Введение к работе
Актуальность работы. Современные сталеплавильные агрегаты все больше становятся аїрегатами для выплавки полупродукта, а операции по доводке расплава по составу и температуре переносятся в > сталеразливочный ковш. То есть обработка металла в ковше и в частности продувка расплава инертными газами превратилась в обязательную стадию технологического процесса со своими задачами, технологическими приемами, оборудованием и даже названием - внепечная металлургия. При ттом с точки зрения сертификации состава готового металла внепечная металлургия является важнейшим этапом технологической цепочки.
Решение данной задачи предполагает регулирование состава и температуры расплава перед разливкой в заданных пределах с заданной вероятностью что достигается за счет введення в ковш больших количеств раскиелнтелей н легирующих с последующей гомогенизацией по составу и температуре, а также рафинированием металла от примесей за счет регулируемого межфазного взаимодействия.
Решать эти задачи необходимо комплексно на уровне системного анализа, учитывая при этом многокомпонентностъ и многофазность рассматриваемых систем, сложную гидродинамическую картину движения расплава в ковше и, как следствие, стохастический характер протекающих процессов. При этом, с одной стороны, протекание массообменных процессов генерирует появление неоднородности расплава, а с другой стороны неоднородность металла, особенно по высокоактивному по отношению к кислороду элементу, приводит к большому колебанию скоростей массообменных процессов на межфазных поверхностях.
Знание закономерностей процессов, протекающих во время внепечной обработки в сталеразливочном ковше, не только расширит представления о их природе, но и позволит повысить вероятность получения продукта с
требуемыми параметрами при одновременном снижении расходов по переделу.
Научная новизна работы состоит о описании законов поведениа открытых стохастических систем на осиоее системного анализа, что позволило прогнозировать и управлять процессами формирования к изменения состава н неоднородности расплава бо время вмененной обработки.
Основными научными результатами следует считать:
-
Сформулированы принципы описання системы "сталеразливочный коаія", как открытой стохастической системы, поведение которой определяется результатом протекания совокупности, всех возможных процессе;) внутри системы и на ее границах;
-
Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что состояние, системы "сталеразливочный ковш" можно однозначно охарактеризовать с помощью единственного параметра - энергии Гиббса, зависящей только от состава н температуры металла и полностью обеспеченного расчетными параметрами;
3. Доказано, что поведение системы однозначно определяется степенью
ее пространственной неоднородности. Предложена характеристика
пространственной неоднородности свойств системы is разработана
методика определения ее по фактическим данным.
-
Теоретически обоснована и практически разработана методика физико-химического описания сложной многофазной системы "сталеразливочный ковш", базирующаяся на понятии "локального равновесия" термодинамики необратимых процессов Пригожина с учетом протекания всей совокупности стохастических процессоо на различных межфазных поверхностях.
-
На основании теоретических н экспериментальных исследований разработай критерий однородности расплава и методика его определения,
іолучена зависимость дм расчета времени усреднения в зависимости от правляющих воздействий и массы присадки, изучено усреднение «сплава по температуре, впервые определено время усреднения шлака по оставу, определены гидродинамические характеристики системы продолжительность цикла циркуляции в ковшах различной вместимости, характеристики двухфазной газожидкостной зоны, характеристики течения еталла ковше), проанализирована работа различных типов продувочных чггройств.
Практическая значимость работы заключается в том, что на основе юлученных теоретических выводов и представлений разработаны методы сонтроля и управления составом металла во время внепечной обработки а ггалеразлнвочном ковше. Результаты работы были использованы при:
разработке технологии усреднительноЙ продувки расплава інертними и нейтральными газами на НЛМК, БМЗ, КарМК, МК 'Азовсталь", РМЗ.
разработке технологии обработки расплава инертным газом во время >ылуска металла в сталеразливочный ковш в условиях мартеновского цеха РМЗ.
разработке конструкции н создании технологии продувки металла через фурму с пористой вставкой в условиях МК "Азовсталь, БМЗ, ККЦ НЛМК '
разработке технологии производства низкоазотистой автолистовой стали 08Ю условиях ККЦ-2 НЛМК.
разработке технологии регулирования содержания алюминия в стали по величине термоэффекта в условиях ККЦ-2 НЛМК.
- разработке технологии обработки расплава высокоактивными
реагентами на основе металлического кальция, вводимого в ковш с
помощ>к> трайб-алпарата (ККЦ-1 НЛМК, мартеновский цех, ККЦ),
* разработке технологии рафинировани металла от серы актини покровными шлаками в условиях ККЦ МК "Аэовсгаль";
Результаты внедрения разработанных мероприятии подтверждают актами внедрения и расчетом экономического эффекта.
Теоретические подходы и полученные практические результат включены в специальные курсы, читаемые студентам специалыюств 1101
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 2 статьи и получено 12 авторских свидетельств и патентов.
Основные результаты н положения работы докладывались обсуждались на 17 Всесоюзных, международных, отраслевы конференциях в 25 докладах.
Объем работы. Диссертация изложена ка - страница
машинописного текста, состоит нэ введения, / глав и заключении содержит ^г таблиц, г «3 иллюстраций, ~> страниц приложения списка литературы ю^?У наименовании.