Введение к работе
Актуальность диссертационной работы. Вопросы удаления фосфора из высоколеги- ' рованных сталей, в частности маргансцсодержащих, на сегодняшний день не получили »ффективного решения. Тем не менее этот вопрос крайне актуален, а накопление фосфора в легированном ломе и планируемое широкое вовлечение в производство ранее неиспользованных немобильных отходов металлургического производства, в том числе шламов ишаков и пыли металлургических производств с повышенным содержанием фосфора, стимулирует поиск решения задачи дефосфорации.
Способы дефосфорации флюсами, при которых фосфор переводится в слабоокнелительных условиях в фосфат или в восстановительных условиях в фосфид, находящиеся в шлаковой фазе над расплавом, не полностью решают поставленные задачи. Это связано с химической активностью флюсов по отношению к огнеупорным материалам, значительной кратностью шлака, необходимым глубоким раскислением ванны, возможностью рефосфорации и др., что сдерживает широкое промышленное внедрение предлагаемых способов.
Возможным решением проблемы представляется дефосфорация высоколегированных расплавов за счет перевода фосфора в газовую фазу. Этот подход может обеспечить существенные преимущества перед шлаковой дефосфорацией, в частности устраняются трудности, связанные с применением флюсов, при отводе фосфора в газовую фазу исключается рсфосфорация, процесс может быть легко включен в традиционные технологические схемы.
В литературе имеются немногочисленные и часто противоречивые сведения о возможном переходе фосфора из расплавов железа в газовую фазу.
Публикаций, посвященных теоретическому и экспериментальному изучению лефосфораггни маргансцсодержащих расплавов та счет перевода фосфора в газовую фазу, позволяющих дать положительный ответ на поставленную проблему, не обнаружено.
В работе предложен способ дефосфораггии, включающий две стадии. На нерпой стадии фосфор, на ряду с другими компонентами расплава* окисляется и переводится в шлаковую фазу. В качестве окислителя целесообразно использовать газокислородную' смесь (с целью (<ххпсчс1шя контролируемого окислительного потенциала), либо твердый окислитель. Hi
. -^-
«торой стадии для рафинирования шлака от фосфора, в зону образования оксидной фазы вводится углерод в виде графита (т.е. обеспечиваете»-контакт образовавшегося шлака, содержащегося фосфор, с .графитом).
Диссертация выполнена в рамках научно - исследовательской работы, проводимой Кафедрой. Электрометаллургии Стали и Ферросплавов МИСнС по межвузовской программе "Повис ресурсосберегающие и экологически чистые металлургические технологии".
Целью работы является - теоретическое й экспериментальное изучение возможности . дсфосфораши вьюокомарганцсвых расплавов 'за счет перевода фосфора в газовую фазу. Это позволит, при положительных результатах, дать рекомендации по использованию в шихте отходов, в том числе немобильных с повышенным содержанием фосфора. В диссертационной работе решены следующие задачи:
- Проведен физико-химический анализ влияния различных факторов, в частности
окисленности системы, температуры! состава расплава, активности реагентов на
равновесное* распределение фосфора между легированным марганцем металлическим
. расплавом и шлаковой фазой, на 'величину парциального давления фосфора и его соединений в газовой фазе, на переход фосфора из марганецсодержащих расплавов в газовую фазу;
Разработана методика и экспериментально изучена возможность удаления фосфора нз легированного расплава в газовую фазу;
Предложен механизм' и определены лимитирующие параметры дефосфорации марганецсодержащих расплавов за счет перевода фосфора в газовую фазу;
Экспериментально изучено поведснн* марганца лрн выплавхс стали с использованием к качестве составляющей шихты пыли и шлаков, содержащих оксиды марганца;
Научная новизна. Разработаны научные основы двухстадийного механизма перехода фосфора из марганецсодержащих расплавов в газовую фату. На первой стадии осуществляется окисление фосфора и перевод его в шлаковую фазу, при окисленности металла, характеризующейся Роі<10'"атм, что позволяет исключить значительные потери марганца.
На второй стадии обеспечивается рафинирование фосфоросодержащей) шлака за счет контакта последнего с графитом.
~jr-
Получены количественные данные, о влиянии различных параметров на удаление фосфора из легированных марганцем расплавов, экспериментально 'подтверждено наличие фосфора в газовой фазе при рафинировании металла по предложенной методике.
На базе лабораторных экспериментов, получены количественные зависимости, характеризующие извлечение марганца из марганецсодерхащей пыли и шламов. предлагаемых для использования в качестве мсталлошихты при выплавке стали.
Практическая значимость. На основе полученных результатов представляется возможным разработать способ дефосфорации высокомарганцевых расплавов железа н извлечения марганца из пылевидных отходов и шлаков, содержащих оксиды марганца.
Публигяции^ По теме диссертационной работы опубликована одна статья.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, ' список литературы из 50 наименования.
