Введение к работе
Актуальность работы. Доля мирового объёма производства стали в дуговых электропечах в 2009 году составляла около 38 %. Прогнозы указывают на рост доли электростали в течение последующего десятилетия со скоростью до 4 - 5 % в год. Современные дуговые электропечи используются для расплавления шихты и получения жидкого полупродукта, превращение которого в сталь заданного химического состава и качества осуществляется методами ковшовой металлургии.
Технология выплавки полупродукта в современных электродуговых печах развивается в направлении интенсификации плавки. Основными способами интенсификации плавки являются применение топливо-кислородных горелок, кислородных фурм, вдувание углеродсодержащего материала, применение в металлической шихте жидкого чугуна, работа с «болотом» на вспененном шлаке, продувка ванны инертным газом. Современные способы интенсификации плавки позволили сократить цикл плавки до 30 - 50 мин., а удельный расход электроэнергии до 300 - 400 кВтч/т.
Важную роль в современной технологии электроплавки имеет шлак, который помимо рафинирующих свойств должен обладать необходимой способностью к вспениванию для экранирования электрических дуг и повышения эффективности использования электрической энергии. Интенсификация плавки применением больших объёмов газообразного кислорода приводит к образованию высокоокисленного шлака с разной склонностью к вспениванию.
В настоящее время усиливается дефицит традиционных компонентов металлошихты: стального лома и чугуна, поэтому возрастает роль металлизованного сырья при выплавке электростали. Различные виды такого сырья заметно отличаются друг от друга по химическому и фракционному составам, для их успешного применения требуются дополнительные исследования.
В связи с этим, актуальной задачей для электросталеплавильного производства является разработка методов предварительного прогнозирования различных вариантов технологии плавки в дуговой электропечи.
Целью работы является совершенствование технологии выплавки стали и расширение сырьевой базы современной дуговой электропечи для улучшения технико-экономических показателей с помощью уточнения ряда параметров плавки, математического моделирования, лабораторных и производственных экспериментов.
Для достижения этой цели потребовалось провести совместно с
\1
работниками Центральной лабораторией комбината и Центром энергосберегающих технологий ОАО «ММК» промышленные исследования в условиях действующего производства на ДСП-180 ОАО «ММК» и определить неизвестные ранее параметры:
соотношение оксидов железа (FeO) и (Fe203) в шлаке;
состав и температуру отходящих газов.
Кроме того, требовалось оценить эффективность вдувания углеродсодержащего материала для вспенивания шлака, а также изучить поведение разных видов металлизованного сырья при плавке стали в ДСП-180 ЭСПЦ ОАО «ММК».
Научная новизна работы заключается в следующем:
- получены эмпирические зависимости содержания в шлаке оксидов
железа (FeO) и (Fe203) при изменении общей окисленности шлака
современной ДСП;
выявлена рациональная область окисленности шлака. Общая окисленность шлака должна быть не более 40 %, а содержание (Fe203) не более 10 %;
определён состав отходящих газов по ходу современной электроплавки;
- определена температура отходящих газов по ходу плавки.
Практическая значимость работы состоит в том, что
Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать основные параметры различных вариантов технологии плавки современной электропечи.
Сделаны рекомендации по совершенствованию процесса вдувания углеродсодержащих материалов в ДСП-180 ОАО «ММК».
Произведена оценка возможности применения различных видов железосодержащих материалов с разной степенью металлизации в электродуговой плавке.
4. Разработанная математическая модель технологии выплавки стали в
современной ДСП стала основой для создания мультимедийной обучающей
системы «Сталевар ДСП», успешно внедрённой в процесс обучения
производственного персонала ОАО «ММК» и студентов металлургических
специальностей ГОУ ВПО «МГТУ им.Г.И. Носова».
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК» (Магнитогорск, 2006 и 2008); третьем конгрессе металлургов Урала (Челябинск, 2008г.); десятом международном конгрессе сталеплавильщиков (Магнитогорск, 2009г.); втором международном промышленном форуме «Реконструкция промышленных предприятий -прорывные технологии в металлургии и машиностроении» (Челябинск,
2009г.); на ежегодных конференциях МГТУ по итогам научно-исследовательских работ в 2007...2010 годах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 статей в журналах и сборниках научных трудов, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка использованных источников и приложений. Она изложена на 130 страницах машинописного текста, включая 19 таблиц, 28 рисунков и 102 источника.
