Анотація до роботи:

Кравець О.М. Розробка енергозберігаючої технології рафінування чавуну в заливальному ковші з одночасним видаленням кремнію та сірки. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 – “Металургія чорних металів”, - Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова Національної академії наук України, м. Дніпропетровськ, 2002.

Дисертацію присвячено актуальним питанням розробки енергозберігаючої технології рафінування чавуну в заливальному ковші з одночасним видаленням кремнію та сірки з компенсацією теплових втрати по ходу обробки.

Вперше теоретично обґрунтовано й експериментально підтверджено два нових способи комплексної обробки чавуну (Si=0,7-0,9 %; S=0,05-0,06 %) у двокамерному і звичайному заливальних ковшах за допомогою продувки паливно-кисневими і газо-порошковими струменями, які дозволяють отримати по закінченню рафінування вміст кремнію 0,05-0,27 % та сірки 0,003-0,010 і 0,008-0,015 % відповідно при використанні в якості десульфураторів магнію і суміші вапна з алюмінієм (90 % Сао+10 % Аl)

Вперше досліджені гідрогазодинамічні особливості поведінки чавуну в двокамерному ковші при одно- та двохсторонній продувці зі встановленням характеру та швидкості замкнутих циркуляційних потоків у об’ємі розплаву і часу повного усереднення складу останнього, особливостей макрофізичних явищ на поверхні ванни в кожній із камер і в межах реакційних зон взаємодії занурених киснево-паливних і газо-порошкових струменів з розплавом.

Розроблено фізико-хімічні моделі рафінування чавуну в двокамерному та звичайному заливальних ковшах.

Робочі креслення промислових варіантів багатосоплових заглибних фурм для вдування киснево-паливних і газових струменів з порошкоподібним десульфуратором, а також рекомендації по технології обробки чавуну в 200-т ковші з одночасним видаленням кремнію та сірки передані та прийняті до впровадження на установці десульфурації чавуну киснево-конвертерного цеху Дніпровського металургійного комбінату (ВАТ ДМКД).

1. Розроблені й обґрунтовані основні положення методики високотемпературного моделювання комплексної обробки переробного чавуну в двокамерному і звичайному заливальних ковшах з видаленням кремнію і сірки.

2. Високотемпературними лабораторними експериментами на багатоцільовій установці вперше доведена працездатність запропонованого варіанту обробки чавуну в двокамерному заливальному ковші з організацією при продувці розплаву через заглибні фурми киснево-паливними (кисень у кільцевій оболонці природного газу) і газо-порошковими струменями (порошкоподібні магній, суміш вапна з алюмінієм у потоці азоту чи аргону) відособлених реакційних зон з одночасним роздільним видаленням у межах останніх кремнію і сірки без взаємного зіткнення шлако- і газоподібних продуктів реакцій. При початковому вмісті S=0,050-0,060 % по закінченні обробки концентрація сірки в чавуні складала 0,003-0,010 % і 0,008-0,015 %, відповідно, при використанні в якості десульфураторів магнію і суміші вапна з алюмінієм.

3. Обробкою даних високотемпературного моделювання і кінофрагментів поводження реакційних зон, утворених при вдуванні в чавун через одно- і багатосоплові заглибні фурми кисневих, киснево-паливних і киснево-вапняних струменів, отримані емпіричні рівняння по визначенню розмірів (діаметр і довжина) первинних і вторинних реакційних зон взаємодії заглибного дуття з розплавом і діаметру загальної барботажної реакційної зони на поверхні ванни. Отримані рівняння придатні для обґрунтування конструктивних параметрів заглибних багатосоплових киснево-паливних фурм, використовуємих для ковшового знекремнювання і десульфурації чавуну, та встановлення раціональної глибини занурення фурми в розплав.

4. Стосовно до запропонованого способу комплексної обробки чавуну в двокамерному заливальному ковші з одночасним видаленням кремнію і сірки шляхом холодного та гарячого моделювання вперше досліджені гідрогазодинамічні особливості поводження розплаву при одно- і двосторонній продувці зі встановленням характеру та швидкості замкнутих циркуляційних потоків в об’ємі ванни, часу повного усереднення складу останньої. Двостороння продувка, яка забезпечує одночасне знекремнювання і десульфурацію чавуну в двокамерному ковші, характеризується найбільш інтенсивним перемішуванням розплаву (t_уср.=3,95 хв при тривалості обробки 22-25 хв).

5. Виконано теоретичне обґрунтування і зроблена розробка фізико-хімічної моделі рафінування чавуну в заливальному ковші з одночасним видаленням кремнію і сірки за схемою організації роздільних і сполученої реакційних зон знекремнювання і десульфурації розплаву. Обґрунтовано співвідношення витрат кисню, що вдувається, і порошкоподібної суміші вапна з алюмінієм для забезпечення оптимального режиму процесу одночасного видалення кремнію і сірки при продувці чавуну.

6. В лабораторних умовах відпрацьовані оптимальні конструкції заглибних дво- і трисоплових фурм, що забезпечують розосереджене вдування в розплав киснево-паливних струменів (кисень з інтенсивністю 0,3-0,7 м³/тхв у кільцевій оболонці природного газу), що несуть у зваженому стані порошкоподібну суміш (90 % СаО – 10 % Аl) з витратою 1,05-3,0 кг/тхв. Встановлено оптимальний технологічний режим процесу одночасного знекремнювання і десульфурації чавуну. По закінченні 16-18 хв обробки 100-130 кг переробного чавуну з вмістом 0,8-0,9 % Si і 0,050-0,060 % S у розплаві фіксували концентрації 0,15-0,27 % Si і 0,005-0,008 % S.

7. Виконано техніко-економічний аналіз передумов роботи доменного цеху ВАТ ДМКД зі зниженням основності шлаку з 1,2-1,3 до 1,0-1,1 з наступною комплексною обробкою одержаного чавуну.

Запропоновано технічні рішення по модернізації УДЧ із переведенням на комплексну обробку переробного чавуну в двокамерному і звичайному заливальних ковшах місткістю 200 т з одночасним видаленням кремнію і сірки.

8. Запропоновані й обґрунтовані конструкції, виконані необхідні розрахунки і робочі креслення вставної роздільної перегородки (під облаштованість двокамерного заливального ковша із звичайного), дво- і трисоплових промислових конструкцій заглибних киснево-паливних фурм (типу ”труба в трубі”) для знекремнювання і десульфурації чавуну, двосоплових для де-сульфурації чавуну з подачею в якості десульфураторів порошкоподібного вапна і суміші останнього з алюмінієм у струменях азоту і кисню в кільцевій оболонці природного газу.

9. Видані технологічні рекомендації з комплексної обробки переробного чавуну (0,7 % Si, 0,05-0,06 % S) на установці знекремнювання і десульфурації (УЗДЧ) з умовою одночасного видалення кремнію і сірки до 0,35 і 0,010 %, відповідно.

10. Робочі креслення промислових варіантів багатосоплових заглибних фурм для вдування киснево-паливних і нейтральних газових струменів з порошкоподібним десульфуратором, конструкція вставної перегородки для заливального ковша, а також рекомендації з технологічного режиму обробки чавуну в 200-т ковші з одночасним видаленням кремнію і сірки передані та прийняті до впровадження на діючій установці десульфурації чавуну киснево-конвертерного цеху ВАТ ДМКД.

11. Зроблено оцінку очікуваного економічного ефекту від упровадження запропонованих заходів щодо технологічного маршруту одержання низькосірчастої сталі ”доменна піч - установка знекремнювання і десульфурації чавуну - кисневий конвертер”.