Содержание к диссертации
Введение
1. Технология производства особонизкоуглеродистой стали (IF-стали) в зарубежной практике 7
1.1. Свойства и химический состав IF-стали 7
1.2. Технология выплавки IF-стали 13
2. Краткая характеристика кислородно-конвертерного цеха ОАО "ММК" и существующей технологии выплавки стали 19
2.1. Основное технологическое оборудование 19
2.2. Технология выплавки и ковшевой обработки 22
3. Первая серия опытов по выплавке IF-стали 28
3.1. Разработка технологии выплавки IF-стали в кислородно- конвертерном цехе ОАО "ММК" зарубежного опыта 28
3.2. Проведение первой серии опытов 32
3.3. Анализ результатов первой серии опытов 38
4. Уточнение технологии выплавки Постали и проведение промышленных экспериментов 41
5. Методика обсчета данных промышленных экспериментов 49
6. Анализ промышленных экспериментов и уточнение химического состава особонизкоуглеродистой стали для ОАО "ММК" 60
7. Выплавка и ковшевая обработка стали марки 006/IF 70
7.1. Корректировка технологии для выплавки стали марки 006/IF 70
7.2. Выплавка опытно-промышленной партии стали марки 006/IF 73
Выводы 75
Список используемых источников 77
Приложение 86
- Технология выплавки IF-стали
- Технология выплавки и ковшевой обработки
- Анализ результатов первой серии опытов
- Методика обсчета данных промышленных экспериментов
Введение к работе
Автомобилестроение является одним из самых крупных потребителей продукции металлургических предприятий. Важное место в продукции металлургических предприятий, поставляемой автомобилестроению, принадлежит тонкому холоднокатаному листу для глубокой и особо сложной вытяжки [1,2].
Магнитогорский металлургический комбинат (ММК) всегда был и продолжает оставаться крупнейшим отечественным производителем тонкого холоднокатаного листа для автомобилестроения. В течение многих десятилетий тонкий холоднокатаный лист на ММК производился в основном из стали марки 08кп, выплавляемой в мартеновских печах и разливаемой в изложницы. Технология выплавки и разливки такой стали, которая постоянно совершенствовалась, обеспечивала хорошую деформацию металла в холодном состоянии и требуемый комплекс механических и технологических свойств готовой металлопродукции. Высокое качество тонкого холоднокатаного листа ММК подтверждается тем, что он широко использовался для производства жести и даже кинескопной ленты толщиной ОД мм.
Высокие пластические свойства тонкого холоднокатаного листа из низкоуглеродистой кипящей стали связаны с тем, что при кипении металла в изложнице происходит интенсивное его обезуглероживание и на поверхности слитка формируется слой металла с низким (0,03...0,05 %) содержанием углерода, а также других химических элементов. Слой металла с пониженным содержание элементов сохраняется и в прокате, обеспечивая нужный комплекс механических и технологических свойств металлопродукции.
С вводом на ММК в эксплуатацию кислородно-конвертерного цеха(ККЦ) выплавка стали для тонкого холоднокатаного листа стала
осуществляться в кислородных конвертерах вместимостью 350 /и с последующей разливкой металла на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) криволинейного типа. Так как надежную технологию непрерывной разливки кипящей стали в мировой практике создать не удалось, то на ММК перешли на производство холоднокатаного листа из стали марок 08пс и 08Ю. Технология производства стали этих марок в кислородно-конвертерном цехе ММК вполне освоена.
Выплавка стали марок 08пс и 08Ю в кислородно-конвертерном цехе ММК производится по классической технологии одношлаковым процессом с верхней подачей кислорода. При выпуске металла в ковш производится его раскисление марганцем и алюминием. Окончательная доводка металла по химическому составу и температуре осуществляется на агрегате доводки стали (АДС), после чего ковш с металлом передается в отделение непрерывной разливки. Готовая сталь обычно содержит 0,03...0,06% С, не более 0,02 % Si, 0,25...0,30 % Мп, не более 0,022 % S, 0,015 % Р, 0,020...0,070 % А1, не более 0,0008 % N, и не более 0,03 % Сг, 0,06 % Ni 0,06 % Си. Тонкий холоднокатаный лист из нее достаточно хорошо реализуется на внутреннем рынке. Значительная часть металлопродукции идет на экспорт. Объем производства стали марок 08пс и 08Ю в настоящее время составляет 5,2 млн. т/год.
В последние годы в мировом автомобилестроении началось широкое использование оцинкованного холоднокатаного листа для изготовления кузовов автомобилей и других их деталей [3, 4, 5]. Для изготовления такого листа используется особый металл, получивший название IF-стали (Interstitial Free Steel - сталь свободная от атомов внедрения). IF-сталь - это металл, имеющий чисто ферритную структуру без атомов внедрения в кристаллической решетке а-железа. Допускается лишь небольшое содержание элементов, атомы которых могут замещать атомы железа в кристаллическое решетке железа (кремний, фосфор, никель, хром, медь).
Элементы, атомы которых внедряются в решетку железа (углерод, азот, сера) и которые не удается полностью удалить из металла в процессе его выплавки, должны быть связаны в прочные химические соединения, присутствующие в металле в виде неметаллических включений, причем содержание этих включений также должно быть минимальным.
Для повышения качества металлопродукции в соответствии с новыми требованиями рынка в ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" был построен и в 2002 г введен в эксплуатацию агрегат непрерывного горячего алюмо-оцинкования холоднокатаного листа. Производственная программа этого агрегата предусматривала выпуск оцинкованного автолиста из IF-стали. Выплавка IF-стали должна была производиться в кислородно-конвертерном цехе. Поскольку металл такой степени чистоты в кислородно-конвертерном цехеММК не выплавлялся, то потребовалось разработать технологию выплавки стали, пригодной для производства автолиста на агрегате непрерывного горячего алюмо-оцинкования с использованием уже имеющегося в цехе технологического оборудования. Разработка технологии производства такой стали явилось объектом данной исследовательской работы.
1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОСОБОНИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ (IF-СТАЛИ) В ЗАРУБЕЖНОЙ ПРАКТИКЕ
Технология выплавки IF-стали
В литературе пока содержится мало детальной информации о технологии выплавке IF-стали. Наиболее подробно описана технология производства IF-стали фирмами Voest-Alpine Stahl Linz GmbH [17] и Thyssen Krupp Stahl в Беккервете [18]. Фирма Voest-Alpine Stahl Linz GmbH выплавляет EF-сталь в конвертерах вместимостью 150 т с последующей обработкой металла на установке циркуляционного вакуумирования. В 1997 году на установке циркуляционного вакуумирования было обработано 400 тыс. т такой стали, что составляет более 50 % производственной программы этого агрегата. Основные требования к выплавке IF-стали в фирме Voest-Alpine Stahl Linz GmbH заключается в следующем: - достижение минимального содержания примесных элементов - О, N, S, С,Р; - соблюдение высоких требований к степени чистоты металла по оксидам, сульфидам и нитридам; - связывание в прочные неметаллические включения кислорода, азота, серы и углерода с помощью титана и ниобия; - обеспечение минимального суммарного содержания сопутствующих элементов: - меди, никеля, жрома, молибдена, олова, цинка, ванадия и свинца; - минимизация расхода алюминия; - предотвращение вторичного окисления металла, насыщения азотом и науглероживания. Выполнение приведенных выше требований обеспечиваются следующей технологией. Из конвертера выпускается нераскисленный жидкий металл. Непосредственно перед выпуском измеряется активность кислорода, что позволяет присаживать в ковш при выпуске точно определенное количество углерода и иметь перед вакуумированием оптимальное соотношение содержаний углерода и кислорода в металле - 0,02...0,03 % и 0,04...0,05 % соответственно.
При вакуумной обработке в течение 15 мин содержание углерода снижается до 0,0018 %. После добавки раскислителей и ферросплавов содержание углерода в металле может немного увеличиться. На машины непрерывного литья заготовок расплав подается с содержанием углерода 0,0022 %.
С помощью описанных выше технологических мероприятий удалось значительно уменьшить пределы колебания содержания углерода в готовой продукции. При содержании углерода в конечной пробе 0,0028 % стандартное отклонение для этого элемента составляет всего 0,0009 %.
Возможность существенно уменьшать содержание азота в жидкой стали при циркуляционном вакуумировании незначительна. В связи с этим во время конвертерной плавки применяется особый режим донной продувки, обеспечивающий низкое содержание азота в металле. К концу продувки содержание азота составляет 0,0020... 0,0025 %.
Для получения низкого содержанием серы в металле в конвертерной плавке используют малосернистый чугун и специально отобранный скрап. Эти мероприятия гарантируют, что к концу продувки содержания серы будет составлять в среднем 0,005 %.
Вследствие попадания в ковш конвертерного шлака, имеющего повышенного содержание оксидов железа при циркуляционном вакуумировании нельзя ожидать снижения концентрации серы. Необходимо добиваться того, чтобы при выпуске в ковш попадало лишь небольшое количество шлака.
На заводе фирмы Thyssen Krupp Stahl в Беккервете [18] IF-сталь выплавляют в 265-т конвертерах. После окончания продувки плавки выпускают без отбора пробы. По динамической модели продувки рассчитывается содержание углерода на выпуске и по модели легирования рассчитьгеается количество углерода, которое необходимо ввести в ковш для предварительного раскисления. Целью предварительного раскисления является получение содержания углерода в пределах 0,02...0,025 % и содержания кислорода 0,045... 0,050 %.
При вакуумировании стали на стадии снижения давления при превышении или недостижении установленного содержания кислорода и углерода в вакуум камеру добавляют углерод для предварительного раскисления. Цель заключается в том, чтобы с установлением самых низких содержаний углерода перед раскислением получить низкое содержание кислорода. В среднем достигаются содержания углерода меньше 0,002 %. Содержание кислорода получается около 0,025 %.
Углерод и азот, оставшиеся в металле после вакуумирования, связываются титаном и ниобием, содержание которых устанавливаются на каждой плавке индивидуально в зависимости от ожидаемых содержаний углерода и азота. При этом стремятся получить возможно более низкое содержание этих легирующих элементов для того, чтобы обеспечить хорошую разливаемость стали. По этой причине важно, чтобы содержание азота было возможно более низким. Содержание азота в пробах готового металла в 75 % случаев были ниже 0,0025 %.
На некоторых металлургических заводах циркуляционная установка вакуумирования оборудована газокислородной фурмой. Это позволяет осуществлять подвод кислорода через водоохлаждаемую фурму в вакуумную камеру. Кислородная продувка в процессе вакуумного обезуглероживания при выплавке особо низкоуглеродистой стали преследует две цели: - активизация химической реакции путем подвода газообразного кислорода в первой половине процесса, когда лимитирующим фактором реакции обезуглероживания является подвод кислорода; - дожигание в вакуумкамере газообразного СО, образующегося в ходе реакции обезуглероживания, и использование выделяющейся теплоты для компенсации охлаждения стали. В дополнение к этому положительный эффект способа проявляется в уменьшении на стенках вакуумкамеры металлических настылей.
С подводом кислорода появляется возможность достигать конечного содержания углерода за меньшее время или за прежнее время провести обезуглероживание при более высоком исходном содержании углерода. По сообщениям многих фирм, благодаря такой возможности удалось смягчить требования к исходным условиям или, иначе говоря, к параметрам выпуска металла из конвертера. Возможность предотвратить переокисление в конвертере и снизить температуру выпуска примерно на 20 С оказывает положительное влияние на стойкость футеровки конвертера.
Так в 1994 году на фирме "Нешнл стал" [19] установка циркуляционного вакуумирования была оборудована фурмой с продувкой кислородом сверху. Фурму с соплом Лаваля вставляют через купол вакуумной камеры и опускают до требуемой высоты (3,5 м от донной поверхности футеровки). Конечное содержание углерода менее 0,003 % с кислородной продувкой достигали за меньшее время, чем без продувки. До внедрения кислородной продувки в вакуумкамере конечное содержание углерода в металле в конвертере должно было быть не выше 0,05 %, а конечное содержание кислорода - не ниже 0,07 %. При применении продувки кислородом в вакуумной камере конечное содержание углерода в стали в конвертере повысили до 0,10%, а содержание кислорода снизили до 0,04 %, при этом конечную температуру стали в конвертере понизили на 25...30 С [20-43].
В июне 1993 году на заводе фирмы "Бритиш етил" в Порт-Толботе принят в эксплуатацию 335-т циркуляционный вакууматор с верхней кислородной фурмой [1]. Вакууматор используется для обработки 40 % всей выплавляемой стали. Вакууматор создан на основе стандартной вакуум-камеры разработки фирмы "Вакметалл". В верхней части горячего газоотвода помещена кислородная фурма. Она установлена на опорной конструкции, смонтированной на подвижной платформе вакууматора, и содержит водоохлаждаемую кислородную фурму со сменным односоштовым наконечником. Фурма вводится в вакуум-камеру через специальное вакуумное уплотнение, что позволяет перемещать ее по вертикали в рабочую позицию и обратно, не нарушая вакуума в камере. Фурма расположена по вертикальной оси вакуум-камеры на высоте З...5м над футеровкой днища вакуумкамеры.
Технология выплавки и ковшевой обработки
В качестве шихтовых материалов для выплавки используется жидкий чугун и металлический лом. Суммарная масса чугуна и металлического лома на плавку составляет 400 т. В том случае, когда содержание серы в чугуне превышает 0,025 %, проводится его обработка на установке десульфурации чугуна путем вдувания гранулированного магния в струе азота через верхнюю погружную фурму. Продолжительность обработки составляет 20... 30 мин. За это время в чугун вводится 100... 150 кг гранулированного магния. После завершения продувки осуществляется выдержка чугуна в заливочном ковше около 10... 15 мин для более полного всплывания сульфидов магния в шлак. Затем шлак скачивается машиной скребкового типа, после чего чугун транспортируется в конвертерное отделение для заливки в конвертер. Степень десульфурации чугуна достигает 50 %.
Металлический лом полностью загружается в конвертер до заливки чугуна из одного или двух совков. В качестве шлакообразующих материалов используется известь и мягкообожженный доломит. Суммарный расход шлакообразующих материалов зависит от содержания кремния в чугуне. В случае выплавки стали с низким содержанием серы и фосфора расход извести увеличивается, а расход мягкообожженного доломита уменьшается. Расход шлакообразующих материалов приведен в табл. 2.1 [54].
Присадка извести и мягкообожженного доломита осуществляется после завалки металлического лома в конвертер с расходом 40...60 % от общего количества. Присадка оставшихся после завалки шлакообразующих материалов (40...60 %) производится равномерно по ходу продувки порциями по 1...4 т и заканчивается не позднее, чем за 3 мин до конца продувки или измерения температуры с помощью машины замера параметров плавки. продувка кислородом через верхнюю шестисопловую фурму. При выплавке стали с содержанием углерода не более 0,07 %, массовая доля его по окончании продувки не превышает 0,06 %, а для металла с последующей обработкой на вакуумной установке - 0,05 % и менее. По окончании продувки проводится повалка конвертера для измерения температуры металла и отбора проб металла и шлака. Ориентировочные значения температур металла в конвертере перед выпуском для различных групп марок стали приведены в табл. 2.2. Плавки с последующей обработкой на вакуумной установке выпускаются с температурой, которая на 20 С выше, чем указано в табл. 2.2.
После измерения температуры и отбора проб проводится слив металла из конвертера в сталеразливочный ковш с одновременным первичным раскислением и легированием. В начале выпуска плавки в ковш вводится алюминий в количестве до 25 % от общего расхода. При наполнении ковша металлом на — его высоты вводится науглероживатель, а затем при наполнении ковша на —... - его высоты - все ферросплавы, содержащие хром, марганец, кремний, фосфор и ванадий. После этого вводится оставшийся алюминий, а затем микролегирующие добавки (ферротитан, ферробор, силикокальций, феррониобий, редкоземельные металлы и др.). Присадка раскислителей заканчивается при наполнении ковша металлом не более, чем на —высоты. Во время слива металла из конвертера осуществляется также обработка металла твердой шлакообразующей смесью [54]. Смесь состоит из извести (80...85 % от общего количества) и плавикового шпата (остальное). Расход шлакообразующей смеси составляет 5...8 кг/т. Далее ковш с металлом транспортируется на участок внепечной обработки, где осуществляется доводка металла по химическому составу и температуре.
Схема обработки металла на всех агрегатах внепечной обработки едина [57-60]. Поступивший ковш с металлом переставляется на сталевоз агрегата. В начале обработки осуществляется усреднительная продувка металла аргоном через верхнюю погружную фурму или пористые вставки в днище ковша. Продолжительность усреднительной продувки составляет около 3 мин. Вводится расчетное количество алюминия: для низкоуглеродистой стали -280 кг, для углеродистых - 280...320 кг и для низколегированных и легированных - 120...200 кг. Затем осуществляется измерение температуры и отбор пробы металла. После получения результатов химического анализа, осуществляется корректировка химического состава металла путем присадки ферросплавов и алюминия. Далее снова проводится усреднительная продувка аргоном в течение З...5лшн, после чего опять отбирается проба металла и проводится измерение температуры. После получения результатов химического анализа металла, при необходимости, осуществляется корректировка химического состава металла. Если температура металла после обработки превышает температуру, заказанную с машины непрерывного литья заготовок, то осуществляется охлаждение металла с помощью сляба из низкоуглеродистой стали. После получения требуемого химического состава и температуры ковш с металлом транспортируется на машину непрерывного литья заготовок.
При внепечной обработке стали с использованием установки "печь-ковш" могут иметь место некоторые отличия от описанной выше схемы. При необходимости на данной установке осуществляется десульфурация металла и электронагрев с целью повышения температуры.
Для проведения десульфурации на установке "печь-ковш" наводится "белый" высокоосновный шлак путем присадки шлакообразующих материалов (извести и плавикового шпата). Расход пшакообразуюших материалов составляет около 10 кг/т. Шлакообразующие материалы вводятся порциями по 0,4 кг/т. Длительность десульфурации металла составляет 40...60 мин, а степень десульфурации - около 60 %.
Электронагрев металла на установке "печь-ковш" проводится, как правило, в период ожидания результатов химического анализа из лаборатории аналитического контроля. Скорость нагрева металла составляет 2...4 град./мин, а длительность определяется требуемым повышением температуры.
Для дегазации металла применяется циркуляционная установка вакуумирования стали. Перед началом вакуумирования футеровку вакуумной камеры нагревают до 1500... 1600 С с помощью газокислородной горелки.
Ковш с металлом на сталевозе устанавливается под вакуумную камеру, а затем оба патрубка камеры погружаются в металл. После создания в камере разрежения металл поднимается на высоту около 1,4 м. При этом во всасывающий патрубок подается аргон с расходом 60...70 м3/ч и производится вакуумное обезуглероживание стали. Продолжительность вакуумной обработки составляет 20...30 мин. За время обработки содержание углерода снижается с 0,05 % до 0,01 % [61-64]. Охлаждение металла за время обезуглероживания составляет 30...50 С. Если температура металла недостаточна, то ковш с металлом транспортируют на установку "печь-ковш", где проводят нагрев металла до нужной температуры.
Анализ результатов первой серии опытов
Как показывают данные табл. 3.5, принятая технология не позволила получать сталь с нужным химическим составом. Основные отклонения по химическому составу наблюдались по содержанию углерода, кремния, титана и ниобия. На некоторых плавках наблюдались отклонения по марганцу, однако эти отклонения были незначительны и связаны с организацией производства. Наиболее сложно получаемым элементом явился углерод.
Из рис. 3.2 довольно отчетливо следует, что во время обработки стали на установке "печь-ковш" происходит увеличение содержание углерода в металле, ходя в ковш никакие углеродосодержащие материалы не присажива лись. Источниками поступления углерода в сталь могли послужить другие материалы, с которыми жидкая сталь находится в непосредственном контакте. Такими материалами могли быть футеровка сталеразливочного ковша, которая выполнена из периклазоуглеродистых огнеупоров, содержащих около 10 % углерода, и графитовые электроды, используемые во время электронагрева.
Исключить взаимодействие жидкой стали с футеровкой сталеразливочного ковша невозможно, однако можно изменить продолжительность электронагрева после вакуумной обработки. В связи с этим была разработана иная технология внепечной обработки, предусматривающая предварительный электронагрев металла на установке "печь-ковш" перед вакуумной обработкой, что, создает дополнительный запас тепла. Это тепло расходуется во время глубокого вакуумного обезуглероживания, а также во время проведения микролегирования титаном и ниобием.
Выпады по содержанию титана и ниобия связаны с тем, что отсутствовали практические знания о поведении титана и ниобия при их вводе в низкоуглеродистый металл.
Увеличение содержание кремния в стали, по-видимому, связано с восстановлением кремния из его оксида, который находится в шлаке, но для этого необходимо провести расчет материального баланса опытных плавок.
На основе изложенных выше данных разработана другая технология внепечной обработки, которая была направлена на устранение выявленных недостатков.
Как было отмечено выше, в первой серии опытных плавок наблюдалось увеличение содержания углерода по ходу внепечной обработки вследствие науглероживания металла во время электронагрева, что привело в ряде случаев к недопустимо высокому содержанию этого элемента в готовой стали. В принципе решить проблему чрезмерного науглероживания металла после вокуумирования можно путем снижения тепловых потерь во время вакуумной обработки или увеличением температуры металла перед вакуумированием, создав запас температуры для дальнейшей внепечной обработки [67,68].
Реально снизить тепловые потери во время вакуумной обработки без существенной реконструкции вакуумной установки практически невозможно, так как их величина зависит от её длительности. В случае снижения продолжительности вакуумирования не удается осуществить достаточно глубокое вакуумное обезуглероживание металла.
Создать запас тепла перед вакуумной обработкой можно за счет дополнительной операции - предварительного нагрева металла на установке "печь-ковш" до обработки на циркуляционной установке вакуумирования стали. Такая технологическая операция была осуществлена при проведении второй серии опытных плавок.
Подготовка шихтовых материалов для выплавки осуществлялась по той же схеме, как и в первой серии опытов. Для выплавки Ш-стали использовался специальный лом, состоящий из обрези цехов холодной прокатки и чугун с содержанием серы не более 0,005 %. После завалки лома и залива чугуна в конвертер осуществлялась продувка. В качестве шлакообразующего материала использовалась только известь. После продувки металла в конвертере проводился слив в сталеразливочныи ковш с одновременным предварительным раскислением алюминием и легированием марганцем.
После этого ковш с металлом транспортировался на установку "печь-ковш", где осуществлялся электронагрев до температуры 1640...1650 С. Затем проводилось обезуглероживание на циркуляционной установке вакуумирования стали. Далее проводилось раскисление металла на установке усреднительной продувки и микролегирование на установке "печь-ковш". Таким образом, за весь свой цикл внепечной обработки ковш с металлом дважды обрабатываятся на установке "печь-ковш".
Согласно данной технологии было выплавлено 16 опытных плавок, основные параметры которых приведены в Приложении 3.
Среднее содержание углерода после вакуумной обработки в этих плавках составляло 0,0038% (минимальное 0,002%, максимальное - 0,006%). Частотное распределение содержания углерода после вакуумирования показано на рис 4.1
Методика обсчета данных промышленных экспериментов
Для обсчета экспериментальных данных выбрана методика, разработанная на кафедре Металлургии черных металлов Магнитогорского Государственного технического университета [69]. Эта методика предусматривает проведение расчетов технологического процесса на ЭВМ в среде электронных таблиц на основе программ широкого назначения, позволяющих решать широкий круг прикладных задач.
Общая концепция создания программ широкого назначения для расчетов металлургических процессов состоит в том, что в электронных таблицах создается программа, отражающая физико-химическую сущность технологического процесса. Многофункциональность программы достигается использованием ее совместно с программой "Писк решения", являющейся компонентом системы управления электронными таблицами. Программа "Поиск решения" позволяет целенаправленно менять любые параметры, принимаемые программой расчета технологических процессов как постоянные, заранее заданные величины. При этом основная программа, по существу, превращается в программу без заранее заданных входов и выходов, то есть в многоцелевую программу.
В соответствии с такой концепцией в среде электронных таблиц "Excel" был создан расчет первичного раскисления металла во время выпуска стали из конвертера в сталеразливочный ковш и расчет обработки металла на установке "печь-ковш".
Расчет состоит из двух взаимосвязанных частей - расчета формирования металла и расчета формирования шлака, которые сводятся к составлению материальных балансов всех компонентов этих расплавов [69]. Методика расчета формирования металла и шлака основывается на частных материальных балансах компонентов, которые детально разработаны А. М. Бигеевым [70,71].
Расчет ведется в таблицах, отражающих формирования металла во время выпуска при раскислении (табл. 5.1), во время обработки на установке "печь-ковш" (табл. 5.2) и формирования шлака (табл. 5.3). В таблицы вносится химический состав исходного металла и шлака (пробы металла и шлака, отобранные в процессе выплавки в кислородном конвертере), а также химический состав всех раскисляющих, легирующих и шлакообразующих материалов. Затем рассчитывается поступление в металл и шлак их компонентов из всех источников. где к - количество учитываемых компонентов.
После занесения в таблицу информации о всех металлических материалах и химическом составе металла после обработки, запускается сервисная программа "Поиск решения, являющая компонентом электронных таблиц "Excel". Этой программе дается задание, так менять усвоение компонентов вводимы в металл добавок, а также поступление в металл углерода от графитовых электродов и восстановление кремния из шлака, чтобы сумма квадратов отклонений результатов расчета химического состава металла от опытных данных была минимальной.
Полученные данные об усвоении химических элементов, степени восстановления кремния из шлака в металл и науглероживания металла, полученные после запуска программы "Поиск решения", используются в дальнейшем для анализа процессов, протекающих во время обработки металла на установке "печь-ковш".
Аналогично определяется модель формирования шлака. Поступления г-го компонента из 7-го шлакообразующего материала можно рассчитать по формуле где оц - расход кислорода на окисление единицы массы вводимого в металл элемента; / - количество пшакообразующих материалов. Величина ту определяется при расчете формирования металла. Уменьшение массы шлака вследствие восстановления некоторых его компонентов (например 5/() раскисляющими добавками может быть учтено по формуле Am1, =mi (l + al), (5.6) где ntj - масса / го компонента металла, восстановленного из шлака, т. Величина /я, также берется из расчета формирования металла. Общая масса /-го компонента шлака а расчетное содержание /-го компонента в конечном шлаке где q - количество учитываемых компонентов шлака.
При расчете формирования шлака некоторые параметры табл. 5.2 точно неизвестны. Например, к ним относится масса начального шлака. Эти параметры находятся так же, как и неизвестные параметры табл. 5.1, то есть путем обработки расчета программой "Поиск решения" с задачей свести к минимуму сумму квадратов расхождений расчетных и опытных данных.
При обработке программой "Поиск решения" обеих таблиц - таблиц формирования металла и шлака, на значение некоторых параметров необходимо накладывать определенные ограничения. Так усвоение всех компонентов металлических добавок могут меняться в пределах 0... 100 %, а исходная масса шлака и поступление в шлак материалов футеровки должны быть неотрицательны.
В табл. 5.4, 5.5 и 5.6 в качестве примера приведены расчеты формирования металла и шлака одной из опытных плавок (плавка № 14).
Согласно данной методике были обсчитаны остальные экспериментальные данные, результаты обсчетов обсуждаются в следующей главе.
