CC BY
20
чески совпадают, поэтому последний состав шихты является оптимальным: возврат - 30 %, стружка чугунная - 48 %, высечка стальная - 21,8 %, коксик -0,2 %. Проверка полученных рекомендаций с помощью опытно-промышленных плавок в условиях Луганского литейно-механического завода показала, что рекомендованный состав оптимальной шихты обеспечивает получение ковкого чугуна с заданным уровнем его физико-механических и технологических свойств. Значительное снижение стоимости металлошихты получено за счет существенного изменения ее состава и технологического процесса плавки чугуна в индукционной печи, это позволило устранить из состава шихты дорогостоящий передельный чугун, уменьшить количество возврата и стального лома, а в качества основы шихты использовать чугунную стружку. Для получения высокого качества расплава он подвергался высокому перегреву и выдержке при этой температуре, а обеспечение неоходимого содержания углерода в нем регулировалось с помощью науглераживания коксиком.
Вывод
Разработана и испытана в производственных условиях на процессе выплавки ковкого чугуна методи-
ка оптимального синтеза литейных сплавов, обеспечивающая получение заданных его технологических и физико-механических свойств при минимальных затратах на шихтовые материалы.
Список литературы
1. Гуляев Б.Б. Синтез сплавов. М.: Металлургия. 1984. -160 с.
2. Воздвиженский В. М., Грачев В. А., Спасский В.В. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении. М.: Машиностроение. 1984. - 432 с.
3. Ketscher N., Herfurth K., Steller I. Giessereitechnik in Deutschland - Wirtschflicher Hintergrund und Chancen der Gieвverfahren // Konstruction. - 1999. - Vol. 51, № 5. -S. 13-17.
4. Drovacek J. Mit Andradonik zur Selbsthilfe auf der Suche einer verantwortliche Globalitat // Giesserei Rundschau. -1999. - V. 46. - № 7- 8. - S. 3 - 8.
5. Рысев М.А. Системы компьютерного моделирования литейных процессов. // Литейное производство. - 2000. -№1. - С. 29-32.
6. Rabf B., Sebastian D/ Zielgerechte Custeilgestaltung wird durch C-Techniken unter-stuz // Maschinenmarkt. - 2001. -Vol. 107. - S. 44-47.
7. Under Bernhard. Virtuelltr Enticklungsprozess von Gussbauteilen // Giesserei Rundschau. - 2002. - Vol. 49. -№ 7-8. - S. 109-113.
Одержано 27.04.2006р.
Розроблено та реализовано методику одержання залгзовуглецевих ливарних сплавгв з фгзико-механгчними характеристиками замгнгмальною вартгстю шихти для Их приготування.
Method of iron-carbon cast alloys with fixed physicomechanical characteristics production using charge materials of minimal cost for their preparation is developed and realized.
УДК 669.28:519/87
Канд. техн. наук С. М. Григорьев, канд. техн. наук Ю. И. Нагорный, С. Ю. Былим
Национальный технический университет, г. Запорожье
РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЗАВИСИМОСТЕЙ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЗОВАННОГО МОЛИБДЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА
Разработана и оптимизирована математическая модель многофункиональных технико-экономических показателей производства металлизованного молибденового концентрата и выплавки стали 08Х17Н15М3Т с его применением.
Главным итогом настоящей работы является разработка математической модели технико-экономических показателей получения металлизованного молибденового концентрата из рудных концентратов в про-
мышленных условиях. Установлены оптимальные пределы ведущих функциональных зависимостей, при этом выявлены ряд преимуществ по сравнению с действующим техническим регламентом и достигнутыми
© С. М. Григорьев, Ю. И. Нагорный, С. Ю. Былим 2006 р.
ISSN 1607-6885 Hoei Mamepia.nu i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2006
101
показателями производства металлизованного молибденового концентрата (КММ, губчатый ферромолибден) нового легирующего материала на основе молибдена в шахтных электрических печах:
- выход сырых брикетов из шихты 92-93 %;
- степень восстановления брикетов при металлизации в печных агрегатах 96,9-98,3 %;
- производительность процесса восстановления 263,1-301,4 кг/час при пересчёте на содержание молибдена в металлизованном продукте;
- при легировании расплава стали 08Х17Н15М3Т (ЭП-580) молибденом металлизованного концентрата скорость его растворения изменяется в интервале от 5 до 24 минут, в зависимости от содержания молибдена в металлизованном продукте, что в 5-7 раз меньше времени растворения стандартного ферромолибдена;
- усвоение молибдена расплавом изменялось в пределах от 92,1 до 94,9, что значительно выше усвоения, достигнутого заводской практикой при легировании расплава стали обожжённым молибденовым концентратом, которое составляет (в среднем) 84,6 %;
- сокращаются практически до 0,5 % масс. механические потери компонентов шихты и, следовательно, потери молибдена.
В процессе металлизации молибденсодержащих материалов, состоящих из трехоксида молибдена и железной окалины, состав шихты определяется соотношением основных компонентов, которое позволяет получить конечный продукт с содержанием молибдена от 5 до 70 % масс. Исходные компоненты шихты измельчаются, брикетируются и восстанавливаются газовой смесью. Полученная губка подвергается дроблению и повторному брикетированию для увеличения плотности металлизованных материалов до 4,5...6,1 г/см*. К числу недостатков такого состава шихты следует отнести низкую скорость металлизации триоксида молибдена газовой смесью по сравнению с комбинированным восстановлением твердым углеродом и конвертированным природным газом.
В отечественной практике получила развитие и длительное время эксплуатировалась технология получения металлизованного молибденового концентрата в шахтных электрических печах из брикетированной шихты [1], параметры которой совершенствовались и оптимизировались [2, 3].
Целью работы являлась разработка технологических параметров восстановления молибдена из концентрата и состава шихты, а настоящих исследований -математическое моделирование параметров, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей производства губчатого ферромолибдена.
Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения губчатого ферромолибдена, содержащая
1 Патент США № 3865573, Кл. 75-84. Шихта для получения молибденсодержащих брикетов. Опубл. 1971г.
молибденовый концентрат, связующее, углеродистый восстановитель и металлический порошок, дополнительно содержит увлажнитель, а в качестве молибденового концентрата - гидрометаллургический- и/или уротропиновый концентрат.
Молибденовый гидрометаллургический- и/или уротропиновый концентрат, поставляемый по ГОСТ 212-69, содержащий % масс.: 52.58 Мо; 0,01.0,02 Р; 0,01.0,02 Си; 0,01.0,02 8Ъ; 0,03.0,07 лб; 0,03.0,07 ги; 0,8.1,0 8Ю2; 0,01...0,03 Вц 2,0.5,0 Н2О, примеси СаО, MgO, Л1203 - ост.
Увлажнитель вводится в состав шихты вместе с гидрометаллургическим концентратом, влажность которого составляет 0,5.1,5 % масс. по уровням поставки. Остальная часть увлажнителя задается в виде паров воды при температуре 393.413 °К под давлением 203-405,3 кПа во время перемешивания концентратов шихты в смесителе с паровым обогревом.
В качестве увлажнителя может быть применена вода при температуре 333.363 °К. Введение увлажнителя в состав шихты позволяет практически исключить механические потери компонентов и, что самое главное, сделать его непосредственным реагентом ком -бинированного восстановления окислов молибдена в печных агрегатах. При температурах 1073.1473 °К увлажнитель (водяной пар) взаимодействует с углеродом по следующим реакциям:
2Н2О + С = 2Н2 + СО2,
Н2О + С = Н2 + СО2.
(1) (2)
Получаемый в результате реакций (1), (2) свободный водород взаимодействует с оксидами молибдена по следующим реакциям:
МоО3 + Н2 = МоО2 + Н2О,
МоО2 + 2Н2 = Мо + 2Н2О.
(3)
(4)
Таким образом, взаимодействие увлажнителя проявляется через пароокислительный механизм и имеет каталитическую природу, ускоряя процесс восстановления оксидов молибдена и обеспечивает повышение производительности печных агрегатов. Увлажнитель, кроме того, способствует формированию боле высокой пористости шихты и металлизованного продукта, что также улучшает газообмен в реакционной зоне и повышает производительность процесса металлизации молибденовой шихты и обеспечивает более высокую степень ее восстановления.
В промышленности был произведен активный эксперимент с изменением состава шихты и технологических параметров в широких пределах для установления наиболее значимых зависимостей. Выполнен их анализ и отобраны, а потом оптимизированы и выделены в систему параметры, которые определяют технико-экономические показатели технологии и состава целевого продукта.
Изучалась зависимость производительности про-цессау от следующих параметров:
z - молибденовый концентрат, % масс. z1 е [46-68] z2 - каменноугольный пек, % масс. z2е[2-11] z3 - углесодержащие восстановители, % масс. z3 е [4-8] z4 - металлизованный порошок, % масс. z4е [17-39] z5 - увлажнитель, % масс. z5е [1-7].
Для составления математической модели у (z1, z2, z3, z4, zJ) были проведены эксперименты по плану второго порядка Бенкина [4, 5] для пяти факторов. Расчёт коэффициентов модели выполнен используя множественный регрессионный анализ. После проведения регрессионного анализа [4] указанное модельное соотношение получено в форме
у = 279 + 0,8125х, + 13,5х_ + 3,062х, + 6,87х„ +
^ у 1 у 2 у 3 у 4
6,25x5 + 3x1x2-x1x3 + 5,75x1x4 - 2,5x1x5 - 2x2x3 + 0,75x3x4+
3,5xx + 2xx + 9,8 x? - 7,62 x? - 7,04 x? - 6,29 x2 -
Ti ---4 5
x2
'x4
6,45 x¡ и представлено на рис. 1.
Выводы
Разработана и оптимизирована математическая модель ведущих многофункциональных технико-экономических показателей производства металлизован-ного молибденового концентрата и выплавки стали 08Х17Н15М3Т (ЭП-580) с его применением. Определены граничные пределы наиболее предпочтительных значений. Подтверждены и обоснованы технические и экономические преимущества производства и использования в сталепроизводстве нового легирующего материала на основе молибдена методами порошковой металлургии.
Рис. 1. Сравнение фактических и рассчитанных значений технико-экономических показателей получения металлизованного
молибденового концентрата
Список литературы
1. Григорьев С.М., Акименко В.Б., Попов А.Н. Получение металлизованного молибденового концентрата из брикетированной шихты и его использование при выплавке стали. // Сталь. 1983. № 8. - С. 79-81.
2. Григорьев С.М., Пивень А.Н., Острик П.Н. Влияние соотношения кислорода и углерода в шихте на содержание некоторых элементов в металлизованном молибденовом концентрате. // Сталь. 1986. № 10. - С. 82-84.
3. Григорьев С .М., Острик П.Н., Игнатов Л .Н. Кинетичес-
кие закономерности комбинированного восстановления оксидных молибденовых концентратов. // Сталь. 1987. № 10. - С. 87-90.
4. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. - М.: Высшая школа, 1985. - 327 с.
5. Спиридонов А. А., Васильев Н.Т. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации технологических процессов. - Свердловск: Уральский политехнический институт, 1975. - 148 с.
Одержано 21.04.2006 р.
Розроблено та оптимгзовано математичну модель багатофунюональних техн1ко-економ1чних показниюв виробництва металгзованого мол1бденового концентрату й виплавки стал! 08Х17Н15М3Т з його застосуванням.
The mathematical model of multifunctional technico-economical data of metalized molibdenic concentrate production and steel grade 08X17H15M3Tsmelting using this concentrate is created and optimized.
ISSN 1607-6885 Нов1 матер1али i технологи в металургп та машинобудувант №1, 2006
103
