Обоснование повышения доли жидкого чугуна в шихте дуговой сталеплавильной печи

Раздел 4

ной фирмы «Эталон» были проведены первые исследования по получению азотированных лигатур на основе марганца. Использование дополнительного источника тепла позволило провести в режиме самораспространяющегося синтеза реакцию насыщения электролитического марганца азотом, в результате чего была подтверждена возможность проведения реакции в системе «марганец-азот», а также был получен первый продукт в виде спеченного азотированного металлического марганца (см. рисунок), содержащего до 10% азота, имеющего плотность 6,0 г/см3, который не засоряется различными примесями и оксидными включениями.

Таким образом, показана принципиальная возможность получения азотированных лигатур на основе марганца и его сплавов за счет создания дополнительного источника тепла. Такие лигатуры соответствуют требованиям ГОСТа и подходят для легирования сталей с регламентированным содержанием азота. Азотированные лигатуры на основе марганца и его сплавов могут изготавливаться в кусковом виде, в виде порошка и в составе порошковой проволоки.

Литература

1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: учебник для вузов. 6-изд., перераб. и доп. М.: Изд-во ИКЦ «Академкнига», 2005. 768 с.

2. Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали: учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2000. 544 с.

3. Гольдштейн М.И. Пути повышения прочности и хладо-стойкости конструкционных сталей // Металловедение и термообработка металлов. 1987. Вып. 11. С. 6-11.

4. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. М.: Металлургия, 1988. 784 с.

5. Ферросплавы: справочник / Мизин В.Г., Чирков Н.А., Игнатьев В.С., Ахманаев С.И., Поволоцкий В.Д. М.: Металлургия, 1992. 415 с.

6. Рысс М.А. Производство ферросплавов. М.: Металлургия, 1985. 344 с.

Сведения об авторах

Бигеев Вахит Абдрашитович - д-р техн. наук, проф., директор института металлургии, машиностроения и материало-обработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-85-59. E-mail: v.bigeev11@yandex.ru

Щеголева Екатерина Анатольевна - инженер-исследователь ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск. E-mail: kate 15.90@mail .ru.

Букреев Александр Евгеньевич - канд. техн. наук, начальник цеха композиционных материалов ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск. E-mail: mail@ntpf-etalon.ru.

Манашев Ильдар Рауэфович - канд. техн. наук, инженер-исследователь ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск. Тел.: 8(3519)580157. E-mail: mirney@yandex.ru.

♦ ♦ ♦

УДК 669.392

Тихонов А.В., Агапитов Е.Б.

ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛИ ЖИДКОГО ЧУГУНА В ШИХТЕ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

Аннотация. Приведены положительные стороны влияния повышенной доли жидкого чугуна при выплавке стали в дуговой печи, произведен приблизительный расчет массового расхода лома при непрерывной его загрузке в перегретый чугун. Ключевые слова: повышенная доля, жидкий чугун, металлический лом.

Повышение доли жидкого чугуна в дуговой печи - вопрос неоднозначный. Рассмотрим положительные стороны.

Первым и самым очевидным обоснованием является то, что физическая и химическая теплота чугуна позволяет сократить расход электроэнергии на плавку. Использование 1% жидкого чугуна взамен 1% металлического лома дает уменьшение расхода электроэнергии на 3,5 кВт ч/т жидкой стали. При доле жидкого чугуна 40% расход электроэнергии сокращается

на 140 кВт ч/т*.

Во-вторых, применение жидкого чугуна повышает качество выпускаемого продукта в результате замещения довольно загрязненного лома чистым чугуном. В первую очередь это касается содержащихся в ломе примесей цветных металлов, особенно меди,

извлечение которой - сложный процесс.

*

Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю., Киселев А.Д. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технологии, материалы. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. 547 с.

36

Теория и технология металлургического производства

ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОСПЛАВОВ

Третье обоснование заключается в возможности ведения всей плавки в жидком состоянии. Положительные стороны этого: во-первых, работа дуги на поверхности жидкого металла характеризуется более стабильными вольт-амперными характеристиками и сниженным фликкер-эффектом (мерцанием) дуги. Это положительно влияет на срок службы печного трансформатора. Во-вторых, тепловая энергия погруженной во вспененный шлак дуги эффективнее усваивается металлом. Также это способствует снижению тепловых потерь с водоохлаждаемых элементов. Также преимуществом использования повышенной доли чугуна является интенсификация процессов науглероживания и, как следствие, диффузионного плавления лома. Это позволяет быстрее переводить металлический лом в жидкую фазу.

Однако главным недостатком повышенной доли чугуна является то, что необходимо производить окисление вносимых чугуном углерода, марганца и кремния, что, в свою очередь, требует большего количества кислорода и времени.

На основании приведенных данных становится целесообразным повышать долю чугуна. Однако необходимо разработать рациональный режим работы дуговой печи, позволяющий в полной мере использовать положительные стороны этого мероприятия.

На данном этапе предполагается осуществлять плавку с непрерывной загрузкой лома в перегретый

жидкий чугун.

Для нагрева 1 т чугуна до температуры 1600°С необходимо тепла в количестве

Qч = С • т • М = 860 • 1000 • (1600 - 1380) = = 189 МДж = 52,5 кВт • ч.

Этого количества теплоты может быть достаточно для нагрева лома до температуры 1380°С, для исключения закозления чугуна, в количестве:

«ч

т. =

381,7 кг.

Сл-

При мощности печного трансформатора 0,87 МВА/т время нагрева чугуна до 1600°С, при коэффициенте использования мощности 0,8, составит

189

т =

= 270 с.

0.8 Р 0.8 0.87

Массовый расход лома, непрерывно загружаемого в печь:

т„ 381,7

= 1,41 кг/с.

270

Полученное количество лома, загружаемого в печь, в единицу времени необходимо соотнести с нестационарным процессом перехода металлического лома в расплав, включающего как тепловое плавление, так и диффузионное плавление. Рассмотрение в комплексе этих процессов, изменяющихся во времени, представляет собой сложную математическую задачу, не рассматриваемую в рамках данной статьи.

Сведения об авторах

Тихонов Александр Васильевич - аспирант института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-21. E-mail: immortalis.animus@ya.ru

Агапитов Евгений Борисович - д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой теплотехнических и энергетических систем института энергетики и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-21. E-mail: jek_agapitov@mail.ru

♦ ♦ ♦

№1 (13). 2013

37