Розробка та удосконалення ресурсозберігаючих технологій одержання тугоплавких легуючих сплавів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державний вищий навчальний заклад

«Донецький національний технічний університет»

УДК 669.169.6:669.283

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Розробка та удосконалення ресурсозберігаючих технологій одержання тугоплавких легуючих сплавів

Спеціальність 05.16.02 «Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів»

Григор'єв Станіслав Михайлович

Донецьк - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Запорізькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант доктор технічних наук, професор

Ревун Михайло Павлович,

Запорізька державна інженерна академія (м. Запоріжжя), професор кафедри «Автоматизоване керування технологічними процесами»

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник КОСТЯКОВ Володимир Миколайович, Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України (м. Київ), провідний науковий співробітник відділу процесів плавки та рафінування сплавів;

доктор технічних наук, професор

Харлашин Петро Степанович, Приазовский дер-жавний технічний університет (м. Маріуполь), завідувач кафедри «Металургія сталі»;

доктор технічних наук, професор

маняк Микола Олександрович, Державний вищий навчальний заклад «Донецький національний технічний університет» (м. Донецьк), завідувач кафедри «Кольорові метали та конструкційні матеріали».

Захист відбудеться «29» травня 2008р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.052.01 Державного вищого навчального закладу «Донецький національний технічний університет» за адресою: 83001, м. Донецьк, вул. Артема, 58, I навч. корпус, малий актовий зал.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного вищого нав-чального закладу «Донецький національний технічний університет» за адресою: 83001, м. Донецьк, вул. Артема, 58, II навч. корпус.

Автореферат розісланий «24» квітня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 11.052.01,

д.т.н., проф. О.В. Яковченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

рафінування молібденовий легуючий сталь

Актуальність роботи. У вітчизняній промисловості до гостродефіцитних легуючих елементів варто віднести Мо, W, Co, V, Ni, відсутність яких в державі стримує стійке нарощування обсягів виробництва легованих сталей.

Виробництво легуючих матеріалів на основі Мо й W методом силікоалюмотермії відзначається нетехнологічністю процесу, високою собівартістю. Технологія практично вичерпала свої можливості у підвищенні ефективності. Недоліки використання FeMo і FеW пов'язані з необхідністю тривалої витримки розплаву для розчинення провідних елементів і усереднення складу сталі.

Становище, що склалося з відходами і наступною переробкою характеризується низьким ступенем використання дорогих дефіцитних рідких і тугоплавких елементів, а також відсутністю на практиці надійних технологій їхньої утилізації з техногенних відходів. Це, в свою чергу, знижує ефективність виробництва металопродукції. Особливо ця проблема загострилася після розриву традиційних зв'язків внутрішньої міжгалузевої кооперації, коли багато виробників легуючих матеріалів залишилися за межами вітчизняної промисловості.

Таким чином, актуальність дисертаційної роботи визначена сучасним станом розвитку спеціальної металургії й виробництвом легуючих матеріалів для неї й, пов'язаної з нею, необхідністю вирішення проблем підвищення якості легуючих матеріалів, ресурсо- і енергозбереження у феросплавному та сталеплавильному виробництвах і підвищення їх ефективності.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота відповідає Національній програмі ресурсо- і енергозбереження, основним напрямкам НДР Запорізької державної інженерної академії, а саме: «Дослідження способів використання шлаків виробництва лігатур при одержанні сплавів, використовуваних для легування й розкислення сталей», ДХМЗ, затверджена наказом Мінвузу України № 68 від 31.09.92 «Розробка методу підготовки й введення в сталь легуючих добавок, одержуваних на основі техногенних відходів металургійного виробництва» № д/р 0193U035552. Робота відповідає плану НДР і впровадження на 1987-1988 р. Мінчормету СРСР з комплексного науково-технічного напрямку: 1.30 «Порошкова металургія», затвердженому 07.10.88 (завдання 1.30.-7.7.-87) «Розробка й впровадження технології виробництва порошкових швидкоріжучих сталей з використанням вторинної сировини в умовах ЦПМ заводу «Дніпроспецсталь», № д/р 018770063798.

Мета і завдання дослідження: Теоретичне й методологічне обґрунтування наукових, технологічних і економічних положень виробництва й використання металізованих і плавлених легуючих і розкислюючих матеріалів, виходячи з особливостей взаємодії рудних концентратів і техногенних відходів з відновниками в гетерогенних - і в системах рідкофазних реакцій, та розробка ресурсозберігаючих технологій одержання тугоплавких легуючих матеріалів. Для реалізації мети визначені наступні завдання теоретичних, експериментальних та промислових досліджень:

- виконано аналіз наукової інформації щодо фізико-хімічних, технологічних закономірностей й практики одержання металізованих концентратів та утилізації легуючих елементів з відходів різних джерел утворення, сформульовано положення розвитку технології порошкової металургії й проблем ресурсо- і енергозбереження тугоплавких легуючих елементів;

- проаналізовано умови термодинамічної рівноваги у системі (Fe, Mo, W, Cr, Co, V)-(O)-(C, Al, Si) стосовно параметрів технологій прямого відновлення Мо з концентрату, металізації металооксидних відходів швидко-ріжучих сталей, виплавки сплаву для легування й розкислення сталі (СіР);

- досліджено кінетичні закономірності відновлення провідних елементів концентрату Мо, окалини швидкоріжучих сталей і прецизійних сплавів;

- вивчено металографічну природу металооксидних структурних складових техногенних відходів, механізм фазових і речовинних перетворень при вуглецевотермічному відновленні елементів окалини швидкоріжучих сталей і прецизійних сплавів воднем;

- експериментально досліджено фазові й речовинні перетворення при виплавці сплаву для легування й розкислення швидкоріжучих сталей у системі рідкофазних реакцій з надлишковим відновником і встановлено механізм перетворень, що виключає втрати тугоплавких легуючих елементів у вигляді їх вищих оксидних з'єднань;

- розроблено й обґрунтовано граничні межі хімічного складу низько- і високовуглецевого сплаву СіР, технічні умови на нього;

- вивчено вплив провідних факторів на ступінь рафінування металізованого молібденового концентрату (КММ) і використано їх при розробці параметрів одержання рафінованих КММ і Мо металевого;

- дослідницько-промисловим методом розроблено й обґрунтовано технологічні параметри використання шлаків алюмотермічного виробництва лігатур (АВЛ) при виплавці сплаву СіР;

- узагальнено технологічні методи ресурсо- і енергозбереження при переробці техногенних відходів різних джерел утворення виробництва спеціальних сталей, проведено дослідницько-промислові випробування одержання металізованої окалини швидкоріжучих сталей, впровадити технологію виробництва сплаву СіР і технологію виплавки швидкоріжучих сталей з його використанням;

- оптимізовано техніко-економічні показники одержання й використання нових легуючих і розкислюючих матеріалів методом математичного моделювання найбільш значущих досягнутих показників і витратних коефіцієнтів при виплавці сталі.

Об'єкт дослідження. Технології одержання металізованих і плавлених легуючих матеріалів у гетерогенних- і системах рідкофазних реакцій на основі рудних концентратів і техногенних відходів з наперед заданими властивостями.

Предмет дослідження. Фізико-хімічні й технологічні закономірності відновлення провідних елементів рудних концентратів і металооксидних техногенних відходів у системах (Fe, Mo, W, Cr, Co, V)-(O)-(C, Al, Si), а також їхнє рафінування шлакоутворюючими сумішами та в системах контрольованих середовищ із наступним використанням у сталеплавильному виробництві. Ресурсозберігаючі технології одержання тугоплавких легуючих сплавів.

Методи дослідження: термогравіметричний контроль хімічних перетворень на установці з удосконаленим масоконтролюючим устаткуванням; аналітичні й чисельні методи розв'язання задач термодинаміки; інтегральний метод з використанням рівняння Сімпсона для математичного моделювання, стандартні й оригінальні методи контролю хімічного складу, рентгеноспектральний аналіз, електронна растрова мікроскопія.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Розроблено термодинамічну модель і проведено відповідні розрахунки рівноваги в системі Мо-О-С із урахуванням відсутності водню конвертованого природного газу в газовій фазі реакційного об'єму шахтної печі, які вперше показали високу ймовірність утворення конденсованих фаз і сполук молібдену, як і при комбінованому його відновленні в системі Мо-О-С-Н. Установлено, що вуглецевотермічне відновлення МоО₃ можливо як С вільним, так і продуктами його взаємодії - Мо₂С та С.

2. За допомогою досліджень, виконаних на розробленій математичній моделі технологічних параметрів отримання губчатого молібдену, уперше доведено, що з урахуванням вмісту зволожувачу в шихті (4,0-6,0) % мас. та наявності в реакційному об'ємі печі конвертованого природного газу із вмістом водню (73-77) % досягається ступінь відновлення молібденового концентрату (95,5-98,5) %, щільність металізованих брикетів коливається в межах (3,4-3,9) г/см³. Установлено, що із введенням до шихти зволожувача (води) забезпечується вихід сирих брикетів на рівні (89,9-92,9) % мас.

3. Науково обґрунтовані оптимальні значення ступеня відновлення молібденового концентрату, які знаходяться у межах (63-68) % із залишковим вмістом вуглецю (3-7) % мас. При вмісті Мо (54,0-61,4) % мас. забезпечуються мінімальні втрати Мо у вигляді його вищих окисних сполук у газову фазу при введенні у розплав сталі. Доведено, що процес довідновлення Мо з його нижчих оксидів у розплаві сталі протікає практично одночасно з його розчиненням, забезпечуючи ступінь засвоєння (0,96-0,98), що дає можливість позапічного легування розплаву сталі молібденом металізованого концентрату.

4. Отримали подальший розвиток представлення про рафінуючу дію вакумно-термічної обробки й обробки низькотемпературної плазмоутворюючою сумішшю (НПС) губчатого молібдену. Доведено, що при температурі в межах (1693-1773) К, залишковому тиску (2,66-3,99) Па й при витримці протягом 24 годин знижується вміст (у середньому): олова й свинцю - в 35 і 68 разів, вісмуту - більш ніж в 50 разів, цинку й сурми - в 3 і 5 разів, кадмію - в 10 разів, а миш'яку - в 1,5 рази. Визначено раціональне співвідношення в НПС, -(О/СН₄), що дорівнює (0,49-0,51). Установлено, що рафінування губчатого молібдену НПС забезпечує зниження концентрації домішок миш'яку в 10-20 разів, сурми - в 4-10 разів, олова - до 25 разів, вісмуту - в 10-18 разів, цинку - в 6-20 разів, свинцю - в 100-150 разів, фосфору - в 1,5-2 рази й у десятки разів з більшою швидкістю випару домішок.

5. Уперше розроблені й обґрунтована структура й граничні межі для тугоплавких і розкислюючих елементів у комплексному сплаві, який отримано з техногенних відходів із зниженим вмістом легуючих елементів, % мас.: Cr (1-6), V (1-2), W (3-18), Co (3,5-10) щодо їхнього вмісту в стандартних феро-сплавах і підвищеному вмісті (2,0-4,5) і (1-4,5) % мас. вуглецю й кремнію щодо їхнього вмісту в готових швидкоріжучих та інструментальних легованих сталях. Його використання при виплавці сталей забезпечує підвищення загальних коефіцієнтів засвоєння легуючих елементів Cr з 0,725 до 0,866, Мо з 0,664 до 0,888, W з 0,760 до 0,895, V з 0,725 до 0,824, Со із 0,813 до 0,856 за рахунок зниження окисного потенціалу розплаву сталі.

6. Подальший розвиток отримали теорія й технологія підвищення ступеню утилізації тугоплавких легуючих елементів з шлакових відходів при одержанні сплаву на основі Cr, Mo, W, V, Co, Si і С для легування й розкислення сталі. Установлено, що при вмісті шлаків, що дорівнює (3-17) % від маси шихти на плавку, забезпечується підвищення концентрації тугоплавких елементів у сплаві на (1,2-7,14) кг/т, без зниження рафінувальної здібності шлакоутворюючої суміші.

7. Уперше встановлена залежність ступеня засвоєння тугоплавких легуючих елементів при легуванні й розкисленні розплаву сталі комплексним сплавом від видаткових коефіцієнтів і їхніх граничних меж.

Практичне значення одержаних результатів. У дисертації розроблені фізико-хімічні основи технологій прямого відновлення молібденового концентрату, металізації окалини швидкоріжучих сталей і прецизійних сплавів, виплавки сплаву СіР, при цьому вирішені наступні практичні задачі.

Розроблений та впроваджений у виробництво склад шихти для одержання брикетованої окалини швидкоріжучих сталей з використанням в якості сполучного смоли СПП, а відновника - циклонного пилу вуглеграфітного виробництва, що забезпечує оптимальні технологічні характеристики й низьку собівартість виробництва легуючого матеріалу.

Установлено технологічну можливість і показана економічна ефективність використання нових матеріалів для легування й розкислення спеціальних сталей, отриманих на основі рудних концентратів і техногенних відходів.

Розроблені, створені й обґрунтовані технологічні лінії й апаратурне оснащення для впровадження у виробництво нових легуючих матеріалів з техногенних відходів різних джерел утворення.

Здійснено виплавку сплаву СіР на потужностях, що звільнені, плавильних агрегатів з використанням його при виплавці швидкоріжучих сталей з істотною економією елементів «свіжих» феросплавів і легуючих матеріалів.

Розроблені й оптимізовані математичні моделі термодинамічної рівноваги в системі Мо-О-С і техніко-економічні показники стосовно до розвитку металургії губчатого Мо та до запропонованих технологій утилізації тугоплавких елементів з техногенних відходів. Отримані в роботі результати використані:

- при впровадженні та удосконаленні технології прямого відновлення молібденового концентрату в шахтних електричних печах;

- при розробці та впровадженні технічних умов на окалину швидкоріжучих і інструментальних легованих сталей ТУ 14-443-431-90;

- при розробці й впровадженні технічних умов на сплав СіР ТУ 14-146-87-90 та його вдосконаленого варіанту ТУ 14-437-87-90;

- на Нікопольському заводі феросплавів при впровадженні технології виплавки сплаву СіР у дугових електричних печах СКБ-6069;

- на заводі «Дніпроспецсталь» при впровадженні технології виплавки в ЦПМ та СПЦ-1 швидкоріжучих сталей з використанням комплексного сплаву СіР;

- на Криворізькому металургійному комбінаті в конвертерному виробництві сталей 38ХНМ і 09ХМ в цеху №1 з використанням молібденвмісних лігатур, отриманих на основі некондиційних за хімічним і гранулометричним складом при їхній виплавці;

- на ВАТ «Запоріжвогнетрив» у цеху карбідкремнієвих виробів при використанні шихти і технології виробництва хромвмісних брикетів для легування сталі за ТУУ 322-297-04-96 від 01.06.96р., розробці та впровадженні технологічної інструкції ТІ 297.25300.5Х026-96.

Особистий внесок здобувача. Авторові належить створення наукових основ і розробка ресурсозберігаючих технологій одержання тугоплавких легуючих матеріалів з використанням рудних концентратів і техногенних відходів методами порошкової металургії та рафінувальної плавки. Конкретний особистий внесок здобувача в опублікованих роботах даний у вигляді коротких анотацій після вказівки їхніх номерів у списку опублікованих робіт з теми дисертації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і одержали схвалення на Всесоюзній науково-технічній конференції «Ефективність виробництва й застосування нових модифікаторів, розкислювачів і лігатур у металургії та машинобудуванні», (Челябінськ, 1988), на Республіканській науково-технічній конференції «Раціональне використання, відновлення біологічних ресурсів і екологічне виховання», (Запоріжжя, 1988), на ІІІ обласній конференції «Молоді вчені й фахівці - реалізації регіональних цільових комплексних програм, прискоренню НТП», (Запоріжжя, 1988), на Республіканській науково-технічній конференції «Маловідходні технологічні процеси та скорочення промислових викидів у металургійній промисловості», (Запоріжжя, 1989), на Міжнародній науково-технічній конференції «Математичне моделювання фізико-математичних полів і інтенсифікація промислового виробництва», (Запоріжжя, 1995), на Міжнародній науково-технічній конференції «Стан, проблеми та шляхи розвитку виробництва кольорових металів в Україні», (Запоріжжя, 1997), на ХII Міжнародній науковій конференції «Сучасні проблеми електрометалургії сталі» (Челябінськ, 2004) та науково-практичної конференції «Металургія й освіта. Проблеми й перспективи» (Запоріжжя, 2006).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в 46 наукових працях, зокрема: в 6 патентах України, 6 авторських свідоцтвах, 25 статтях у наукових журналах і 9 збірниках наукових праць, причому 34 з них опубліковані у фахових виданнях ВАК України.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел (276 найменувань) і 18 додатків. Пов-ний обсяг дисертації - 410 сторінок, загальний обсяг _ 338 сторінок. У розділах дисертації 85 рисунків (у тому числі 15 на окремих сторінках) і 39 таблиць (у тому числі 12 на окремих сторінках).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Перший розділ «Сучасні методи одержання і способи використання тугоплавких легуючих елементів і утилізація їх із техногенних відходів». Проведено аналіз різних джерел інформації з питань виробництва й застосування легуючих елементів при виплавці спеціальних сталей і їхньої утилізації з техногенних відходів. Описано технологічні особливості одержання на основі легуючих матеріалів найпоширеніших тугоплавких елементів і способів їхнього введення в сталь. Розглянуто передові напрямки утилізації цінних компонентів з техногенних відходів і вторинної сировини в металургійному виробництві. Описано деякі фізико-хімічні закономірності відновлення елементів у системі Ме-О-Н і Ме-О-С-Н. Виконано порівняльний аналіз безвідхідних технологій виробництва й використання губчатих і порошкових легуючих матеріалів і лігатур.

На основі проведеного огляду поставлені завдання досліджень, сформульовані в першому розділі й послідовно вирішені й представлені у відповідних розділах роботи.

У даній роботі отримали розвиток дослідження фізико-хімічних закономірностей відновлення металооксидних сполук рудних концентратів і техногенних відходів у гетерогенних- та у системах рідкофазних реакцій, що містять Mo, W, Cr, V, Co і Ni. Роль легуючих елементів у підвищенні якості сталі в сталеплавильному виробництві становить практичний інтерес.

Чималу роль у досягненні цілей виробництва продукції швидкоріжучих сталей відіграють витрати на легуючі матеріали. Визначено, що найсучаснішим напрямком у виробництві металопродукції з досліджуваними елементами є оптимальне сполучення витрат на легуючі матеріали, їхньої якості й характеристик продукції. З огляду на це, враховуючи, що феромолібден дефіцитний і дорогий сплав, останнім часом широко використовується для легування сталі технічний триоксид молібдену MoO₃ (80-90%), що має високу леткість і окисну здатність. Присадка MoO₃ поверх шихти або наприкінці плавлення на рідкий метал супроводжується значним випаром MoO₃ і окислюванням ванни, у результаті чого підвищується вміст оксидів у шлаку, % мас.: до 27 FeO; 10 V₂O₃; 16 Cr₂O₃; 3WO₃; 2,5 MoO₃.

Залежно від ступеня розкисленості металу й повноти скачування шлаків, а також від ступеня розкисленості шлаків перед випуском плавки W засвоюється на 86,5-93%; Мо на 87-95%; V на 61-65% і Cr на 83-85%.

У випадку використання забруднених супутніми шкідливими домішками відходів, як правило, здійснюється рафінуюча плавка, як, наприклад, одержання сплаву «Derby» («Дербі», із вмістом 0,85% С; 4,2 % Сr; 10,85% W; 2,35% V).

У розробках ресурсо- і енергозберігаючих технологій легуючих матеріалів на основі рідких металів виділяються напрямки металізації концентратів у вигляді таблеток або брикетів, що дає можливість проводити процеси при більш низьких температурах і одержувати продукт із якісно новими технологічними властивостями. Ці переваги виявляються вирішальними в плануванні майбутніх заводів.

Основним способом одержання й використання забрудненої вторинної сировини з відходів є рафінуюча плавка в системі рідкофазних реакцій із застосуванням шлакоутворювачів, інертних газів, вакууму і їх поєднання. Однак такі способи утилізації легуючих елементів не забезпечують очікуваної на практиці ефективності, що визначило вирішення проблем підвищення ефективності ресурсо- і енергозбереження з техногенних відходів і підвищення їхньої якості.

Виконаний аналіз літератури дозволив сформулювати мету й завдання досліджень дисертації, які наведені у вступі. З них витікає, що необхідно дослідити і розробити більш ефективні способи підвищення ступеня використання й утилізації тугоплавких легуючих елементів з техногенних відходів. При цьому розробити тугоплавкі матеріали з якісно новими технологічними властивостями, що задовольняють сучасним вимогам сталеплавильного виробництва.

Другий розділ «Методика досліджень фізико-хімічних закономірностей процесів відновлення в гетерогенних твердофазних і рідкофазних системах». При дослідженні кінетики відновлення оксидних техногенних відходів використовували більш удосконалений варіант термогравіметричної установки, що дозволило підвищити точність вимірів.

Відмінною рисою установки є її гравіметрична частина, в цій роботі вперше побудована на основі механоелектричного перетворювача типу 6МХ8Б, тобто надмініатюрного здвоєного діодного механотрона із спільним катодом непрямого розжарення з рухливими анодами в металевоскляному оформленні із гнучкими виводами, який призначений, в основному, для прецизійного вимірювання лінійних переміщень у діапазоні ±100 мкм.

Механоелектричний перетворювач лінійно перетворює зміну маси зразка в сигнал постійного струму, що подається на електронний блок. Електронний блок є конструкційно-завершеним елементом, що складається із модуля живлення механотрона, модуля живлення анодів механотрона, модуля узгодження.

Сигнал з електронного блоку подається на автоматичний потенціометр КСП-4 і безупинно реєструється на діаграмній стрічці. За допомогою регулювальних опорів типу МКЛ-49 можна регулювати величину вихідного сигналу, залежно від масштабу градуювання і очікуваної зміни маси зразка. При загальній масі підвісної системи до 20,0 г сумарна погрішність вимірів на всім діапазоні вимірюваних мас не більше 0,1 %.

Слід зазначити, що розміри механотрона 6МХ8Б (діаметр 35 і висота 80 мм) і конструктивні особливості експериментальної установки дозволяють герметизувати систему й виключити вплив температури на роботу механотронного датчика.

У роботі умовно виділені чотири напрямки математичного моделювання техніко-економічних показників одержання й використання для сталеплавильного виробництва нових матеріалів:

1 _ технології виробництва КММ; 2 _ технології металізації брикетованих оксидних відходів виробництва швидкоріжучих сталей; 3 _ виплавки сплаву для легування й розкислення та використання його в порошковому виробництві швидкоріжучих сталей; 4 _ технології наскрізної утилізації основних елементів з техногенних відходів виробництва хромонікелевих сталей.

Для приклада методики розробки математичної моделі системи взаємозалежних параметрів процесу одержання нового легуючого матеріалу наведені техніко-економічні показники інтенсифікації процесу відновлення та карбідизації оксидних складових сполук брикетованої шихти на основі окалини швидкоріжучої сталі.

(y_i, x_j) ; i=1…3 ; j=1…6,(1)

де y₁ - час металізації, год.,

y₂ - ефективний коефіцієнт теплопровідності, Вт/м*К,

y₃ - ступінь відновлення оксидів металів, %,

x₁ - вміст здрібнених металевих відходів у брикетах, %,

x₂ - вміст здрібнених металевих відходів між брикетами, %,

x₃ - маса шихти в одній капсулі, кг.

Вміст компонентів у шихті, % мас.:

x₄ - оксиди легуючих елементів;

x₅ - сполучне (кам'яновугільний пек);

x₆ - вуглецевий відновник (деревне вугілля);

x₇ - здрібнені леговані металеві відходи (стружка силового шліфування).

Кожна із залежностей (1) представляє ряд дискретних значень (пара чисел). Для зручності подання залежностей і спрощення знаходження технологічних параметрів ставилися завдання апроксимації крапкових значень (1) на К-ток інтервалі області визначення залежності y_i(x_j) кривими не вище другого порядку (прямими й параболами):

y_i=_ij^(k)(x_j)=a_ij^(k)(x_j)²+ b_ij^(k)x_j+c_ij^(k);

k=1,S_ij,(2)

де a_ij^(k), b_ij^(k), c_ij^(k) - коефіцієнти залежності,

S_ij - кількість інтервалів розбивки для залежності.

При a_ij^(k)=0 залежність (2) стає лінійною.

Визначення границь інтервалів, коефіцієнтів a_ij^(k), b_ij^(k), c_ij^(k), що визначають вид функціональної залежності на К-тому інтервалі для y_i(x_j) здійснювалися методом найменших квадратів.

У досліджуваному випадку було досить використовувати як функціональні залежності на інтервалах лінійні залежності виду

y_i=_ij^(k)(x_j)=b_ij^(k)x_j+c_ij^(k).

У результаті залежність yi(xj) приймає вигляд:

,(3)

де m_ij1^(k), m_ij2^(k) - границі відповідно ліворуч і праворуч для К-того інтервалу.

При цьому на границях залежність не терпить розривів:

(4)

для К = 2, S_ij.

Обчислення виконувалось з точністю до 0,01, що цілком задовольняє вимогам точності для технологічних параметрів у виробничих умовах. Результати обчислень представлялися у вигляді таблиць функціональних залежностей між техніко-економічними показниками процесу й відповідних графіків.

Запропонована методика математичного моделювання функціональних залежностей між техніко-економічними показниками розроблених і впроваджених технічних рішень по ресурсо- і енергозбереженню в металургії рідких і тугоплавких металів дозволяє знайти області позитивних значень і їх оптимізувати.

Дослідження фізико-хімічних закономірностей відновлення елементів у гетерогенній та системах рідкофазних реакцій проводилися із широким застосуванням петрографії, хімічного, рентгеноструктурного фазового аналізів і електронної мікроскопії.

Третій розділ «Дослідження фізико-хімічних закономірностей удосконалення процесів відновлення молібденових концентратів і нових технологій одержання металізованих і плавлених металооксидних техногенних відходів». З можливої безлічі протікання реакцій у системі Мо-О-С для термодинамічного моделювання попередньо відібрані найбільш імовірні. Загальна програма містила розрахунки ?G, lgК_р і Тр. Для одержання уточнених результатів використовували інтегральні рівняння:

1. ;

2.

3.

4. ;

5.

Обчислення інтегралів , проводилося чисельно методом Сімпсона за узагальненою формулою:

де а, b - відповідно нижня й верхня межі інтегрування; h - крок інтегрування.

Вираз для залишкового члена показує, що формула Сімпсона точна навіть якщо f(x) - багаточлен третього ступеня.

З діаграми рівноваги в системі Мо-О-С встановлено, що вуглецевотермічне відновлення триоксида Мо можливе як С вільним, так продуктами його взаємодії - Мо₂С и С. Незалежно від природи відновлення, у кожній із трьох розглянутих систем термодинамічно передбачено утворення й співіснування поряд з вільним Мо карбіду й діоксиду Мо. Області співіснування молібденвмісних фаз залежать від співвідношення парціальних тисків С і СО₂ і температури в зонах реакції. Знайти ці зони допомагає діаграма стану, що побудована в координатах "% СО - Т, К" або в координатах "співвідношення - температура, К".

Результатом математичного моделювання термодинамічної рівноваги є діаграма в системі Мо-О-С, що представлена на рис.1. (а), (б) і 2.

На діаграмі присутня фігуративна крапка 0 - крапка перетинання ліній реакцій 2 і 5. Їй відповідають певні значення парціального тиску СО і температури (Рсо = 60 %, Т = 1400 К). У крапці 0 у рівновазі перебувають три фази - молібден вільний - Мо, диоксид молібдену - МоО₂ карбід молібдену - Мо₂С. Ця рівновага вкрай нестабільна, зміна парціального тиску СО або температури приводить до його зсуву.

Виконано термодинамічні розрахунки найбільш імовірних реакцій відновлення в системі (Fe, Mo, W, Co, Cr, V)-(О)-(C, Al, Si).

Термодинамічний аналіз прямого відновлення Мо, W, Cr, Co і V свідчить про велику можливість паралельного протікання реакцій карбідоутворення, тому що значення зміни енергії Гіббса близькі за абсолютною величиною в області досліджуваних температур до значень зміни для відповідних реакцій. Така ж тенденція зберігається й при відновленні цих елементів монооксидом вуглецю, тому ймовірність одержання безвуглецевого продукту в цих системах мізерно мала.

Металотермічне відновлення тугоплавких елементів з їхніх оксидів на відміну від прямого і газового протікає зі зміною енергії Гіббса в більш широких межах. Відзначено значну її зміну з підвищенням температури в більшості досліджуваних реакцій. Для алюмотермії Мо встановлене найбільше значення зміни енергії Гіббса, що обумовлює найбільш сприятливі умови протікання реакцій у розглянутій системі. Можливість протікання реакцій відновлення елементів з вищих оксидів більша, ніж з нижчих оксидів.

В експериментах з дослідження кінетики використовували окалину швидкоріжучої сталі марок Р6М5, Р6М5ФЗ-МП, Р6М5К5-МП, Р12М3К5Ф2-МП і Р18-МП, які становлять найбільшу частку в обсязі відкритої виплавки й порошкових швидкоріжучих сталей, і за ступенем легування охоплюють практично весь спектр марочного складу, а за його призначенням мають найбільше поширення. Досліджували вплив таких факторів як температура при стехіометричному співвідношенні О/С у шихті - 1,33, співвідношення О/С у шихті від 1,59 до 3,00, фракційний склад шихтових матеріалів, ступінь легування окалини (марочний склад), вид сполучного для одержання брикетованої шихти; результати впливу останнього чинника зображені на рис.3.

Розроблений та рекомендований у виробництво склад шихти для одержання брикетованої окалини з використанням в якості сполучного смоли СПП, а відновника - циклонного пилу вуглеграфітного виробництва, що забезпечують оптимальні технологічні характеристики (зусилля на роздавлювання сирих і металізованих брикетів, виключення забруднення супутніми домішками, екологічність), низьку собівартість виробництва.

Більш повна картина кінетичних змін відновлення окалини швидкоріжучої сталі представлена на рис.4.

При найвищому вмісті вуглецю в шихті (О/С - 1,30) досягається найбільший ступінь відновлення, що склав для температур 1373, 1423 і 1473 К відповідно 88, 91 і 95%. Це на (5-10) % вище, ніж при відновленні сипучої шихти.

На швидкість відновлення окалини швидкоріжучої сталі впливають температура, фракційний склад компонентів шихти, співвідношення О/С у шихті. Встановлено оптимальне співвідношення О/С у шихті в межах 1,3-1,5, які при відновленні окалини в інтервалі температур 1373-1473 К забезпечують одержання продукту зі ступенем відновлення (84-95) % при залишковому вмісті С (2,2-2,5) % мас.

При одержанні сплаву на основі металооксидних сполучень зі зниженим залишковим вмістом Si і C речовинні перетворення відбуваються через утворення карбосиліциду Fe₈Si₂C кулястої форми з діаметром 2,08·10^-5м. Злам зразка тендітний, твердий, зі спрямованою «рваною» поверхнею, на якій видно карбідизований інтерметалоїд. Параметри решітки карбосиліциду Fe₈Si₂C у процесі отримання сплаву зі зниженим вмістом Si змінні. Сплав з більш низьким вмістом кремнію представлений в основному моносиліцидом Fe і незв'язаним Fe.

Одержання низьковуглецевого сплаву з високим вмістом Si відбувається через стадію утворення силіцидів заліза Fe₅Si₃, Fe₂Si і силіцидів вольфраму WSi_2. Силіциди Мо, V і Cr виявлені з іншими параметрами бреггівського кута. На рис.5. представлено мікрофотографію зламу зразка, що ілюструє типовий інтерметалоїд-силіцид заліза розеткової форми.

Максимальні параметри виявленого силіциду заліза (4,0х4,6)·10^-5м. Злам відрізняється хрупкістю і твердістю, властивою феросплавам на основі Si.

Четвертий розділ «Промислові випробування та впровадження нових технологій одержання металізованих молібденових концентратів, металлоксидних відходів і сплаву для легування і розкислення сталі та їх використання в промисловості». З погляду можливостей зниження вигару Мо при введенні його в сталь більша перевага надається сполученням залишкового С: карбіди типу Мo₂C, які не мають помітної летючості до 2273 К. Їхнє руйнування найбільш ймовірне при температурі > 1673 К:

Ѕ MoO₂ + Mo₂C = 5/2 Mo + CО;ДG?_T = +227293 - 171T.

Установлений оптимальний ступінь відновлення концентрату для легування розплаву сталі Мо. Вона становить 63-77% при залишковому вмісті С (3-7) % мас. Процес одержання нового легуючого матеріалу на основі Мо дозволяє скоротити час відновлення, виключити використання конвертованого природного газу й знизити енергетичні витрати на (22-38) %. Процес довідновлення Мо з нижчих оксидів протікає в розплаві сталі практично одночасно з його розчиненням. Це дає можливість робити на цих марках позапічне легування розплаву Мо КММ у ковші.

Оптимізація параметрів процесу відновлення молібденового концентрату забезпечила вихід сирих брикетів (89,9-92,9) % при ступені відновлення (95,8-98,3) % і продуктивність шахтних печей (260-303) кг/год.

З метою класифікації й упорядкування техногенних відходів, з яких окалина швидкоріжучих сталей визначена як головний компонент шихти для виплавки сплаву, розроблені технічні умови ТУ 14-143-431-90 «Окалина швидкоріжучих і інструментальних сталей».

Таблиця 1. Хімічний склад окалини швидкоріжучих і інструментальних сталей згідно ТУ 14-143-431-90

Марка окалини	Масовий вміст елементів, %
	C	Cr	Mo	V	W	Co	S	P	Si	Mn
							не більше
ОВ ОКВ	0,1-1,2 0,1-1,2	0,7-4,2 0,7-4,2	1,4 -4,0 0,5-2,0	0,7-1,4 0,7-4,1	2,1-6,0 2,1-9,0	н.б.1,0 2,4-7,0	0,030 0,030	0,035 0,035	0,60 0,60	0,60 0,60

При виплавці сплаву позитивні результати були досягнуті в електродуговій печі непрямого нагрівання ємністю до 1000кг., трифазної печі ДСП-1,5 з кислою футеровкою. У цих агрегатах найкращі показники отримані у випадку виходу продукту зі вмістом вуглецю й кремнію на рівні нижніх граничних меж 0,17 і 1,6 % мас. відповідно. При використанні високолегованих відходів у цих агрегатах отримано сплав для легування й розкислення швидкоріжучих сталей при масовому вмісті елементів, %: (16,6-18,5) W; (7,4-9,5) Mo; (4,6-5,5) Cr; (4,4-5,5) V; (9,4-11,0) Co; (0,5-0,6) Mn; (0,023-0,025) S; (0,023-0,024) Р.

В умовах Запорізького заводу феросплавів випробувані запропоновані склади шихти й спосіб одержання сплаву з використанням розплаву феросиліція в кількості (15-60) % мас. Відновлення окалини здійснювали в чавунних піддонах, використовуваних при виробництві феросплавів «на блок» і одержанні сплаву наступного складу, % мас.: (35,0-37,0) Si; (0,01-0,09) С; (0,1-0,6) Co; (1,50-2,00) Mo; (0,90-1,00) Cr; (1,50-2,00) W; (1,5-2,0) V, н.б. 0,025 S і 0,015 Р. При використанні розплаву феросиліція ФС-25 концентрацію кремнію вдалося знизити до 18,0 і підвищити концентрацію провідних легуючих елементів приблизно в (1,5-2,0) рази.

Оптимізація складу шихти, складу сплаву СіР і технологічний режим здійснювалися в умовах Нікопольського заводу феросплавів у дугових печах СКБ-6069 з вугільною футеровкою відповідно до розробленої технологічної інструкції ВТИ14-9-01-89, що почала діяти з 17.01.1989р.

У промисловому варіанті встановлене оптимальне співвідношення окалини й шліфувального пилу в шихті (1,0-0,66)-1,0, що забезпечує залишковий вміст S у сплаві (0,015-0,022) % мас., а ступінь десульфурації в межах від 1,35 до 3,73. Розроблено технічні умови на сплав СіР марок 1-4, хімічний склад якого наведений у табл. 2. Основними розходженнями марочного складу сплаву є вміст легуючих елементів: Mo, W і Co.

З метою зниження вигару й підвищення концентрації тугоплавких легуючих елементів у сплаві за рахунок вторинної сировини розроблений склад шихти для одержання сплаву СіР з використанням шлаків АВЛ, що утворюються на ДХМЗ при алюмотермії гідроксидів і особливо чистих концентратів тугоплавких елементів. На практиці сума оксидів тугоплавких елементів (Mo, W, Cr, Co і ін.) і метал, що не відділився, досягає 15 % мас. Рекомендовані граничні межі вмісту шлаків АВЛ у шихті (3-17 % мас.) і технологія його використання дали можливість знизити вигар Si з (36-48) до (2-10) % мас., підвищити концентрацію тугоплавких елементів на (1,26-7,14) кг/сплаву, за рахунок різкого зниження непроплавів окалини, металевого порошку й шлакових вкраплень сплаву, підвищення повноти поділу металевих і шлакових складових плавки й підвищити вихід придатного з (65-82) до (94-99) % мас.

Таблиця 2. Хімічний склад сплаву для легування й розкислення швидкоріжучих сталей згідно вимоги ТУ 14-146-87-90

Марка сплаву	Масовий вміст елементів, %
	С	Si	Mn	Cr	Mo	V	W	Co	S	P
СіР1	2-4,5	1-4,5	н.б.0,6	1-6	2-5	1-2	3-6	н.б.0,6	н.б.0,03	н.б.0,03
СіР2	2-4,5	1-4,5	н.б.0,6	1-6	2-5	1-2	3-6	3,5-6,0	н.б.0,03	н.б.0,03
СіР3	2-4,5	1-4,5	н.б.0,6	1-6	2-5	1-2	6-10,6	5-10	н.б.0,03	н.б.0,03
СіР4	2-4,5	1-4,5	н.б.0,6	1-6	н.б.1,2	1-2	12-18	н.б.1,0	н.б.0,03	н.б.0,03

При стабілізації хімічного складу партій, що випускаються, СіР по домішці Р його витрата підвищилася з (45-70) до (150-200) кг/т сталі. При такій витраті сплаву СіР підвищення вмісту Р до 0,05 % мас. у його складі не робить практично впливу на якість розплавленого металу швидкоріжучої сталі. Розширення меж вмісту С у сплаві з (2,0-4,5) до (2,0-6,0) % мас. дозволило значно скоротити, а підвищення витрати сплаву із вмістом вуглецю близько 6,0 % мас. виключити використання графіту для навуглецевування розплаву сталі. Ці й деякі інші (підвищення вмісту Cr у сплаві до 6,0 і Mn до 4,0 % мас.) зміни покладені в основу більш удосконаленого варіанту технічних умов сплаву СіР, що поставляється (ТУ 14-143-427-90).

Відпрацьовування технологічних параметрів одержання сплаву для легування й розкислення швидкоріжучих сталей з максимальним використанням техногенних відходів і вторинної сировини в промислових умовах дали можливість розробити математичну модель багатомірної системи взаємозалежних техніко-економічних показників з використанням у складі шихти від 3,0 до 17,0 % мас. шлаків АВЛ.

Оптимізація складу шихти для виплавки сплаву СіР дозволяє значно скоротити витрату стандартного флюсу АН-295. Найкращі показники виходу придатного (95,5-97,4) % досягнуті при вмісті Si у сплаві від 3,6 до 10,5 % мас., при цьому вдалося підвищити повноту поділу шлакової й металевої складової плавки.

Для виплавки сталі 38ХНМ у мартенівському цеху ДМЗ була поставлена партія КММ масою 79,70т по ТУ 48.-01.05-47/0-80. Вміст Mo у партії коливався в межах (54-62) % мас. (середнє 59,5); Сu (0,25-0,33) % мас.; S (0,110-0,137) % (середнє 0,123); W (0,47-0,79) % мас.; SiO₂ (2,7-3,7) % мас.; C (2,20-4,22) % мас. (середнє 3,45). Щільність КММ визначалася ДМЗ розрахунковим шляхом (1,73-2,5) г/см³ (середнє 2,2). Вміст Р у КММ становив (0,003-0,008) % мас., а O₂, Pb, Zn у ФМо60 за ДСТ 47-59-79 не регламентується. Дослідні плавки сталі 38ХНМ виплавляли в 150-т мартенівських печах, що працюють скрап-рудним процесом відповідно до вимог технологічної інструкції ТИ-1-М-76 ДМЗ. КММ завантажували в піч і в ківш згідно наступних варіантів технології: 1. у період завалки й частково в період доведення; 2. у період доведення; 3. у період доведення й частково в ківш; 4. у ківш.

Випробування показали можливість застосування КММ поряд з феромолібденом. Установлено можливість легування сталі Мо в ковші під час випуску плавки, що є значною технологічною перевагою. Наявність у брикетах залишкового С 3,45 % мас. у контакті з окисленими шлаками й металом сприяє швидкому руйнуванню брикетів і переходу Мо в розплав сталі.

На дослідних плавках із присадкою в ківш 100-150кг КММ засвоєння становило (70-96) % мас. (середнє 85,3). На плавках більшої кількості КММ (300-520 кг) засвоєння підвищилося до 92 %. Якість металу в обсязі здаваль-ного контролю для сталі 38ХНМ відповідало ДСТ 14.21-77, ДСТ 1779-70.

Промислові випробування сплаву СіР, що додавалися в завалку у кількості від 10 до 475 кг/т виплавляємої сталі (200 послідовно взятих плавок), проведені при легуванні й розкисленні сталі марок Р6М5Ф3-МП, Р6М5К5-МП і Р12МЗк8Ф 2-МП. Для зниження похибок випробувань нижню граничну межу підвищили в 4-5 разів. Перевагу має витрата сплаву в області верхньої граничної межі (400-475) кг/т за умови концентрації С близько 2,0 і Si не більше 1,0 % мас.

Оптимізація витрати сплаву СіР1 при виплавці швидкоріжучої сталі для виробництва порошку дала можливість встановити переважні межі, у яких спостерігається прямолінійна залежність витрати чистих елементів від витрати нового матеріалу (рис.6.).

З метою зниження окисного потенціалу порошкових відходів розроблені шихта й спосіб спікання циклонного пилу, некондиційного порошку й стружки силового шліфування й одержання паспортних заготівель у сталевих капсулах діаметром 0,550мЧ1,710м.

Для аналізу якості порошкової сталі Р12МЗК5Ф2-МП із використанням паспортної заготівлі проведені контрольні плавки з витратою нового матеріалу 400, 500, 600 кг/т сталі. Якість виготовленої порошкової сталі задовольняло вимогам ТУ14-1-3408-82 і ТУ14-19-6-86. При цьому виявлено:

- ступінь наскрізного витягу циклонного пилу й некондиційного порошку з окалини (у середньому): Cr 94,1; Mo 95,7; W 96,3; Co 97,0 і V 92,2%;

- істотне зниження витрати феросплавів і металевих легуючих елементів за рахунок використання попередньо металізованих і спечених відходів швидкоріжучих сталей;

- зниження шлакоутворення до рівня вимог порошкового виробництва швидкоріжучих сталей (3,2-3,5 % мас. від маси плавки) при завалці металізованої окалини в капсулі під тверду шихту з наступним введенням спеченої заготівлі із циклонного пилу, некондиційного порошку з витратою 400-600 кг/т виплавленої сталі.

Мета даної частини роботи - дослідження можливості поліпшення якості КММ більш дешевими способами, конкретні завдання - вивчити й зрівняти вакуумно-термічну обробку нового легуючого матеріалу без появи рідких фаз і обробку НПС.

При термообробці металу в умовах тиску 2,66 Па визначальними є процеси випару домішок дифузією через металевий шар, що граничить із газовою фазою, і випару з відкритої поверхні. Запропоновано спосіб вакуумно-термічного рафінування КММ в ізотермічному режимі при температурі 1373±10К, тиску (2,66-10,64) Па й часом обробки 11 годин. Наявність у рафінуємому матеріалі оксидних домішок кремнію, алюмінію, кальцію й магнію до (14-16) % мас. при підвищенні температури перешкоджає процесам спікання часток молібдену, зберігаючи пористість матеріалу, що сприятливо позначається на масопереносі домішок.

Отримані швидкості випару домішок легкоплавких кольорових металів трохи нижчі розрахункових. Це пояснюється складним фазовим складом КММ, основну частку якого становлять інтерметалоїди й карбіди молібдену, а також високою концентрацєю оксидних домішок активних металів, які впливають на кінетику випару домішок. Отже, лімітуючою ланкою масопередачі можна вважати дифузійні процеси у середині твердого тіла. За час обробки концентрату вміст С и О знизився більш ніж у 12 і 25 разів, S і P в 8 і 4 рази відповідно.

Промислове рафінування КММ виконувалося в трикамерній вакуумно-термічній печі зі швидкістю нагрівання 6-10 К/хв. брикетів розміром (80Ч80Ч60)?10^-3 м у першій камері при 1473К і залишковому тиску 7,98 Па впродовж 4год. Основна обробка здійснювалася в другій камері при наступних параметрах: температура _ (1693-1773) К; залишковий тиск - (2,66-3,99) Па; витримка _ 24 год; маса брикетів у партії _ 96±5 кг.

Брикети після рафінування охолоджували в третій камері при залишковому тиску 2,66-7,98 Па. Тривалість циклу - 36 годин. Уявна щільність брикетів підвищилася в середньому з (3,2-3,4) до (3,5-3,7) г/см³. Залишковий вміст Sn і Pb знизився в 35 і 68 разів, Bi - більш, ніж в 50 разів, Zn і Sb в 3 і 5 разів, Cd в 10 разів. Незначно - (в 1,5 рази) зменшився вміст As у зв'язку з відносно низькою пружністю його парів в області оброблюваних температур і тисків.

Підвищення ступеня рафінування КММ у даній роботі досягнуто обробки брикетів плазмоутворюючою сумішшю, отриманою в електродуговому генераторі при температурі більше 3473К. Для одержання рафінувальної суміші використовували природний газ, що містить 91,66% СH₄; 3,70% C₂H₂; 1,12% C₃H₈; 0,30% C₄H₁₀; 0,18% C₄H₁₈; 0,08% C₅H₁₂; 0,09% C₅H₁₀; 0,28% C₆H₁₄; 0,21% C₇H₁₆; 2,14% N₂; 0,24% CO₂ (C_1,0834H_4,1138 = 97,62%), і кисень технічної чистоти.

Плазмоутворюючим газом слугував перегрітий продукт газокисневої конверсії природного газу при оптимальному співвідношенні О/CH₄-(б). При конверсії протікають наступні реакції:

2CH₄ + O₂ = 2CO + 4H₂;

3CH₄ + O₂ = 2CO + 6H₂ + C_(сажа);

2CH₄ + O₂ = CO + CO₂ + 3H₂ + H₂O.

Оптимальне співвідношення О/CH₄ = 0,49-0,51 забезпечує високу активність відновної суміші, що виключає «забруднення» Мо вуглецем або його вторинне окислювання, зниження концентрації домішок As в (10-20) разів, Sb - в (4-10) разів, Sn - до 25 разів, Bi - в (10-18) разів, Zn в (6-20) разів, Pb - в (100-150) разів, P - (1,5-2) рази. Рафінування КММ НПС забезпечує більш високий ступінь очищення в порівнянні з вакуумно-термічною обробкою й у десятки разів з більшою швидкістю випару домішок. Щільність Mo підвищується до 10,17 г/см³. Найбільш ефективно й доцільно використовувати його як легуючий матеріал при виплавці прецизійних сплавів типу 79НМ, а також при виробництві порошкових швидкоріжучих сталей без яких-небудь обмежень.

П'ятий розділ «Техніко-економічна ефективність підвищення ступеня використання і утилізації тугоплавких елементів з нових легуючих і розкислюючих матеріалів». На прикладі виробництва й використання КММ для легування сталі Р6М5 виконана кількісна оцінка економічної ефективності в цінах Лондонської біржі металів на 18.05.2003р. Сумарний ефект при використанні КММ із КМо й Фмо60 становить 94,11 дол./т сталі, а економічний ефект від використання 1т КММ становить 3856,97 дол. США.

За період з 1986 по 1991р. на ДАЗі (а потім ЗАлК'у) здійснений випуск промислових партій КММ загальною масою 5606,4т., які спрямовані споживачам для легування сталі Мо. За цей період у промислових умовах відпрацьовувалися й удосконалювалися різні склади шихти й технологічні параметри відновлення обпаленого концентрату. Паралельно впровадженню й удосконаленню технології одержання КММ проводилася оцінка економічної ефективності його виробництва й використання.

Удосконалення технологічних параметрів виробництва КММ забезпечило розробку оптимізованого способу відновлення КМо в шахтних електричних печах по А.С. №1048815, що привело до скорочення витрати конвертованого природного газу з 420 до 320 м³/год. на кожну із чотирьох печей, економії електроенергії за рахунок зниження температури приблизно на 100 градусів на чотирьох верхніх зонах печі. За період з 1986 по 1989р. проведена оцінка ефективності оптимізації відновлення брикетованого концентрату на ЗАлК'у. Приріст економічного ефекту склав 134837 руб., що є еквівалентним 222003 дол. США. Економічний ефект від використання КММ замість стандартного ФМо60 при виплавці мартенівської сталі 38ХНМ в 150-т печі склав 1,94 руб./т сталі, а економічний ефект від застосування однієї тони КММ склав 330,15 руб., що є еквівалентним 2,78 і 472,82 дол. США відповідно. У розрахунку не враховувалася економія енергоресурсів за рахунок скорочення часу розчинення Мо в розплаві сталі.

У розрахунках використані результати матеріального балансу плавок із застосуванням сплаву СіР1 відповідно до ТУ14-145-78-89, що отриманий на Нікопольському заводі феросплавів. Застосування сплаву СіР1 впроваджене при легуванні й розкисленні сталі Р6М5Ф3-МП, Р6М5К5-МП, Р12М3К8Ф2-МП та ін. для об'єктивної оцінки з використанням розробленої методики враховані більше 200 послідовно взятих плавок і проаналізована якість 660т металу, з якого виготовлена товарна продукція й спрямована споживачеві відповідно до вимог ДСТ. У цій частині роботи використані А.С. СРСР №1515756 «Шихта для одержання сплаву для легування й розкислення сталі» і №1529748 «Сплав для легування й розкислення сталі». Загальний економічний ефект від використання 30,7 т сплаву СіР1 складав 59543,9 руб., отже, на одну тону 1939,54 руб., що еквівалентне 98063,06 і 3261,9 дол. США відповідно (у цінах 1990 р.).

На комбінаті «Криворіжсталь» впроваджена технологія виплавки конвертерної сталі марок 38ХНМ і 09ХМ із використанням лігатури на основі Мо, отриманої з некондиційних молібденвмісних лігатур типу АМ-1,2, металооксидних дрібнодисперсних відходів виробництва швидкоріжучих сталей, обпаленого й гідрометалургійного концентратів. З використанням нової лігатури виплавлено більше 4000т металу, з якого виготовлена й спрямована споживачеві відповідно до вимог ДСТ товарна продукція. Використання лігатури замість стандартного ФМо60 дало можливість підвищити засвоєння Мо з (87-92) до (99-100) %. Економічний ефект від застосування лігатур, отриманих із вторинної сировини, склав 4,2 млн. руб. (у цінах 1992р.).

...