Введение к работе
\
Актуальность работы. В настоящее время пользуются повышенным спросом качественные особонизкоуглеродистые марки сталей с нормируемым содержанием примесей. Для таких сталей имеется тенденция сосредоточения всех функций внепечной обработки в циркуляционных вакууматорах с окислительным обезуглероживанием, известным как RHO-процесс. Ограничивающим фактором являются высокие тепловые потери, возникающие при длительной вакуумной комплексной обработке. Поэтому приходится либо перегревать металл в сталеплавильном агрегате, либо компенсировать падение температуры. Обзор существующих способов нагрева стали в печах-ковшах и RH-установках показал их относительно низкую эффективность и возможность появления трудноудали-мых вторичных загрязнений. Поэтому для получения в RH-установках качественных сталей необходим высокоинтенсивный и чистый источник энергии, позволяющий комплексно воздействовать на кинетику металлургических реакций. Анализ показал, что таким источником является плазменно-дуговой нагрев дугой постоянного тока с нерасходуемым электродом.
Цель работы - исследование комплексной обработки стали в циркуляционных вакууматорах с плазменным нагревом металла и реагентов путем проведения физического и математического моделирования.
Научная новизна. Получены следующие наиболее существенные новые научные результаты:
разработаны условия для проведения исследований на физических моделях и перенесения результатов на реальные процессы нагрева и комплексной обработки, протекающие в промышленных RH-установках;
построена полуэмпирическая математическая модель теплового воздействия плазменной дуги на ванну металла в вакуум-камере RH-установки и на основе энергетического баланса определен эффективный диапазон удельных мощностей, необходимых для компенсации снижения температуры и нагрева стали;
установлено, что плазменный нагрев металла и реагентов в вакуум-камере RH-установки снимает кинетические ограничения и однозначно интенсифицирует процессы обезуглероживания и десульфурации;
- впервые теоретически и экспериментально проведена оценка влияния
плазменно-дугового нагрева в RH-установке на процессы обезуглероживания, де
сульфурации и легирования, на примере введения редкоземельных металлов (РЗМ),
восстановленных алюмотермией из оксидов.
Практическая ценность. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложены новые режимы внепечной обработки в циркуляционных вакууматорах с использованием плазменно-дугового нагрева металла и реагентов в вакуум-камере для получения особонизкоуглеродистых сталей с нормируемым содержанием примесей. Применение плазменно-дугового нагрева снижает нагрузку на конвертер, расширяет возможности RH-установок и позволяет проводить комплексную обработку качественных сталей без снижения их температуры перед разливкой.
Апробация работы. Основные положения работы изложены и обсуждены на Всероссийской научно-технической конференции «Энергетики и металлурги настоящему и будущему России» (Магнитогорск, 1998 г.); Российской межотраслевой конференции «Теплофизика - 2002» (Обнинск, 2П07 г); Международной
і РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ І
З j БИБЛИОТЕКА |
научно-практической конференции «Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии» (Москва, 2002 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 2 монографии, 3 тезиса докладов, 1 депонированная рукопись, 1 научная статья, 4 изобретения, 1 полезная модель.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Она содержит 168 с. машинописного текста, включающего 46 рисунков, 3 табл., список литературы из 167 наименований.
