Про механізм засвоєння карбіду кремнію розплавом залізовуглецевого напівпродукту при виробництві сталі в кисневих конвертерах

Шрифт:
50

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.04.016

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №4, P. 16-21

В.І. Бондар, канд. техн. наук, доц., e-mail: bbvvii.47@gmail.com

ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет» (Маріуполь, Україна) 

Надійшла 14.08.2021 

УДК 669. 184:519.22

Статтю присвячено з'ясуванню механізму засвоєння карбіду кремнію залізовуглецевим напівпродуктом, що виробляється у великовантажних кисневих конвертерах з верхнім продуванням. Термодинаміці процесу засвоєння карбіду кремнію в різних умовах виробництва сталі присвячено достатньо досліджень, але механізм засвоєння карбіду кремнію розплавом не пояснюється. Матеріал, що містить карбід кремнію, додається в якості одного з розкислювачів для попереднього розкислення під час випуску в ківш залізовуглецевого напівпродукту. Для досягнення поставленої мети було взято до уваги те, що під час випуску в ківш потрапляє і вагома частина окислювального конвертерного шлаку. Аналіз комплексу новітніх даних про фізико-хімічні властивості карбіду кремнію також був врахований. Завдяки успішно проведеним етапам досліджень отримано суттєві результати, що підтверджують механізм засвоєння розплавом карбіду кремнію. Найважливішу роль у цьому відіграє наявність окислювального шлаку, що мимоволі потрапляє в ківш при випуску залізовуглецевого напівпродукту у відчутній кількості. Наявність карбіду кремнію в системі «залізовуглецевий напівпродукт – шлак», забезпечує поступове в часі перетворення окислювального шлаку в рафінуючий відновлювальний. Вперше сформульована гіпотеза, що пояснює механізм засвоєння рідкою системою «залізовуглецевий напівпродукт – шлак», супроводжується рівняннями гомогенних хімічних перетворень, що при цьому відбуваються в оксидному розплаві. Коректність викладених положень про механізм засвоєння карбіду кремнію підтверджується значеннями коефіцієнтів засвоєння кремнію та інших елементів – розкислювачів, а саме: марганцю, алюмінію та вуглецю. Ці відомості були одержані у розрахунковий спосіб реальних протокольних даних з більш ніж 900 плавок, що були вироблені впродовж січня 2019 р. на 350-тонному конвертері з верхнім продуванням. Завдяки вдалому алгоритму диференційного підходу до аналізу плавок було встановлено, що ступінь засвоєння елементів-розкислювачів залежить від вмісту марганцю в сталі, що виплавляється. В цілому, це дослідження дозволило зробити низку практичних висновків, що стосуються можливості зменшення витрат елементів-розкислювачів. Найголовнішим є висновок про вилучення з розкислюючої суміші найдорожчого елемента – алюмінію. Це вельми суттєво, виходячи з проблеми заростання заглибних стаканів машин для безперервного лиття заготовок тугоплавкими включеннями. Рекомендується використовувати алюміній лише під час позапічної обробки на установці піч-ківш. Доля феросплавів, що містять марганець та кремній, також може бути значно зменшена. При цьому доцільним є визначення найбільш вигідного зменшення феросплавів. Цим буде досягнуто зниження собівартості виробленої сталі за рахунок оптимізації витрат феросплавів за умови збереження показників якості сталі.

Ключові слова: великоваговий конвертер, залізовуглецевий напівпродукт, попереднє розкислення, карбід кремнію, механізм засвоєння, ступінь засвоєння.

Література

1. Zhang Chaoyang, Ju Jiantao et al. Тhe Experimental Research of Sic Deoxidation in Converter. Si Chuan Metallurgy. 2001. № 1. P. 14.
2. Деревянко И.В. Термодинамический анализ взаимодействия карбида кремния при раскислении стали. Тепло- и массообменные процессы в металлургических системах. В 2 т. Т. 1: материалы IX Международной научн.-техн. конф., Мариуполь, 9–11 сентября 2015 г. Мариуполь: ПГТУ, 2015. С. 111–114.
3. Li Yongang, Huang Daochang et al. Тhe Production Practice of Carbide Alloying in Converter Steelmaking. Steel making Dec. 2006. № 22 (6). P. 9–11.
4. Yang Huaichun et al. Тhe Impact Analysis of Sic Deoxidation Alloying in Converter Steelmaking. Xin Jiang Metallurgy. 2014. № 2. P. 45.
5. Chenwei, Suzhe et al. Adopting MnSi + SiC Alloying Production Practice of Hot Rolled Ribbed Steel Bar. Steel making Dee. 2009. № 25 (6). P. 32.
6. Бондар В.І., Тарасюк Л.І., Костиря І.М. Дослідження доцільності розкислення киснево-конвертерного напівпродукту кусковим карбідом кремнію з ціллю поліпшення показників виробництва. Вісник ПДТУ: зб. наук. праць. Вип. 36. Маріуполь: ДВНЗ «Приазов. держ. техн. ун-т», 2019. С. 36–45.
7. Брикеты и окатыши карбида кремния ТУ 398900 – 001 – 13722083 – 2003. ООО «Торговый дом «ПромПродукт». URL: http://volgakarbid.ru/page680306 (дата звернення: 09.08.2021).
8. Константинов М.Е., Оленченко А.В. Исследование возможности использования карбида кремния для раскисления и легирования стали. Литье и металлургия. 2004. № 3 (31). С. 79–82.
9. Кисиленко В.В., Дюдкин Д.А., Минченков А.В., Душкин А.В., Злепко Е.В. Использование карбида кремния при внепечной обработке чугуна порошковыми проволоками. Металл и литье Украины. 2009. № 1–2. C. 64–66.
10. Деревянко И.В., Жаданос А.В., Гасик М.И. Кинетическая модель взаимодействия карбида кремния с железоуглеродистым расплавом. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2006. № 3. С. 30–32.