Размещено на http://www.allbest.ru/

Приазовський державний технічний університет

Спеціальність 05.16. 02 - Металургія чорних металів

Автореферат

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Оптимзаця процесв розкислення мкролегування конструкцйних сталей порошковими дротами з алюмінієм та кальцієм

Чичкарьов вген Анатолйович

Маруполь 1998

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Приазовському державному технічному університеті (ПДТУ) Мносвти України

Науковий керівник - доктор технічних наук, старший науковий співробітник Троцан Анатолй ванович, Інститут проблем матералознавства НАН України (м. Київ), зав. відділу

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук, професор Казаков Олексй Олексйович, Донецький науково-дослідний нститут чорної металургії Міністерства промислової політики, зав. конвертерно лабораторі

Кандидат технічних наук Шемякн Анатолй Васильович, науково-виробниче підприємство “Ферро-Сталь” (м. Маруполь), головний технолог

Провдна установа:

Фзико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, м. Київ, лабораторія безперервного розливання стал.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Приазовського державного технічного університету: 341000, м. Маруполь вул. Апатова, 115.

Вчений секретар спеціалізованої ради, доктор технічних наук, професор В.О. Маслов



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Дисертаційна робота присвячена математичному моделюванню і оптимзац процесів розкислення і модифкування неметалевих включень при обробці стал на установці доводки металу (УДМ) в сталерозливному ковш (СК) і пд час безперервного розливання у проміжному ковш (ПК) машини безперервного лиття заготівок (МБЛЗ).

Актуальність теми

Розливання стал на МБЛЗ накладає підвищені вимоги до її технологічних властивостей. Загальновизнаним засобом покращення здатност до розливання стал, розкислено алюмінієм, є обробка кальцієм. В результаті такої обробки досягається, крім того, підвищення пластичності, холодностйкост та зотропност механічних властивостей готового металу при отриманні певного вмісту кальцію в стал.

Корегування стал за хімічним складом пд час позапчно обробки в СК на УДМ, яке широко застосовується, не завжди забезпечує заданий вміст високоактивних елементів (в першу чергу, кальцію і алюмінію) в готовій стал.

Використання ПК в якості самостійної реакційної ємності для комплексної обробки стал в доповнення до позапчно обробки у СК нада ряд переваг при модифкуванн, рафнуванн та мкролегуванн її високоактивними елементами, що вводяться до рдкого металу за допомогою порошкового дроту (ПД).

Підвищення вимог до забезпечення залишкового вмісту кальцію в трубних марках стал і алюмінію в низьколегованих сталях ставить питання про раціональн режими введення кальцію і алюмінію, а також про оптимальний розподіл їх порцйних добавок між стальковшем і промковшем, який забезпечує необхідну концентрацію означених елементів у рдкй стал та готовому металі як з урахуванням процесів вторинного окислювання, так і запобгання затягування сталерозливних стаканв.

Режими введення і витрата ПД з високоактивними елементами на різних етапах позапчно обробки рдко стал (УДМ і ПК МБЛЗ) обираються в основному емпірично, тому їхня оптимзаця на основі термодинамчного аналізу умов розкислення і модифкування, а також математичного моделювання тепло-масообмнних процесів є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота виконувалася в рамках науково - технічної розробки 05.05/01012 Мннауки України 'Комплексна технологія отримання особливо чистих безперервнолитих сталей шляхом рафнування і мкролегування порошковими хімічно активними реагентами”.

Мета та задачі дослідження

Зниження кількості плавок, що перепризначаються через невідповіднсть хімічного складу стал марочним вимогам, стабілізація залишкового вмісту кальцію і алюмінію в готовій стал в заданих межах за рахунок оптимзац режимів обробки стал ПД з алюмінієм і силкокальцм на основі уточнення термодинамчних закономірностей розкислення стал і модифкування неметалевих включень кальцієм, розробки математичної моделі плавлння ПД з різними наповнювачами і засвоєння їхніх компонентів в ПК.

Наукова новизна отриманих результатів

Розроблена проста термодинамчна модель процесів модифкування неметалевих включень корунда кальцієм для розрахунку питомої витрати кальцію, що забезпечує заданий склад включень. Обгрунтовані раціональні межі регулювання вмісту кальцію в стал на етапах позапчной обробки на УДМ і в ПК при безперервному розливанн.

Вдосконалений засіб апроксимац концентраційної залежності коефіцієнтів активності для систем з сильною взаємодією компонентів у розплав, що дозволить будувати крив розкислення або десульфурац рдкого залза високоактивними елементами в широкій області їхніх залишкових концентрацій.

Уточнені значення термодинамчних параметрів взаємодії для систем Fe-Ca, Fe-Ca-Si, Fe-Ca-O-S.

Розроблена математична модель процесу плавлення порошкового дроту і засвоєння компонентів його наповнювача, що враховує змнення пористості й теплофзичних властивостей порошкоподбного наповнювача в залежності від діаметру дроту й гідродинамічні умови промковша МБЛЗ.

Встановлені оптимальні межі швидкості введення порошкових дротв з різноманітними наповнювачами до промковша МБЛЗ. В означених межах ступінь засвоєння їхніх компонентів слабко залежить від швидкості введення дроту і визначається в основному фізико-хімічними властивостями розплаву наповнювача та умовами його диспергування в ПК МБЛЗ

Практичне значення отриманих результатів

Результати дисертаційної роботи використані на металлургйному комбінаті “Азовсталь” при розробці технологічних рекомендацій, що регламентують режими позапчно обробки в стальковш на УДМ і в ПК при безперервному розливанн стал порошковими дротами (РТП 232-31-97, 232-32-97, 232-54-97).

Термодинамчну модель модифкування застосовано для уточнення, в залежності від хмскладу стал, витрати ПД з силкокальцм, що забезпечує гарну здатнсть до розливання стал та заданий загальний вміст кальцію при обробці в СК на УДМ.

Результати моделювання процесів плавлння та засвоєння ПД використані для оцінки раціонального співвідношення меж регулювання концентрацій кальцію та алюмінію в стал на етапах позапчно обробки на УДМ і в ПК при безперервному розливанн, для розробки раціонального режиму введення порошкового дроту з різними наповнювачами до промковшу МБЛЗ в залежності від умов розливання. Запропонований режим введення алюмінію в промквш врахову змнення інтенсивності процесів вторинного окислювання пд час розливання однієї плавки і від плавки до плавки.

Впровадження результатів дисертаційної роботи забезпечило зниження втрат на витоплення стал і зменшення до 0.22-0.24%. кількості перепризначень плавок низьколегованих сталей за нижньою межею вмісту алюмінію. Пайовий економічний ефект здобувача склав 393000 грн.

Особистий вклад здобувача

Автором виконаний аналіз термодинамчних умов розкислення і модифкування стал, а також засобів апроксимац концентраційної залежності коефіцієнтів активності компонентів розплавв. Удосконалена форма апроксимац концентраційної залежності коефіцієнтів активності для систем з сильною взаємодією компонентів в розплав, запропонована термодинамчна модель процесів модифкування включень корунда кальцієм. В результат дослідження процесів тепло- і масообмну при обробці стал порошковим дротом в промковш розроблена математична модель плавлення дроту і засвоєння компонентів його наповнювача, складені програми і проведені обчислювальні експерименти з дослідження впливу режимів введення на засвоєння компонентів наповнювача. Розроблені і впроваджені в промислових умовах конвертерного цеху МК “Азовсталь” раціональні режими обробки стал порошковими і монолтними дротами з кальцієм і алюмінієм.

Апробація результатів дисертації

Основний зміст дисертаційної роботи доповідався і обговорювався на III, IV і V регіональних науково-технічних конференціях (Маруполь, ПГТУ, 1996, 1997, 1998 гг.), на науково-технічній конференції “Металознавство і термічна обробка металів“ (Донецьк, 1996 г.), на наукових семінарах ПМ НАН України, на технічних нарадах ВАТ МК “Азовсталь”, на наукових семінарах кафедри теорії металургійних процесів ПДТУ.

Публікації. Основний зміст роботи відбитий в 6 публкацях.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 7 роздлів, висновків, переліку посилань з 141 найменування, додаткв і містить 105 сторінок машинописного тексту, 21 рисунок і 13 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Сучасний стан теорії процесів розкислення і мкролегування сталі високоактивними елементами

На основі аналізу сучасних напрямків розвитку технології позапчно обробки і безперервного розливання стал показана зростаюча роль промковша як самостійної реакційної ємності, в яку переносяться багато операцій позапчно обробки.

Проаналізовані результати введення високоактивних елементів у сталь ПД для ковшв різної ємності. На основі аналізу експериментальних результатів встановлено, що для умов СК швидкість введення ПД, його діаметр, температура металу помітно впливають на результати обробки. Відомі математичні моделі плавлння ПД направлені здебільшого на вирішення задач оптимзац швидкості введення ПД в залежності від діаметра дроту, температури металу і ємності сталерозливного ковша. Фізико-хімічні процеси, що протікають при засвоєнні наповнювача ПД, і кнетика масообмну аналізуються лише в одиничних роботах.

Для умов промковша відомі тільки емпіричні дослідження, що стосуються впливу різноманітних факторів на результати обробки стал ПД. Встановлені межі, в яких можлива обробка стал ПД в промковш, але залишається нез'ясованим вплив параметрів самого ПД, режиму введення і розливання на результати обробки. Зокрема, представляє значний інтерес розробка раціональних режимів введення до промковшу ПД з кальцієм і алюмінієм, як враховують змінне пд час розливання вторинне окислювання.

Численні дослідження присвячені термодинамчному аналізу процесів розкислення, десульфурац і модифкування включень корунда кальцієм. Побудовані поверхні розчинності компонентів металу (ПРКМ) для систем Fe-Ca-Si-O, Fe-Ca-Al-O і т. ., встановлений вплив вмісту сірки і алюмінію на глибину модифкування та необхідна для цього витрата кальцію.

Однак і в нинішній час залишаються нез'ясованими питання про залишкову концентрацію розчиненого в стал кальцію й умови стабілізації його загального вмісту в заданих межах.

Розділ 2. Розкислення сталі кальцієм і концентраційна залежність коефіцієнтів активності в системі Fe-Ca-O-S

Результати експериментального визначення добутків розчинності і для розкислення і десульфурац залза кальцієм значно перевищують значення відповідних констант рівноваги, розраховані за термодинамчними даними. Внаслідок сильного взаємного впливу кальцію і кисню або кальцію і сірки в розплав для розрахунку їх активностей необхідне використання параметрів взаємодії не тільки першого, але й більш високого порядку.

Для відносно концентрованих розчинів з сильною взаємодією компонентів, коли ускладнене подання термодинамчних властивостей розчинів у вигляді степеневих рядів за Вагнером, запропоновані різноманітні варіанти покращення апроксимац (модифікований формалзм параметрів взаємодії, дробово-раціональна апроксимаця для нескінченно розбавленого за одним з компонентів розчину та нш).

Для опису систем з сильною взаємодією компонентів необхдним більш загальний варіант апроксимац. Наприклад, при розкисленні або модифкуванн неметалевих включень корунда кальцієм звичайно [Ca] [O], і необхідно враховувати перехресну взаємодію другого порядку. Для довільної трьохкомпонентно системи це відповідає умові x2 x3 (1 - розчинник, 2.3 - розчинені речовини). Для компонента 2 при використанні степеневого ряду

, (1)

а при використанні дробово-раціональної апроксимац

. (2)

Параметри і можна визначити з умови збігу перших членів розкладу (2) в ряд Тейлора з відповідними членами (1):

(3)

(4)

На основі статистичних теорій розчинів (квазихмчно та н.), що звичайно використовуються, можна помітити, що для систем з сильною взаємодією компонентів , а також і .

Перехід до відсотків за масою для випадку системи Fe-Ca-O (і аналогічно для системи Fe-Ca-S) дасть:

(5)

(6)

(7)

При обробці опублікованих в літературі даних з використанням рівнянь (5)-(7) отримані значення для Т=1873 К, , і констант рівноваги і , розрахованих за термодинамчними даними (, ). Крива розкислення рдкого залза кальцієм, побудована з використанням рівнянь (5) - (7), наведена на рисунку 1. В розрахунку і зважали на оцінки і, отримані за даними про розчинність Ca в залзі.

Розділ 3. Модифкування неметалевих включень і залишковий вміст кальцію в сталі

При модифкуванн включень корунда в стал, розкисленй алюмінієм, утворюються алюмнати кальцію, склад яких визначається умовами рівноваги реакції:

(8)

(9)

Як результати прямого аналізу неметалевих включень (НВ), так і склад включень, розрахований на основі визначення загальних вміств кисню і кальцію в стал, звичайно добре узгоджуються з розрахунком рвноважного складу включень за рівнянням (9).

Вміст розчиненого кальцію, розрахований для умов рівноваги (9) з використанням рівнянь 5-7, значно нижчий його загального вмісту в рдкй стал, і визначається в основному окисленстю металу.

Тому кальцій в стал знаходиться здебільшого в зв'язаному стані у вигляді включень.

Розроблена проста термодинамчна модель модифкування включень, що дозволя оцінити витрати кальцію, як забезпечують задане значення його загального вмісту після обробки в стальковш і бажаний вміст CaO у включеннях в залежності від температури та вмісту алюмінію, кисню і сірки в стал.

Адекватність моделі підтверджена результатами, отриманими на спробних плавках в промислових умовах. Однак при введенні Ca тільки до стальковшу його залишкова концентрація в готовому металі звичайно нижча вд розрахованої за рвноважним складом включень, особливо на плавках з вмістом сірки в металі понад 0.010%, коли в розплав промковшу утворюються тверді алюмнати.

Найбільш раціональний засіб підвищення залишкового вмісту кальцію - додаткове введення його в промквш, де є умови для швидкого плавлння ПД і рівномірного розподілу добавок в об'мі металу.



Розділ 4. Процеси вторинного окислювання сталі при безперервному розливанні

Процеси вторинного окислювання є предметом інтенсивних досліджень внаслідок істотного впливу їх на забрудненсть металу оксидними включеннями і зниження вмісту високоактивних елементів. На процеси вторинного окислювання пд час безперервного розливання впливає ціла низка різноманітних факторів: контакт струменя металу з повітрям, склад покривного шлаку і матеріал футеровки ПК, кількість і склад квшового шлаку, який потрапля до ПК наприкінці розливання плавки, склад захисної суміші в кристалзатор та ін.

Аналіз швидкост зниження концентрацй алюмінію і кальцію в процесі безперервного розливання серії плавок показав, що зниження вмісту обох елементів помітно змінюється як пд час розливання однієї плавки, так і при переході від плавки до плавки.

Залишковий вміст Ca і його середнє зниження за час між закінченням обробки металу на УДМ ПД з кальцм і серединою розливання близькі до значень, розрахованих за загальним вмістом кисню в стал. Щодо результатв аналізу металу плавок, оброблених силкокальцм в стальковш, безпосередньо після обробки кальцієм [O] _общ=0.0042-0.0053 і < 0.0027-0.0034; в промковш [O] _общ=0.0030-0.0036 і < 0.0018-0.0022 %, зниження вмісту кальцію складає 0.0009-0.0011%. Як показано вище, концентрація кальцію в розчині визначається концентрацією розчинених кисню та сірки. Тому процеси вторинного окислювання слабко впливають на зниження вмісту кальцію, яке пов'язане в основному з рафнуванням металу від оксидних та оксисульфдних неметалевих включень.

Інтенсивність вторинного окислювання алюмінію значно змінюється як пд час розливання однієї плавки, так і від плавки до плавки в серії. Найбільш імовірним поясненням її збільшення на початку розливання друго і наступних плавок в серії є взаємодія з емульгованим ковшовим шлаком, який потрапля до ПК.

Розділ 5. Теплообмін при обробці сталі порошковим дротом в промковші

При обробці металу в промковш ПД звичайно вводять в приймальну секцію. Наявність в нй розвиненої рециркуляцйно течії призводить до плавлення ПД здебільшого в режимі поперечного обткання змушеними конвективними потоками. порошковий дріт кальцій сталь

Інтенсивність конвекції визначається щільністю енергії перемшування металу в промковш падаючим струменем. В умовах переважного впливу на рдкий метал нерцйних сил

v L ^1/3, (10)

де v - середня швидкість конвективних потокв,

L - визначальний розмір системи; об'мна щільність енергії перемшування, щільність рдкого металу.

Вважаючи, що більша частина кнетично енергії струменя металу, що падає з стальковша до промковша, витрачається на перемшування розплаву в приймальній секції, щльнсть можна оцінити як

u^.= g^. h/G, (11)

де h - тиск металу на зрізі стакану стальковша;

g - щільність рдко стал;

G - ємність приймальної секції промковша (кг);

u - масова швидкість розливання (кг/с).

Критеральна залежність для розрахунку коефіцієнту тепловіддачи від рдко стал до поверхні дроту в умовах поперечного обткання змушеними конвективними потоками має вид:

Nu=Pe^{0. 5}, (12)



де Nu=d; Pe=v^.d/a, v розраховується за рівнянням (10); коефіцієнт тепловіддач,

d - діаметр дроту,

a - тепло- і температуропровднсть рдко стал.

Для дослідження кнетики плавлння ПД розроблена математична модель, основана на вирішенні задачі Стефана з декількома межами фазового переходу для багатошарово циліндричної області.

Час повного розплавлення ПД залежить в основному від щільності термального потоку, направленого до поверхні дроту, його діаметра і теплофзичних властивостей наповнювача. На основі обробки результатів обчислювального експерименту (з урахуванням залежності пористості і, отже, теплофзичних властивостей наповнювача від діаметра ПД) знайдені оптимальні швидкості введення різноманітних ПД до промковшу, що відповідають повному розплавленню дроту бля його дна. Для трьохсекцйного промковша двохструмково МБЛЗ з глибиною шару металу 1 м (умови ККЦ МК “Азовсталь”, ємність ковша 43 т) залежності оптимальної швидкості введення ПД від діаметра дроту і перегріву металу в ковш мають вигляд:

(13)

для ПД з силкокальцм і

(14)

для ПД з алюмінієм. В рівняннях (13) - (14) - перегрів металу в ПК (К)), d - діаметр ПД (мм).



Розділ 6. Особливості масообміну при обробці сталі високоактивними елементами в промковші

Незважючи на складність структури потокв у ПК при безперервному розливанн, для оптимзац процесу обробки стал ПД можна застосувати спрощен модельн подання, що дозволя зосередити увагу на дослідженні впливу режиму введення ПД і складу наповнювача на його засвоєння.

Приймальну секцію ПК можна приблизно розглядати як апарат ідеального змшування внаслідок наявності розвиненої рециркуляцйно течії. При розплавленн наповнювача утворються дисперсна система “крапл наповнювача-рдка сталь” або “пухирц пари наповнювача-рдка сталь”. Ця модель поведінки ПД в рдкй стал цілком обгрунтована для кальцію і сплавів на його основі, як не змішуються з залізом в широкій області складів, але прийнятна і для таких добавок, як алюміній, внаслідок наявності навіть в турбулентном потоці областей, в середині яких масообмн здійснюється шляхом молекулярної дифузії.

Потік цільового компоненту q від поверхні дисперсної фази в обсяг суцільний (в стаціонарних умовах середні значення рушйно сили масопередач і коефіцієнту масовддач постійні):

, (15)

де k - коефіцієнт пропорційності, що залежить переважно від структури потокв у ПК;

V - об'м приймальної секції, м³;

Q - витрата наповнювача ПД, м³/c;

S - поверхня поділу метал-покривний шлак, через яку виводиться незасвоний наповнювач ПД, м²;

w - середня швидкість спливання крапель або пухирцв наповнювача, м/с;

- середній діаметр крапель (пухирцв) дисперсної фази, м.

Залишкова концентрація цільового компонента дорівню:

(16)

ступінь його засвоєння складе:

, (17)

де - масова частка цільового компонента на вході в ПК і на виході з нього відповідно;

- щільність розплаву наповнювача, кг/м3;

g - питома витрата дисперсної фази ( наповнювача ПД), ;

p - масова частка цільового компонента в наповнювачі ПД;

G - швидкість розливання, кг/c.

Згідно рівнянню (17), ступінь засвоєння компонентів наповнювача не залежить від його витрати ( швидкості введення ПД), а визначаться здебільшого середнім діаметром крапель (пухирцв) дисперсно фази і початковим вмістом цільового компонента в ПД.

Результати розрахунку ступеня засвоєння кальцію з пухирцв, що утворяться після витягу кремню з крапель розплаву силкокальцю, добре узгоджуються з результатами, що досягаються в промислових експериментах. При дослідженні засвоєння алюмінію пд час обробки трубних марок стал ПД з алюмінієм (діаметр ПД 8 мм, 40 г Al/м, розливання серії конвертерних плавок масою 350 т) не виявлено статистично значущого зв'язку ступеня засвоєння алюмінію зі швидкістю введення ПД (швидкість варіювалась в межах 0.2-1.0 м/с). Ступінь засвоєння склав. Аналогічний результат отриманий і при дослідженні засвоєння кальцію при обробц стал порошковим дротом з силкокальцм (діаметр ПД 10 мм, 100 г СК30/м): ступінь засвоєння кальцію виявився рівним поза залежністю від швидкості введення ПД (0.2-0.8 м/с).

Розділ 7. Результати промислової обробки стал порошковими дротами з кальцієм і алюмінієм

Випробовування режимів обробки стал в промковш здійснювалося в промислових умовах конвертерного цеху МК “Азовсталь”. Об'єктом дослідження були низьколегован стал марок 13ГС, 13Г1СУ, 17Г1СУ, 09Г2ФБ, 10Г2ФБ та ін.

При обробці стал ПД з силкокальцм тільки в стальковш часто не досягається заданий залишковий вміст кальцію в стал (>0. 001%). Збільшення витрати силкокальцю не призводило до бажаної стабілізації його залишкового вмісту в слябах. Витрата ПД з силкокальцм на обробку металу в стальковш встановлювалася у відповідності до вмісту Al і S в стал. Введення ПД з силкокальцм в промквш здйснювалося при зниженні його витрати на обробку в стальковш. Обробка у потоц (в стальковш і промковш) силкокальцм дозволила стало одержувати необхідний залишковий вміст кальцію (>0. 001%), покращити макро - і мкроструктуру безперервнолито заготівки, знизити осьову хімічну ликвацю і структурну неоднорідність, зменшити на 0.5-1.0 бал ступінь забруднення стал НВ. Включення, як залишилися в металі, дрбнодисперсн, глобулярн, рівномірно розподілені по об'му металу і не деформуються в процесі прокатки. Внаслідок цього зростають пластичність, холодностйксть і зотропнсть механічних властивостей товстолистового прокату.

Введення алюмінію в ПК з витратою, відповіднй динаміці його вторинного окислювання, дозволило скоротити до 0.22-0.24% кількість перепризначень плавок якісних низьколегованих сталей через невідповіднсть вмісту алюмінію в них нижній межі.

Результати оптимзац режимів обробки стал ПД з силкокальцм і алюмінієм використані при розробці рекомендацій до технологічного процесу позапчно обробки в СК на УДМ і в ПК при безперервному розливанн низьколегованих марок стал.

Пайовий економічний ефект від застосування раціональних режимів обробки стал кальцієм і алюмінієм в умовах ВАТ МК “Азовсталь” склав 393000 грн.



ВИСНОВКИ

Розроблена термодинамчна модель розкислення стал і модифкування включень корунда кальцієм, що базується на розвитку засобів апроксимац концентраційної залежності коефіцієнтів активності для умов сильної взаємодії компонентів і уточнених значеннях параметрів взаємодії для систем Fe-Ca, Fe-Ca-Si, Fe-Ca-O-S.

На основі розробленої моделі побудовані номограми, що регламентують витрату ПД з силкокальцм на різних етапах позапчно обробки для утворення в рдкй стал включень заданого складу в залежності від її хімічного складу і температури.

Показано, що найбільш ефективний шлях стабілізації необхідного залишкового вмісту алюмінію (0.02... 0.05%) і кальцію (>0. 001%) в готовій стал - обробка порошковими (монолтними) дротами, що містять необхідні елементи, як в стальковш на УДМ, так і в промковш при безперервному розливанн.

Розроблена математична модель процесу плавлння порошкового дроту і засвоєння компонентів його наповнювача в умовах промковша, що враховує змнення пористості і теплофзичних властивостей порошкоподбного наповнювача в залежності від діаметра дроту і гідродинамічні умови промковша МБЛЗ. Запропоновані і підтверджені результатами промислового випробовування розрахункові формули, що визначають оптимальні межі швидкості введення порошкового дроту в залежності від його діаметра і умов розливання.

Запропонована математична модель масообмну для розрахунку ступеня засвоєння компонентів різноманітних наповнювачів, як вводяться ПД в промквш. Встановлена і пдтверджена промисловими експериментами слабка залежність ступеня засвоєння кальцію і алюмінію від швидкості введення, якщо швидкість знаходиться в оптимальних межах.

Встановлені раціональні межі підвищення вмісту в стал кальцію і алюмінію за рахунок введення їх порошковими (монолтними) дротами до промковша в залежності від діаметра і товщини оболонки ПД, а також складу наповнювача.

Встановлені межі зниження вмісту алюмінію і кальцію в стал під час безперервного розливання серії плавок. Запропонований режим введення алюмінію до промковша, що враховує змнення інтенсивності процесів вторинного окислювання при розливанн однієї плавки і від плавки до плавки. Застосування технології додаткової обробки стал алюмінієм в промковш дозволило знизити до 0.22-0.24% кількість перепризначень плавок низьколегованих марок стал через невлучення до марочного складу.



СПИСОК РОБІТ, ЩО ОПУБЛІКОВАН ЗДОБУВАЧЕМ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

Казачков Е.А., Троцан А.И., Чичкарев Е.А. Оценка термодинамической активности кальция в сплавах на основе железа. / Вестник Приазовского гостехуниверситета: сб. науч. тр. - Мариуполь, 1997.- вып.3 - с.54-57.

Чичкарев Е.А., Троцан А.И., Полозюк О.Е. Оценка активности и остаточной концентрации кальция в стали для условий модифицирования неметаллических включений. // V региональн. науч.-техн. конф.- Тез.докл. - Мариуполь, ПГТУ, 1998 - с.13.

Чичкарев Е.А., Чичкарева Т.А., Троцан А.И., Полозюк О.Е. Особенности обработки стали в промежуточном ковше МНЛЗ порошковой проволокой. // V региональн. науч.-техн. конф.- Тез.докл. - Мариуполь, ПГТУ, 1998 - с.16.

Чичкарев Е.А., Троцан А.И., Полозюк О.Е. Интенсивность теплообмена порошковой проволоки с жидкой сталью в ковше.// Приднпровський науковий всник - Днепропетровск, 1998 - 43(110) - с.12-15.

Чичкарев Е.А., Казачков Е.А., Троцан А.И., Полозюк О.Е. Растворимость кислорода в жидком железе, содержащем кальций. // Приднпровський науковий всник - Днепропетровск, 1998 - 43(110) - с.15-18.

Чичкарьов .А., Казачков .О, Троцан А., Полозюк О.. Концентрацйна залежнсть параметрв взамод для розкислення та десульфурац рдкого залза кальцм // Експрес-новини: наука, технка, виробництво.- 1998 - 5-6 - с.12-13.



АНОТАЦЯ

Чичкарьов . А. “Оптимзаця процесв розкислення та мкролегування конструкцйних сталей порошковими дротами з алюмнм та кальцм”. - Рукопис.

Дисертаця на здобуття наукового ступеня кандидата технчних наук за спецальнстю 05.16.02 - металургя чорних металв. Приазовський державний технчний унверситет. Маруполь, 1998.

Удосконалений спосб апроксимац концентрацйно залежност коефцнтв активност для систем з сильною взамодю компонентв у розплав. Одержан значення параметрв взамод для систем Fe-Ca, Fe-Ca-Si, Fe-Ca-O-S. Встановлен рацональн меж витрат Ca та Al для регулювання хмчного складу стал при позапчно обробц та при неперервному розливанн. Розроблена математична модель плавлення порошкового дроту з рзними наповнювачами та засвоння х компонентв у промковш. Результати роботи реалзован у промислових умовах при виробництв низьколеговано стал.

Ключов слова: рдка сталь, розкислення, параметри взамод, кальцй, алюмнй, порошковий дрт, тепло- та масообмн, математична модель, режими позапчно обробки.



АННОТАЦИЯ

Чичкарев Е.А. Оптимизация процессов раскисления и микролегирования конструкционных сталей порошковыми проволоками с алюминием и кальцием.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - металлургия черных металлов. Приазовский государственный технический университет, Мариуполь, 1998 г.

Усовершенствован способ аппроксимации концентрационной зависимости коэффициентов активности для систем с сильным взаимодействием компонентов в расплаве. Получены значения параметров взаимодействия для систем Fe-Ca, Fe-Ca-Si, Fe-Ca-O-S. Показаны рациональные пределы расхода Ca и Al для регулирования химического состава стали при внепечной обработке и непрерывной разливке. Разработана математическая модель плавления порошковой проволоки с различными наполнителями и усвоения их компонентов в промковше. Результаты работы реализованы в промышленных условиях при производстве низколегированной стали.

Ключевые слова: жидкая сталь, раскисление, параметры взаимо-действия, кальций, алюминий, порошковая проволока, тепло- и массообмен, математическая модель, режимы внепечной обработки.



ANNOTATION

Chichkariov E.A. “Optimization of deoxidation and microalloying the construction steels by cored-wire with aluminium and calcium”.-Manuscript.

The thesis for the scientific degree of Candidat of Science (Eng.). Speciality 05.16. 02 “Ferrous metallurgy”. Priasovscij State Tecnical University.

The method of approximation the concentration dependence of activity coefficients for systems with strong interaction of components in melt is suggested. The meanings of interaction parameters for system Fe-Ca, Fe-Ca-Si, Fe - Ca-O-S is obtained. Rational limits of using Ca and Al for ajustment the chemical composition of steel during treatment in the ladle and continuous casting is showed. Mathematical model of melting the cored-wire with various fillers and aquireing their componets in tundish is worked out. The work results is realised in industrial condition for production of low-alloy steels.

Key words: liquid steel, deoxidation, interaction parameters, calcium, aluminium, cored-wire, heat - and masstransfer, mathematical model, regimes of treatment steel in the ladle.

Размещено на Allbest.ru

...