Статическая модель поэтапного расчета кислородно–конвертерного процесса, учитывающая изменения структурных образований по ходу плавки

Шевченко А. М., руководитель к.т.н. Тубольцев Л. Г.

Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины

Показано, что при температурах перегрева, характерных для металлургического производства, структура Fe-C- расплавов, в зависимости от концентрации углерода, может быть представлена различными видами частиц, которые являются группировками из элементарных вещественных частиц в виде атомов железа и углерода, в виде молекул железа Fe₉C для ОЦК-δ- железа и Fe₁₄C для ГЦК-γ- железа, а также в виде молекул промежуточных фаз с общей формулой Fe_nC.

Определены три периода продувки, отличительным признаком которых является количество кислорода, израсходованного на окисление железа и основных примесей чугуна : углерода, кремния, марганца. В первый период в основном окисляется железо, кремний, марганец и в некоторой степени углерод. Второй период характеризуется интенсивным окислением углерода. В третьем периоде отмечается замедление окисления углерода и начало интенсивного окисления железа. Первый – 0-20% длительности продувки, второй – 20-80% ,третий – 80-100%.

Основным отличием используемого метода анализа является учёт в поэтапном комплексе химических реакций особенностей вероятной структуры устойчивых группировок железа с углеродом, кремнием и марганцем. К наиболее вероятным группировкам в виде молекул химических соединений относятся: Fe₃C, FeC; FeSi; FeMn. Формулы наиболее вероятных структурных группировок были использованы при анализе процессов рафинирования металла и окисления железа, и таким образом сделана попытка представить механизм и реальное прохождение процесса с использованием формальных соединений и реакций.

С использованием разработанного алгоритма выполнен расчет баланса кислорода дутья для трех этапов экспериментальной кислородно-конвертерной плавки и разработана статическая модель кислородно-конвертерного процесса.

Проведенный анализ показал, что комбинированная продувка (по сравнению с верхней) обеспечивает снижение окисленности металла и шлака, получение более низких концентраций углерода в металле, а также дальнейшее снижение окисленности металла и шлака при промывке металла нейтральным газом без подачи кислорода.

Комплекный подход к устранению загромождения горна доменной печи.

Горупаха В.В., руководитель к.т.н. Можаренко Н.М.

Институт черной металлургии им.З.И.Некрасова НАН Украины

В настоящее время, в условиях дефицита коксующихся углей, и как следствие постоянного снижения качества металлургического кокса, значительных колебаниях состава и качества железорудных материалов и наличия в них повышенного количества вредных примесей, просматривается необходимость комплексного подхода к вопросам промывок лимитирующих зон доменных печей. На каждом металлургическом предприятии, исходя из сырьевой базы и накопленного опыта, разработаны методики диагностики степени загромождений и промывок рабочего пространства доменных печей, составлены соответствующие графики их реализации и подобраны промывочные агенты. Однако применяемые меры не всегда являются эффективными и достаточными, а в ряде случаев могут приводить к негативным последствиям, вследствие отсутствия достоверной информации о свойствах, поведении и характере воздействия промывочных средств на различные зоны доменной печи. Так как, расплавы из промывочных шихт, как правило, достаточно агрессивные, в частности, к футеровке доменной печи, выбор режима мягкой промывки, является мероприятием комплексным, которое включает, как технологические приемы ведения доменной плавки, так и выбор шихтовых материалов.

Для разработки накоплений в горне неплавких масс на основе коксового мусора, сажистого углерода, извести необходимо подать в горн легкоплавкие расплавы с высоким содержанием закиси железа, а также обеспечить достаточный тепловой потенциал низа печи. Как правило, в составе промывочных шихт используют сварочный шлак, шлаки конвертерного, мартеновского, ферроникелевого производств, шлаки силикомарганца, бедные железные кусковые руды, высокозакисные агломераты, низкоофлюсованные и частично офлюсованные окатыши.

Проведенные в ИЧМ лабораторные исследования, в частности для условий работы доменной печи №2 ОАО «Запорожсталь», позволили выявить основные источники поступления вредных примесей в доменную печь, а также подобрать перспективные смеси промывочных и гарнисажеобразующих материалов. Комплексный подход к выбору промывочных средств и технологических мероприятий, направленных на устранение загромождения горна показали свою высокую эффективность. Так опытный период сопровождался стабилизацией газодутьевых параметров, сокращения количества подвисаний и самопроизвольных осадок, уменьшением неравномерности смежных выпусков по массе и общим увеличением производительности печи.