передельный чугун) и недорогого наполнителя (оксид железа, углеродсодержащие материалы, элементы-восстановители, шлакообразующие компоненты), вводимого в определенном соотношении в жидкий чугун и равномерно распределяемого по объему во время его разливки в литейные формы.
В настоящее время черная металлургия столкнулась с проблемой дефицита металлолома, ухудшением его качества и резким возрастанием цен на него. Синтиком, являясь заменителем качественного стального лома, позволяет решить данную проблему. Но основной особенностью син-тикома является наличие в нем углерода и кислорода (до 6 и 7,5 % соответственно). Благодаря этому в синтиком при нагреве и расплавлении обеспечивает быстрое реагирование углерода с собственным кислородом, входящим в слиток синтикома в составе оксидов.
Синтиком обладает высокой газотворной способностью. В отличие от чугуна окисление углерода синтикома, образование СО и поступление в рабочее пространство дуговой сталеплавильной печи (ДСП) происходит с момента начала плавления и продолжается весь период плавления.
В табл. 1 приведен химический состав синтикома марок СК5-СК30 и синтикома с дополнительным содержанием углерода марок СК5У-СК30У. Для приведенного состава материалов расчетным путем определено количество монооксида углерода, выделяющегося при окислении углерода собственным кислородом оксидов железа и количество монооксида углерода,
образующегося при полном окислении всего углерода кислородом оксидов железа. Результаты расчетов [1] приведены в табл. 2.
Таблица 1
Химический состав синтикома
Марка синти- кома Выход синтикома из 1 т чугуна, кг чу- гун Содержание исходных компонентов,% (масс.)
в том числе оксиды железа в том числе пустая порода углерод содержащий материал
желе- зо угле род желе- зо угле род
СК5 1052,63 95 91,01 3,99 4,67 3,27 1,40 0,33 -
СК5У 1052,63 95 91,01 3,99 4,67 3,27 1,40 - 0,33
СК10 1111,11 90 86,22 3,78 9,34 6,54 2,80 0,66 -
СК10У 1111,11 90 86,22 3,78 9,34 6,54 2,80 - 0,66
СК15 1176,5 85 81,43 3,57 14,0 9,81 4,20 1,00 -
СК15У 1176,5 85 81,43 3,57 14,0 9,81 4,20 - 1,00
СК20 1250,0 80 76,69 3,36 18,68 13,08 5,60 1,33 -
СК20У 1250,0 80 76,69 3,36 18,68 13,08 5,60 - 1,32
СК25 1333,3 75 71,85 3,15 23,35 16,34 7,00 1,67 -
СК25У 1333,3 75 71,85 3,15 23,35 16,34 7,00 - 1,65
СК30 1428,6 70 67,06 2,94 28,02 19,61 8,41 2,0 -
СК30У 1428,6 70 67,06 2,94 28,02 19,61 8,41 - 1,98
Газотворная способность синтикома марок СК5-СК25 изменяется в пределах 20-59 нм /т при окислении части углерода синтикома собственным кислородом и возрастает до 74-98 нм /т при окислении всего углерода синтикома собственным кислородом и кислородом, поступившим из газовой фазы. Для углеродистого синтикома марок СК5У-СК30У эти показате-
3
ли изменяются в диапазоне 20-85 и 80-98 нм /т соответственно.
Таблица 2
Количество монооксида углерода, выделившегося на 1 т синтикома различного состава при окислении углерода оксидами железа и кислородом дутья
Марка синтикома Выход синтикома из 1 т чугуна, кг Чугун Марка синтикома Выход син-тикома из 1 т чугуна, кг Чугун
СК5 1052,63 95 СК15У 1176,5 85
СК5У 1052,63 95 СК20 1250,0 80
СК10 1111,11 90 СК20У 1250,0 80
СК10У 1111,11 90 СК25 1333,3 75
СК15 1176,5 85 СК25У 1333,3 75
СК15У 1176,5 85 СК30 1428,6 70
В работах [2] представлены результаты компьютерного моделирования технологического процесса выплавки стали в 160 ДСП с загрузкой в 2 бадьи. Металлошихта первой бадьи состояла из равномерно перемешанных 80 т стального лома, 10 т передельного чугуна и 10 т синтикома, а металлошихта второй бадьи состояла из равномерно перемешанных 65 т стального лома и 10 т синтикома.
Технологический цикл плавки включал в себя 20 фаз работы ДСП под током. Твердые копии экрана фаз плавки, отвечающие расплавлению первой и второй бадьи представлены на рис. 1, 2.
Изменение потока монооксида углерода, выделяющегося из синтикома в ходе плавки при восстановлении железа из оксида углеродом, т.е. при реагировании собственного углерода и кислорода, представлено на рис. 3.
Одной из особенностей действующей технологии электроплавки является пониженное содержание С в конечный период плавки. Нагрев и рафинирование происходят в условиях отсутствия кипения. Металл и шлак плохо греются. Методом борьбы с этой проблемой является использование синтикома и его высокой газотворной способности.
Рис. 1. Распределение температурного поля в ДСП после расплавления
первой бадьи [2]
Представление результатов расчета | Концентрация окисей элементов | Г рафики расчетных зависимостей }
№ Фазьг Г 1
2
Г 3 г 4 Г 5 Г Є г 7 Г 8 Г Э Г 10
г 11 г 12
Г 13 г 14 С 15 Г 16 г 17 Г 18 Г 19
<*т
Распределение температуры в области шикта - расплав
Отображение расчетной области по объему п
Изображение границ температурных полей
Послойный
просмотр
расчетной
области
3
Температурах | Для пі
3000
2800
2600 2400
2100
2000
1800
1Є00
1400
1200
1000
800
800
400
200
Рис. 2. Распределение температурного поля в ДСП после расплавления
второй бадьи [2]
Рис. 3. Изменение суммарного по объему ДСП потока монооксида углерода, выделяющегося из синтикома в ходе плавки [2]
Синтиком ускоряет нагрев металлической ванны, обеспечивает барботаж ванны пузырьками СО в заключительный период плавки, рис. 3.
Таким образом, синтиком является универсальным материалом с весьма широким спектром применения и большими технологическими возможностями. Синтиком снижает окисление (угар) железа, снижает содержание О в расплаве металла, повышается качество металла, уменьшает количества шлака.
Работа представлена на второй Международной Интернет-конференции по металлургии и металлообработке, проведенной в ТулГУ 1 мая - 30 июня 2013 г.
Список литературы
1. Шахпазов Е.Х, Дорофеев Г.А. Новые синтетические композиционные материалы и технология выплавки стали с их использованием. М.: Интерконтакт Наука. 2008. 272 с.
2. Ерофеев В.А., Захаров С.К., Протопопов А.А. и др. Термодинамическая модель процесса выплавки стали в электрической дуговой печи // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.5. Тула: Изд-во ТулГУ. 2012. С.157-176.
Харитонова Юлия Вадимовна, аспирант, iuliia-kharitonova@vandex.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Дорофеев Генрих Алексеевич, канд. техн. наук, доц., imsk@,list.ru, Россия, Тула, ООО “НПМПИнтермет-Сервис"
MIXING METAL BATH BASED ON THE USE OF GAS DISCHARGING
CAPACITY OF SYNTICOM
Yu.В. Kharitonova, Dorofeev G.A
Presented a new synthetic composite material - synticom. Assessment Sands gas generation enlarges its capacity is reflected in the tables. It speeds up the heating of the metal baths, provides a bubbling bath bubbles CO the final period of melting.
Key words: synticom, venting capacity, liquid during heat.
Kharitonov Yulia Vadimovna, postgraduate, iuliia-kharitonova@yandex.ru. Russia, Tula, Tula State University,
Dorofeev Henry Alekseevich, candidate of technical science, docent, imsk@Jist.ru, Russia, Tula, LLC “NPMP Intermet-Service
