Анотація до роботи:

Стоянов О.М. “Розробка та освоєння технології інжекційної обробки сталі твердими шлакоутворюючими сумішами “. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.02 – «Металургія чорних металів». - Національна металургійна академія України. – Дніпропетровськ, 2007.

Дисертаційна робота присвячена актуальному науково-технічному завданню по розробці технології інжекційної позапічної обробки сталі порошкоподібними твердими шлакоутворюючими сумішами, які володіють особливими фізико-хімічними властивостями, відпрацьовуванню технології їх виробництва і використання.

Розроблено фізико-хімічну модель ковшового рафінування металу при інжекції порошкоподібних вапновміщуючих матеріалів. Зроблено оцінку ступеня завершеності дифузійних процесів при комплексній обробці сталі кусковими й порошкоподібними ТШС. З використанням чисельного моделювання отримані дані необхідного ступеня диспергування реагенту і параметри інжекції порошкоподібного десульфуратора.

Вивчено основні фізико-хімічні властивості порошкоподібних рафінуючих сумішей на основі вапна, проведений пошук і випробування нових поверхнево-активних речовин, які дозволили запобігти гідратації порошкоподібного вапна протягом 24 діб. З використанням сучасних методик високотемпературного моделювання проведені лабораторні дослідження десульфуруючої здатності багатокомпонентних шлакових сумішей, отриманих на основі вапна, визначено фазовий склад шлаку, який сформувався в глибинній товщі металу. Розроблено і удосконалено технологічні процеси підготовки порошкоподібних матеріалів на основі вапна і інжекційної обробки сталі. Випробовування розроблених положень позапічної обробки сталі порошкоподібними ТШС відбулися в промислових умовах комбінату «Азовсталь», які забезпечили стабільність результатів рафінування металу, економію енергії і ресурсів і показали можливість досягнення високих параметрів якості сталі.

1. На основі детального аналізу існуючих методів і засобів обробки металу в ковші ТШС, стосовно до умов чорної металургії України визначені пріоритетні напрямки теоретичних і прикладних досліджень по розробці і освоєнню ресурсозаощаджуючих технології виробництва високоякісних сталей.

2. На основі теоретичного аналізу, обробки результатів лабораторних і дослідно-промислових досліджень рафінування металу від сірки уточнені і конкретизовані методики, що найбільше повно описують розподіл сірки в системі метал-шлак щодо умов інжекційної обробки металу. Визначено, що в розглянутих умовах процес десульфурації металу найбільше точно описується методикою, яка базується на сульфідній місткості, розрахованій по величині оптичної основності шлакових розплавів.

3. Визначено, що ступінь завершеності дифузійних процесів при обробці сталі шлаковими краплями, що формуються при інжекції в метал суміші системи СаО-CaF₂ становить – 0,7 - 0,9.

4. Встановлено, що при інжекційній обробці високих результатів (D_s=60-70%) можна досягти при витраті десульфуратора до 4-5 кг/т сталі, у той же час при рафінуванні металу ковшовим шлаком, сформованим з кускових ТШС, його відносна маса повинна становити не менш 0,15-0,20 (15-20 кг/т).

5. З'ясовано, що зі збільшенням діаметра частинки порошку час просочення вапна рідким СаF₂ збільшується, а час спливання незначно зменшується. При цьому діаметр частинки, рівний d=0,06 мм є критичним для випадку використання м’якообпаленого вапна, в якого радіус капіляра становить » 110^-11м.

6. Встановлено, що для забезпечення струменевого режиму інжектування порошкоподібних матеріалів мінімальне значення тиску в пневмокамерному насосі повинне становити не менш 0,7 МПа, що забезпечує витрату реагенту до 120 кг/хв при діаметрі каналу фурми 0,03 м.

7. Петрографічним аналізом зразків вапна показано, що частинки дрібнокристалевого вапна мають округлу форму з мікровключеннями СаСО_з у центрі, а звичайне тонкомолоте вапно являє собою суміш часток вапна кубічної форми й часток вапняку, за формою близьких до паралелепіпеда. Ці відмінності забезпечують хорошу текучість (кут природного схилу - 33-38⁰) дрібнокристалевого вапна при пневмотранспортируванні і інжектуванні в рідкий метал без добавок поверхнево-активних речовин. Встановлена стійкість дрібнокристалевого вапна до гідратації, карбонізації протягом 4-5 діб, при збереженні високої реакційної здатності.

8. Визначено, що при одержанні вапновміщуючих сумішей з ПАР (МСЖК і СЖК) поліпшуються не тільки умови помелу, а і забезпечується гідрофобізація поверхні частинок вапна, що запобігає їх гідратації і карбонізації і в значній мірі збільшує строки зберігання десульфуратора (до 24 діб) при високій рухливості матеріалу (кут природного схилу склав 27-33⁰).

9. Розроблені склади і технологія обробки сталі сумішами, які отримані шляхом плавлення вихідних компонентів. Суміші володіють більш високою десульфуруючою здатністю в зв’язку з швидким утворенням легкоплавкої шлакової краплини.

10. Створено методику й проведені лабораторні високотемпературні експерименти, що підтверджують можливість утворення на частинці вапна шлакової плівки, сформованої в товщі металу, яка вступає в процес десульфурації. Методом рентгенофазового аналізу в шлаковій плівці ідентифіковані з'єднання: СаОAl₂O₃; 2СаОSiО₂; 11СаО7Al₂O₃CaF₂; 3СаОAl₂O₃.

11. Розроблена модель процесу рафінування сталі шлаками, сформованим з кускових ТШС, і при інжекції порошкоподібного десульфуратора системи СаО-CaF₂ і інших багатокомпонентних рафінуючих систем.

12. Показано, що в металі, виплавленому за розробленою технологією забруднення в середньому на 1 бал нижче забруднення металу порівняльних плавок. Економічна ефективність розробленої технології позапічної обробки сталі порошкоподібними й кусковими ТШС для умов комбінату «Азовсталь» становить 630 тис.грн. у рік у цінах 2006р.