Введение к работе
Актуальность работы. Многие отрасли промышленного комплекса Украины испытывают постоянную потребность в коррозионностойких сталях, среди которых особое место занимают хромоникелевые стали аусте-нитного класса, легированные титаном, обладающие наиболее универсальными свойствами и нашедшие широкое применение.
В настоящее время значительная часть объема производства этих сталей выплавляется в основных дуговых печах методом переплава собственных отходов с применением кислорода. Развитие внепечных методов производства коррозионностойких сталей не исключает необходимость дальнейшего совершенствования действующей традиционной технологии, которая в ближайшее десятилетие будет играть значительную роль в производстве этих марок сталей.
Основными недостатками действующей технологии являются потери легирующих материалов и высокий расход дорогостоящих ферросплавов, что во многом обусловлено нерациональным проведением окислительного и восстановительного периодов плавки. На сегодняшний день резервы оптимизации технологии выплавки коррозионностойкой стали в дуговых печах далеко еще не исчерпаны и их разработка и реализация являются актуальными.
Цель работы. Разработка, исследование и промышленное внедрение ресурсосберегающей технологии производства коррозионностойких стали, обеспечивающей снижение безвозвратных потерь легирующих, ускорение плавки за счет оптимизации хода окислительного и восстановительного периодов, усовершенствования системы управления технологическим процессом. В этой связи в работе поставлены и решены следующие задачи: -анализ состояния и перспектив дальнейшего использования действующей технологии выплавки коррозионностойкой стали; -изучение физико-химических особенностей протекания процессов кисло-
- 'с -
родной продувки и раскисления послепродувочного шлака и металла;
разработка, экспериментальное исследование, промышленное освоение и внедрение усовершенствованной технологии производства коррозионно-стойкой стали, составными частями которой являются: создание алгоритма управления ходом восстановительного периода плавки и повышение степени использования хрома, разработка ресурсосберегающей технологии легирования титаном, создание рациональной схемы управления температурным режимом восстановительного периода;
усовершенствование детерминированно-статистической модели управления ходом плавки коррозионностойкой стали.
Теоретическая ценность и новизна выносимых на защиту результатов диссертации.
Исследован температурный режим кислородной продувки высокохромистого расплава в дуговой печи, получены уравнения, количественно описывающие степень близости процесса обезуглероживания в дуговой печи к термодинамическому равновесию. Установлено, что величина степени близости к равновесию определяется организацией дутьевого режима и растворимостью оксидов хрома в окислительном шлаке;
на основе разработанной термодинамической модели процесса раскисления кремнием послепродувочного шлака и металла, а также установленных связей технологических параметров продувки и восстановительного периода плавки создан алгоритм управления раскислением послепродувочной ванны кремнием;
термодинамически обоснована и подтверждена экспериментально эффективность использования кускового алюминия для более полного восстановления хрома из послепродувочного шлака, предварительно раскисленного кремнием;
на базе физико-химических расчетов и промышленных данных разработаны рациональные схемы легирования коррозионностойкой стали титаном;
разработана математическая модель управления температурным режимом
восстановительного периода;
- дополнена и усовершенствована детерминированно-статистическая модель управления ходом электроплавки коррозионностойкой стали.
Практическая ценность. На основе результатов проведенных исследований усовершенствована технология раскисления послепродувочного расплава и шлака кремнием, а также комплексного раскисления кремнием и алюминием. Разработана технология легирования коррозионностойкой стали титановыми сплавами. Усовершенствована система управления ходом плавки, включающая управление кислородной продувкой, раскислением, легированием титаном, а также температурным режимом.
Уровень реализации и внедрения научных разработок. Внедрение усовершенствованной технологии раскисления послепродувочной ванны позволяет снизить удельный расход низкоуглеродистого феррохрома на 8-12кг/т годной стали. За счет внедрения ресурсосберегающих технологий легирования коррозионностойкой стали титаном снижен выпуск беззаказной стали марки 12XL8H9 на 72%(отн.), угар титана уменьшился на 5-8%(абс.).
Экономический эффект от внедрения разработок составил 9,6 млрд. крб. в ценах 1995г. или 185 тыс. грн. в ценах 1997г.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международной конференции "Современное состояние и перспективы развития злектрометаллургического производства цветных металлов, ферросплавов и других неорганических материалов" (г. Днепропетровск,1994г.), научно-технических семинарах кафедры электрометаллургии Государственной металлургической академии Украины "Современные проблемы электрометаллургии стали и ферросплавов" (г. Днепропетровск, 1990-1995г.г.), научно-техническом совете Центральной заводской лаборатории завода "Днепроспецсталь" (г. Запорожье,1996г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в семи печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы из 108 наименований, включает 8 таблиц,"33 рисунка.