Прогнозирование технологических параметров выплавки стали в конвертере с использованием сидерита Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Уменьшение длины воздушных фурм с 550 до 450 мм или высова их в горн на 100 мм на доменных печах ММК, когда они проплавляли офлюсованные окатыши ССГПО, способствовало увеличению рабочего сечения горна и повышению дренажной способности кокса в нём. С переходом ССГПО на производство неоф-люсованных окатышей (июль-сентябрь 2007 г.) эксперимент был прекращён. Самый продолжительный период успешной работы с короткими воздушными фурмами был на доменной печи № 2. Последние фурмы длиной 450 мм заменили в конце мая 2008 г.

Кроме геометрических характеристик потоков в пространстве печи (Бп/Бц) необходимо учитывать распределение материалов по радиусу, пристенный эффект; очертание, положение и высоту зоны размягчения и плавления материалов (зоны когезии), т.к. они будут влиять также на соотношение объемов газа, выходящих из рыхлой части фурменных очагов в направлении периферийной и осевой зон.

Список литературы

1. Дружков В. Г. Исследование влияния заплечиков на сход материалов // Производство чугуна: межвуз. сб. Вып.14. Магнитогорск: МГМИ, 1975. С.91-99.

2. Стефанович М.А., Кропотов В.К. Соотношения сил, влияющих на сход шихты на границе фурменных очагов // Изв. вузов. Черная металлургия. 1974. № 6. С. 28-31.

УДК 669.168

В.А. Бигеев, Ю.А. Колесников

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

СИДЕРИТА

Одной из разновидностей железных руд является сидерит, в котором основной рудный минерал представлен в виде карбоната железа РеС03[1]. Кроме этого в сырой руде содержатся карбонаты

© Бигеев В.А., Колесников Ю.А., 2011

магния, кальция и марганца. Так, в кусковой руде фракции 1360 мм Бакальского месторождения, поступающей на обогащение, в среднем содержится 29,73% Fe, 11,0% MgO, 4,8% CaO, 1, % MnO, 8,4% SiO2, 33,9% п.п.п. Такую руду можно использовать как шлако-образующий материал и охладитель при выплавке стали в конвертере в качестве заменителя известняка, сырого доломита и частично лома (при его дефиците и высокой стоимости) и ожелезнен-ного доломита.

Для оценки возможности использования сидерита в конвертерной плавке стали были проведены расчеты ее технологических показателей при различных расходах этого материала.

Расчет произведен в электронных таблицах Microsoft Excel по математической модели путем совместного решения балансовых уравнений методом итераций [2]. В целом математическая модель содержит балансовые уравнения для расчета массы шлака (поступление компонентов из неметаллических материалов и образующихся при окислении элементов металлошихты), массы металла (по балансу железа), расхода кислорода дутья (с учетом потребности на окислительные процессы и поступления кислорода с оксидами железа), выхода газов (как образующихся при окислении углерода и серы, так и при разложении карбонатов и испарения влаги) и массы извести (баланс компонентов CaO; SiO2 и P2O5 для заданной основности В = CaO/ (SiO2+ P2O5). Для расчета тепловых процессов учитываются все статьи прихода и расхода тепла (составляется уравнение теплового баланса).

Расчеты по такой математической модели можно производить после адаптации ее к конкретным производственным условиям. В этом случае неконтролируемые параметры плавки (например, степени окисления углерода и дожигания СО до диоксида, потери железа и тепла, др.) можно определить путем минимизации отклонений фактических и расчетных значений контролируемых производственных показателей (например, количеств чугуна, лома, извести, доломита, кислорода и др. на плавку, составов металла и шлака и пр.) [3].

Для настройки модели был выбран массив плавок стали марки 08Ю, выплавленных в конвертерах ОАО «ММК» в декабре 2010 г. Исходные данные и результаты расчетов базового варианта технологии приведены в табл.1-5.

Состав металлических материалов, %

Химические элементы Чугун Лом Сталь РеМп РеЭ1

до раскисления готовая

Углерод 4,3 0,2 0,035 0,0442 7 0,1

Кремний 0,73 0,15 0,0055 0,0122 1 65

Марганец 0,40 0,4 0,034 0,2423 75 0,4

Фосфор 0,065 0,04 0,009 0,0101 0,45 0,05

Сера 0,027 0,04 0,013 0,0130 0,03 0,02

Хром 0,035 0,07 0,013 0,0134 0 0

Ванадий 0,1 0 0,010 0,0104 0 0

Алюминий 0 0,001 0,000 0,0469 0 0

Медь 0 0,15 0,035 0,0350 0 0

Никель 0 0,08 0,019 0,0187 0 0

Таблица 2

Параметры дутьевого режима

Параметры Значение м3/т

Расход дутья, м3 20667 58,2

Интенсивность продувки, м3/мин 1136

Продолжительность продувки, мин 18,2

Таблица 3

Расход материалов на плавку

Масса материала т %

Чугун жидкий 318,900 78,82

Лом металлический 85,713 21,18

Масса металлошихты 404,614 100,00

Известняк 4,046 1,00

Доломит сырой 4,046 1,00

ФМБУЖ 1,214 0,30

Известь 18,656 4,61

Доломит ожелезненный 16,185 4,00

Ферромарганец 1,214 0,30

Алюминий 0,526 0,13

Всего, т 450,501

Таблица 4

Состав неметаллических материалов, %

Компоненты Известь Известняк Шлак с чугуном Поступает с ломом Гарнисаж Доломит Сидерит Футеровка

мусор окалина

CaO 90,5 51,2 35 0 0 39,00 54 4,2 1,5

SiO2 1,27 0,8 40 75 0 10,14 1,6 5,6 0

MgO 4,5 3,2 1 0 0 12,89 36 11 98,5

MnO 0,1 0,5 1,5 0 0 2,39 0,5 1,5 0

FeO 0 0 0,5 0 70 21,77 1 36,2 0

Fe2Oз 0 0,3 0 0 30 10,89 6 1,8 0

Al2Oз 0,5 0,5 19 25 0 1,24 0,5 2,59 0

CaF2 0 0 0 0 0 0,00 0 0 0

P2O5 0 0 0 0 0 0,66 0 0,07 0

S 0,03 0,2 0,3 0 0 0,08 0 0,16 0

Cr2Oз 0 0 0,5 0 0 0,93 0 0 0

V2O5 0 0 1,5 0 0 0 0 0 0

TiO2 0 0 0,7 0 0 0 0 0 0

^2 3,1 42,3 0 0 0 0 0,4 34,88 0

H2O 0 1 0 0 0 0 0 2 0

Расход, % 4,61 1 0,5 2 2 3 4 0 0,3

Примечание Известь Известняк % к чугуну % к лому Ьк лому Гарнисаж Доломит Сидерит Футеровка

Дополнительные данные

Масса жидкого металла в конвертере, т 355

Температура жидкого чугуна, °С 1385

Удельная интенсивность продувки, м3/(т*мин) 3,2

Тепловые потери конвертера, % 5,5

Заданная температура металла, °С 1660

Результаты расчетов представлены на рис. 1-3. Для сопоставимых условий на этих рисунках технологические показатели плавок стали без использования сидерита (начало координат) определены расчетом для варианта технологии без применения известняка и сырого доломита. Как и следовало ожидать, увеличение расхода сидерита на плавку приводит к уменьшению расхода металлического лома и увеличению массы чугуна. Это сопровождается увеличением расхода дутья и продолжительности продувки. Заметного ухудшения показателей плавки не наблюдается при расходе сидерита до 16 т на плавку. Очевидно, конкретная масса сидерита будет определяться экономическими показателями: соотношением цен шлакообразующих материалов (сырого сидерита, известняка, доломита), чугуна и металлического лома.

120

100

19,0

80

60

40

20

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 Расход сидерита, т

14,0

16,0

18,0

Известь -

- Шпак, т -

-Время, мин

Рис. 1. Влияние расхода сидерита на массы лома, извести, шлака и продолжительность продувки

Расход сидерита, т

Рис. 2. Влияние расхода сидерита на расход дутья

Расход сидерита, т

Рис. 3. Влияние расхода сидерита на массу жидкого чугуна

Список литературы

1. Металлургия чугуна: учебник для вузов / Е.Ф. Вегман, Б.Н. Же-ребин, А.Н. Похвиснев и др.; под ред. Ю.С. Юсфина. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 774 с.

2. Колесников Ю.А. Расчет расхода лома на плавку стали в конвертере с использованием электронных таблиц // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. трудов / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. Вып. 6. С. 34 - 39.

3. Современные возможности развития расчетов плавки стали на персональных компьютерах / В.Н. Селиванов, Ю.А. Колесников, Б.А. Буданов и др. // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. трудов / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2003. Вып. 3. С. 51-58.

УДК 669.18.046.552.3-982

Д.В. Аланкин, В.Н. Селиванов, Б.А. Буданов

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

СНИЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДОРОДА ПРИ ВАКУУМИРОВАНИИ ТРУБНОЙ СТАЛИ НА УСТАНОВКЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА В ККЦ ОАО «ММК»

В последнее время трубной промышленностью выдвигаются все более жесткие требования по содержанию газов в сталях, особенно водорода. Основными источниками поступления водорода в сталь являются окружающая атмосфера и вводимые ферросплавы, наиболее эффективный способ снижения концентрации водорода в стали - вакуумная дегазация.

В кислородно-конвертерном цехе ОАО «ММК» в 2010-2011 гг. с целью определения оптимальной длительности вакуумной дегазации были проведены три серии плавок трубного металла класса прочности К52 - К60 с различной продолжительностью вакуумиро-вания. Содержание водорода в металле этого сортамента перед

© Апанкин Д.В., Селиванов В.Н., Буданов Б.А., 2011