CC BY
15
II ТЕХНОЛОГИ ОТРИМАННЯ ТА ОБРОБКИ КОНСТРУКЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В
УДК 669.162.267.6
Л. С. Молчанов, д-р техн. наук К. Г. Ызяев, д-р техн. наук Б. М. Бойченко,
канд. техн. наук О. М. Стоянов, С. В. Синепн
Нацюнальна металургшна академ1я Украши, м. Днтропетровськ
ПОЗАП1ЧНА ДЕСУЛЬФУРАЦ1Я Р1ДКОГО ЧАВУНУ В КОНТЕКСТ1 ЗАВДАНЬ В1ТЧИЗНЯНО1 МЕТАЛУРП1
Розглянуто актуальнI питання позатчноХ десульфурацИ ргдкого чавуну. У нш проаналгзовано основнI переваги та недолгки Iснуючих технологш видалення с1рки з чавуну. Визначеш найбшьш перспективш технологи позатчног десульфурацИ чавуну для вгтчизняних пгдприемств.
Ключовi слова:ргдкий чавун, позапгчна десульфурацгя, енергоемнгсть, моделювання.
Вступ
Виробництво яшсних марок сталей пов'язане з от-риманням гарантовано низького вм1сту шквдливих до-мшок у шнцевому продукт! Оск1льки видалення арки з зал1зо-вуглецевого розплаву значно ускладнене без-посередньо у плавильному агрегат через термоди-нам1чш особливосп цього процесу (потр1бш низька окислешсть шлаку, високий вмют CaO у шлащ, ввднос-но низька температура розплаву), то на бшьшосп су-часних тдприемств операщя видалення арки з розплаву здшснюеться позаплавильним агрегатом.
У сучасних умовах свггово! 1нтеграцп для вггчизня-но! металурги дуже гостро постають питання ввдповвд-носп кшцево! продукцп стандартам ISO 90001, тому метою цые! роботи е визначення найб1льш перспектив-них технологш позатчно! десульфурацИ чавуну для вичизняних умов.
Матерiали та методика дослщжень
У ход1 виконання дослвдження проведено анал1з тех-нолопчних особливостей процеав, реагенпв-десульфу-ратор1в та результапв, яю досягаються при використант р1зних технологш позашчного видалення арки з розплаву. У раз1 технолопчних особливостей процеав позашчно! десульфурацИ розглядали режими введення реа-генту-десульфуратора у розплав, а також необхщшсть у використант додаткового обладнання безпосередньо на робочш д1лянц! Анал1з реагенпв-десульфуратор1в передбачав визначення х1м1чного складу та витрат на десульфурацш. Ефектившсть результапв позашчного видалення арки з розплаву визначали за показниками максимального ступеня десульфурацИ розплаву, який
може бути досягнутий за використання певного реа-генту-десульфуратора у визначенiй кiлькостi. Для визначення енергоефективносп проведене моделювання впливу ступеня десульфурацИ на прирiст енергоемносп найбiльш вдалих технологiй позатчно! десульфурацИ розплавiв. Моделювання проводилося на математич-но-статистичних моделях, як1 розробленi сшвробггни-ками кафедри металургИ сталi Нащонально! металург-шно! академИ Укра!ни.
За результатами проведеного дослвдження визначен1 кращ за основними показниками технологи позатчно! десульфурацИ, що найбiльше вiдповiдають умовам вiтчизняних металурпйних тдприемств.
Теорiя та анал1з отриманих результата
Результати проведення порiвняльного аналiзу юну-ючих технологш позатчно! десульфурацИ затзо-вугле-девих розплаыв наведен1 у таблицi 1.
Порiвняльний аналiз ефективностi застосування рiзних технологш позатчно! десульфурацИ представлено на рис. 1.
Таким чином, вщповщно до представлених даних найбiльш ефективними е технологi! iнжекцi! сумiшей на основi одного магн1ю або з вапном, технологiя Д1 В, а також обробка екзотермiчними брикетами, що роз-роблена нами в останш роки [11]. Це викликано вико-ристанням для рафiнування такого активного реагенту, як металевий магнш та можлишстю його подачi безпосередньо в глибину рiдкого металевого розплаву.
Ш^вняльний аналiз максимально! витрати десуль-фураторiв, що застосовують у рiзних технологiях поза-пiчно! десульфурацi!, наведено на рис. 2.
© Л. С. Молчанов, К. Г. Ызяев, Б. М. Бойченко, О. М. Стоянов, G. В. Синепн, 2013
38
Таблиця 1 - Результата порiвняльного аналiзу технологiй no3ani4Hoi' десульфураци чавуну
№ п/п Назва технологи Особливостi введення Склад реагенту, % Витрата реагенту, кг/т розплаву Cтупiнь десульфураци, % Джерело
1. Обробка твердими шлаковими сумшами (ТШС) Уводять на поверхню розплаву при нaповненнi заливного ковша CaO = 65-85; CaF2 = 10-25; Al = 5-10 15-20 30-75 [1, 2]
2. Обробка рiдкими синтетичними шлаками (РСШ) РСШ Уводять в рiдкому сташ в кiвш перед його наповненням CaO = 50-65; SiO2 < 3; Al2O3 = 30-45; MgO = 3-5; FeO < 1; CaF2 < 10 10-50 60-80 [3]
3. Обробка Na2CO3* Порошок Na2CO3 вдувають в об'ем рщкого розплаву через фурму в потощ газу-носш Na2CO3 = 100 5-10 80-90 [4, 5]
4. Обробка порошко-подiбною сумшшю, що мiстить вапно Сумш подають на поверхню розплаву, який перемшуеться роторною мшалкою та iнертним газом CaO = 90; CaF2 = 5; кокс = 5 5-10 60-80 [6, 7]
5. 1нжекщя сумшей на оснж вапна та магшю Реагент шжектують в об'ем рiдкого розплаву через фурму в потощ шертного газу-носш Mg = 30; CaO = 70 5-8 95-98 [8, 9]
6. 1нжекщя сумшей на основi магшю Гранульваний мaгнiй, покритий солями натрта, шжектують в об'ем рщкого розплаву через фурму в потощ природного газу Металевий магнш = 100 0,3-0,5 95-99 [4, 7]
7. Уведення магшю в кусках Куски магшю вводять у випарниках дзвоноподабно! форми в об'ем рщкого розплаву Металевий магнш = 100 1,0-8,0 50-60 [5, 7]
8. Обробка за технолопею дугового глибинного вiдновлення (ДГВ) Активний реагент уводять у формi оксиду, який вщновлюеться безпосередньо в об'емi розплаву за рахунок теплоти електрично! дуги Al = 15-25; MgO = 25-65; CaO = 25-50 1,5-3,0 90-98 [10]
9. Обробка магнем, що вiдновлений за рахунок тепла сумiжних хiмiчних реакцш у об'ем р^ого металевого розплаву 1з сумiшi, що мютить оксиди мaгнiю, кальцию, зaлiзa та металевий aлюмiнiй, формують брикети, якi вводять у ювш при нaповненнi MgO = 10-20; CaO = 5-10; Al = 20-30; FeO = 40-65 1,5-2,0 65-85 [11]
10. Обробка порошковим дротом Порошковий дрiт, що мiстить активний реагент, уводять безпосередньо в об'ем розплаву за допомогою трайбапаратш Mg = 78; CaC2 = 22 0,3-0,6 50-60 [5]
Примечание: * — використання Na-PO^ потребуе застосування систем астраци та газоочистки
ISSN 1607-6885 Новi матерiали i технологи в металургИ та машинобудуванш №2, 2013 39
Рис. 1. Пор1вняльний анал1з максимального ступеня десульфураци розплаву при обробщ за р1зними технолоп-ями позатчного рафшування
Рис. 2. Пор1вняльний анал1з максимально! витрати десуль-фуратор1в, що застосовують у р1зних технолопях позатч-но! десульфураци
Вiдповiдно до даних рис. 2, найменш витратними е технологи шжектування сумiшей на основi магшю, ДГВ, обробка порошковим дротом та екзотермiчними брикетами. У них витрата активного реагенту становить менше 5 кг/т розплаву, що викликано використанням бшьш активних реагентiв та успiшною оргашзащею !х засвоення безпосередньо в об'емi рiдкого розплаву.
Порiвняння енергоефективностi найбшьш вдалих технологiй з позаагрегатно! десульфураци розплавiв представлена на рис. 3. Вщповщно до нього наймен-ший прирiст енергоемносп викликае застосування тех-нологiй iнжекцi! вапна, гранульованого магшю, метод ДГВ та обробка екзотермiчними брикетами.
Аналiзуючи технологiчнi особливосп десульфураци розплаыв за рiзними технологiями, можна зробити та-кий висновок: бшьштстъ технологiй, що розглядалися, пов'язанi з використанням додаткового устаткування, розмiщення якого потребуе наявносп вiльного мгсця безпосередньо на виробничш дiляндi. Проте техноло-гiя обробки екзотермiчними брикетами не мае вказа-ного недол1ку. Серед iнших ефективних технологий най-меншими габаритами устаткування вiдрiзняються тех-нологп ДГВ та обробка порошковим дротом з магшем.
Рис. 3. Залежнють приросту енергоемност1 чавуну в1д ступеню десульфурацй при використанн1 р1зних технологш:
1 - 1нжекц1я гранульованого магшю; 2 - шжекщя сум1ш1 гранульованого магшю та вапна; 3 - введення дроту, що мютить карбщ кальщю; 4 - 1нжекц1я пилопод1бного вапна;
5 - введення дроту, що мютить магнш; 6 - обробка
екзотерм1чними брикетами, що мютять оксид магн1ю; 7 - десульфуращя магн1ем, який в1дновлено з оксиду за рахунок теплоти електрично! дуги
Враховуючи наведене вище, для використання на вiтчизняних пiдприемствах можна рекомендувати тех-нологil iнжектування сумiшей на основi магн1ю та маг-шю з вапном, ДГВ. Проте !х упровадження потребуе наявностi вiльного мюця безпосередньо бiля робочо! дiлянки для встановлення додаткового устаткування та проведення частково! модернiзацi! виробничого циклу. Тому для виробництв, де використання зазначених вище технологий утруднене, запропоноване використання технологи обробки розплаву екзотермiчними брикетами та використання порошкового дроту з магшем.
Дотримання зазначених вище рекомендацш дозволить упровадити операци позапiчноl десульфурацi! рiдкого чавуну на ва вiтчизнянi металургiйнi пiдприе-мства, що пiдвищить загальну конкурентоздатн1сть ме-талургiйно! промисловостi Укра!ни.
Висновки
1. Розглянутi сучаснi технологil позашчно! десуль-фурацil зал1зо-вуглецевих розплавiв.
2. Проаналiзованi технологiчнi особливостi та ос-новнi показники застосування рiзних технологш поза-пiчного видалення сiрки з редких чавунiв.
6. Носкова Т. В. Обработка стали вне плавильного агрегата порошкообразными реагентами / Носкова Т. В., Перевалов Н. Н. // Ин-т «Черметинформация», 1981. -Обзор информ. Сер. Сталеплавильное производство. -Вып. 1. - 38 с.
7. Бойченко Б. М. Конвертерне виробництво сталi : тео-рiя, технолопя, яюсть стал^ конструкцй агрега™, ре-циркулящя матерiалiв i екологiя : пiдручник / Бойченко Б. М., Охотський В. Б., Харлашин П. С. - Дншро-петровськ : РВА «Дншро-ВАЛ», 2006. - 456 с.
8. Dukelow Donald A. Denelplhunijation of National Steel Corporation / Dukelow Donald A. // Proc. Low-Sulphur Steel. Symp. Ann Arbor. - Mich. - 1985. - 107 p.
9. Ехансон Р. Инжекционная металурпя / Ехансон Р. // Труды Международной конференции. Лулеа (Швеция). -М. : Металлургия. - 1982. - С. 174-181.
10. Экспериментальные исследования десульфурации чугуна магнезитом в условиях ДЗПВ / [К. Г. Низяев, А. Г. Величко, Б. М. Бойченко и др.] // Теория и практика металлургии. - 2001. - № 6. - С. 16-19.
11. К вопросу о десульфурации чугуна магнезитосодер-жащими брикетами / [Л. С. Молчанов, К. Г. Низяев, Б. М. Бойченко и др.] // Бюллетень НТИЭИ «Черная металлургия». - 2012. - № 12. - С. 47-49.
Одержано 28.08.2013
Молчанов Л. С., Низяев К.Г., Бойченко Б.М., Стоянов А.М., Синегин Е.В. Внепечная десульфурация жидкого чугуна в контексте задач отечественной металлургии
Рассмотрены актуальные вопросы внепечной десульфурации жидкого чугуна. В ней проанализированы основные достоинства и недостатки существующих технологий обессеривания чугуна. Определены наиболее перспективные технологии внепечной десульфурации чугуна для отечественных предприятий.
Ключевые слова: жидкий чугун, внепечная десульфурация, энергоемкость, моделирование.
Molchanov L., Nizyaev K., Boychenko B., Stoyanov A., Sinegjn E. Ladle desulphurization of liquid iron in context of the tasks of national industry
Actual tasks of ladle desulphurization of hot metal are discussed. Main advantages and disadvantages of existing technologies of hot metal desulphurization are analyzed. Most perspective technologies of hot metal desulfurization for Ukrainian steelmaking plants are determined.
Key words: liquid iron, ladle desulphurization, energy consumption, modeling.
УДК 548.4; 539.3; 539.4
Д-р техн. наук Е. Г. Пашинская Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина НАН Украины, г. Донецк
СТРУКТУРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ МЕДИ МЕТОДОМ ХОЛОДНОЙ
ПРОКАТКИ СО СДВИГОМ
Развит метод прокатки со сдвигом в калибрах с гребенчатой поверхностью для полосы, что позволяет создать условия интенсивной деформации в обрабатываемой меди. Метод обеспечивает формирование структурного состояния с регулированной частью наноструктуры. Показано, что прокатка со сдвигом приводит к росту прочности на 30 % одновременно с ростом пластических свойств на 15 %, в сравнении со стандартной технологией.
Ключевые слова: прокатка со сдвигом, прочность, пластичность, медь, наноструктура. © Е. Г. Пашинская, 2013
ISSN 1607-6885 Новi матерiали i технологи в металургИ та машинобудуванш №2, 2013 41
3. У контекст завдань вичизняно! металургп виз-
начеш технологи ефекгнвш та енергозаощаджувальт.
Список лтератури
1. Десульфурация конвертерной стали в ковше кусковыми и порошкообразными шлаковыми смесями на основе извести / [Поживанов А. М., Поляков В. Ф., Одинцов В. А. и др.] // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1991. - № 3. - С. 13-15.
2. Борнацкий И. И. Внепечное рафинирование чугуна и стали / Борнацкий И. И., Мачикин В. И., Живченко В. С. -К. : Техника, 1979. - 168 с.
3. Эффективность использования известково-глиноземи-стого шлака при внепечной обработке стали / [Фетисов А. А., Кузовков А. Я., Ровнушкин В. А. и др.] // Сталь. -1990. - № 5. - С. 24-26.
4. Величко О. Г. Технологи шдвищення якост сталi / О. Г. Величко, Б. М. Бойченко, О. М. Стоянов. - Дншро-петровськ : Системш технологи, 2009. - 234 с.
5. Поживанов М. А. Внепечная металлургия чугунка / Поживанов М. А. - К. : ФТИМС НАН Украины. - 2006. -78 с.
