Фізико-хімічний аналіз нерівноважних взаємодій фаз при одержанні високовуглецевого феромарганцю з метою інтенсифікації процесу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національна металургійна академія України

УДК 669.15`74-198:536.755

Фізико-хімічний аналіз нерівноважних взаємодій фаз при одержанні високовуглецевого феромарганцю з метою інтенсифікації процесу

05.16.02 - Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Стовба Яна Валеріївна

Дніпропетровськ 2009

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Національній металургійній академії України Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор ЯКОВЛЄВ ЮРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, Національна металургійна академія України, професор кафедри теорії металургійних процесів та фізичної хімії, м. Дніпропетровськ

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор ГЛАДКИХ ВОЛОДИМИР АНДРІЙОВИЧ, Національна металургійна академія України, професор кафедри електрометалургії, м. Дніпропетровськ

кандидат технічних наук ЛАПІН ЄВГЕН ВОЛОДИМИРОВИЧ ОАО «Нікопольський завод феросплавів» Головний інженер

Захист дисертації відбудеться “29” грудня 2009 р. о 12-30 годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д 08.084.03 Національної металургійної академії України за адресою: 49050, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 4.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національної металургійної академії України за адресою: 49050, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 4.

Автореферат розісланий “24” 11 2009 р.

Виконуючий обов'язки Вченого секретаря спеціалізованої вченої ради Д 08.084.03 доктор технічних наук, професор Губинський М.В.

феромарганець нерівноважність плавка

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Ефективне використання сировинних і енергетичних ресурсів є однією з найважливіших задач, рішення якої забезпечує сталий розвиток промисловості України, зокрема чорної металургії. Це обумовлює необхідність подальшого розвитку теорії та практики процесів відновлення при одержанні металів та сплавів.

Проблема раціонального використання марганцю, який віднесений в світовій металургійній практиці до стратегічних металів, має велике значення для нашої країни. Це в першу чергу стосується зменшення витрат дефіцитного коксу та марганцевої сировини, особливо в умовах зниження їх якості. У світовій практиці виробництво вуглецевого феромарганцю здійснюється з використанням оксидних високоякісних концентратів з вмістом марганцю більше 48%, низьким питомим вмістом фосфору і кремнезему. Для металургійних підприємств України реалізація цієї технології ускладнена, оскільки марганцеві руди містять значну кількість фосфору і кремнезему. Роботи відомих науковців Самаріна О.М., Хітрика С.І., Хвічия О.Т., Гасика М.І., Лякишева М.П. внесли значний вклад в розвиток теоретичних основ металургії марганцю та розробку і освоєння технологій виробництва марганцевих сплавів. Залишається проблемою забезпечення якості та стабільності властивостей феросплавів, що дозволить підвищити їх конкурентоздатність на світовому ринку. Це викликає необхідність створення нових та удосконалення існуючих технологічних процесів, управління якими потребує відповідного інформаційного забезпечення.

Актуальним при цьому є створення детермінованих математичних моделей, що можливо на основі комплексних фізико-хімічних досліджень з використанням фундаментальних положень термодинаміки, кінетики, масообміну і математичного опису основних закономірностей. Розробка та побудова детермінованих математичних моделей, адекватних реальному процесу, потребує залучення основних закономірностей термодинаміки необоротних процесів, застосування яких дозволяє оцінити нерівноважність реакцій, що відповідають за розподіл елементів між шлаком та металом та розрахувати величини нерівноважних коефіцієнтів розподілу між реагуючими фазами. Побудовані на цих принципах математичні моделі дозволяють дослідити вплив одного або сукупності факторів на кінцеві показники процесу та вибрати серед них оптимальні для одержання якісного металу з найменшими витратами сировинних та енергетичних ресурсів.

Дисертаційна робота присвячена фізико-хімічному аналізу нерівноважності основних реакцій, що протікають при одержанні високовуглецевого феромарганцю, визначенню на цій основі величин нерівноважних реальних коефіцієнтів розподілу елементів між шлаком та металом та побудові детермінованої статичної моделі. Визначення кінетичних показників витрати вуглецевого відновника та побудова моделі фізико-хімічних взаємодій при формуванні кінцевого складу високовуглецевого феромарганцю необхідні для подальшої розробки динамічної моделі для моделювання впливу технологічних факторів на показники відновлення оксидів та їх підвищення.

Зв'язок роботи з науковими програмами та планами. Дисертаційна робота виконана відповідно до Державної програми розвитку гірничо-металургійного комплексу України до 2010 року. Виконання роботи пов'язано з планами науково-дослідних робіт Національної металургійної академії України (НМетАУ). Основу роботи складають результати науково-дослідних робіт, де автор була відповідальним виконавцем: “Дослідження і аналіз нерівноважних процесів взаємодії рідких розплавів в багатофазних системах при відновленні елементів вуглецем і розробка математичної детермінованої моделі виробництва феромарганцю з метою створення комплексної інформаційної технології виплавки марганцевих сплавів” (№ держ. реєстрації 0197009643); ”Фізико-хімічні дослідження процесів одержання металопродукту із складних оксидних систем, які містять залізо, кремній, марганець, на основі розробки динамічних моделей та створення на їх основі нових методів управління та інтенсифікації роботи плавильних агрегатів з метою зниження витрат енергії та економії сировинних ресурсів” (№ держ. реєстрації 0193U034578); “ Розробити фізико-хімічну модель процесу одержання малофосфористого марганцевого полупродукту на основі дослідження і аналізу кінетичних закономірностей і нерівноважності взаємодій в системі шлак-метал з метою створення комплексної інформаційної технології електрометалургійної переробки марганецьмістячої сировини для оптимізації процесу і його управління” (№ держ. реєстрації 0198U004484).

Мета та задачі досліджень. Метою роботи є фізико-хімічний аналіз взаємодії рідких та твердих фаз при одержанні високовуглецевого феромарганцю, розробка методики та побудова детермінованих статичної і динамічної моделей з урахуванням величини нерівноважності основних реакцій та кінетики відновлення та моделювання впливу технологічних факторів на підвищення показників процесу.

Для досягнення мети були поставлені наступні задачі:

- визначити нерівноважність системи метал-шлак по окремим елементам та розробити методику розрахунку фактичних (нерівноважних) коефіцієнтів розподілу елементів між шлаком та металом ;

- скласти систему балансових рівнянь та використати їх при побудові статичної детермінованої математичної моделі, яка адекватно відображає реальний хід процесу виплавки сплаву та встановити залежність показників процесу від технологічних параметрів;

- експериментальним шляхом визначити показники кінетики відновлення оксидів вуглецем та обробкою експериментальних даних одержати вираз для обчислення швидкості витрати вуглецю на відновлення, побудувати модель фізико-хімічних взаємодій при формуванні розплаву у рудовідновлювальній печі та оцінити механізм взаємодії реагуючих фаз;

- визначити теоретичну можливість протікання реакції окислення вуглецю марганцевого сплаву за рахунок розчиненого кисню у ванні рудовідновлювальної печі та її вплив на перемішування металу;

- дослідити вплив гетерогенної зони в металевому розплаві на показники переносу елементів та усереднення хімічного складу металу;

- розробити динамічну модель одержання феромарганцю та використати її для дослідження впливу технологічних факторів на показники відновлення оксидів.

Об'єкт дослідження: процес одержання високовуглецевого феромарганцю та розподіл елементів між шлаком та металом у рудовідновлювальній печі.

Предмет дослідження: фізико-хімічні та кінетичні закономірності протікання реакцій відновлення елементів при одержанні високовуглецевого феромарганцю та прогнозування впливу технологічних факторів на підвищення показників процесу.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на фундаментальних положеннях фізичної хімії та теорії металургійних процесів, масообміну. Використані сучасні методи математичного і фізичного моделювання, дослідження кінетики відновлення в лабораторних умовах, статистична обробка виробничих та експериментальних даних з використанням прикладних комп'ютерних програм.

Наукова новизна одержаних результатів. Отримали подальший розвиток наукові положення термодинаміки нерівноважних необоротних фізико-хімічних процесів для аналізу реальних процесів одержання феросплавів у рудовідновлювальних печах та розробки математичних моделей.

Нові наукові результати полягають у наступному:

1. Вперше з урахуванням відхилення від рівноваги основних реакцій, що мають місце на межі розподілу шлак-метал у ванні печі, та одержаних експериментальних даних по кінетиці відновлення елементів з рідких шлаків та відомих промислових даних одержано вираз для розрахунку швидкості витрати вуглецю на відновлення. Одержане рівняння є функцією складу шлакового розплаву при досягнутій температурі та параметрів рівноважного стану і покладений в основу розробки детермінованої математичної динамічної моделі процесу.

2. Запропонована модель фізико-хімічних взаємодій при формуванні розплаву Mn-Fe-C у рудовідновлювальній печі та показано, що процес формування складу сплаву починається з утворення залізовуглецевого розплаву. Рішенням задачі дифузії в необмеженій пластині показано, що при використанні в шихті металевого заліза у вигляді стружки, час її навуглецьовування до насичення складає менше 1 години, що значно менше часу знаходження шихти у зоні плавлення. При появі розплаву Fe-С марганець у нього переходить у вигляді розплаву Mn-С, а відновлення марганцю починається при більш низьких температурах в порівнянні з відновленням з чистого MnО.

3. Проведено розрахунково-теоретичний аналіз можливості окислення вуглецю у ванні печі при одержанні високовуглецевого феромарганцю та встановлено, що швидкість окислення складає 0,006-0,05 кг/(м^3.с), при цьому можлива поява бульбашок СО при окисленні вуглецю у металі за рахунок розчиненого кисню, які прискорюють перемішування металевого розплаву та збільшують перенос елементів в об'ємі та на межах фаз, але вклад цієї реакції в сумарний процес окислення елементів незначний. Це не виключає її здійснення при утворенні гетерогенної зони шляхом надходження кусків коксу на межу розподілу шлак-метал. Методами фізичного моделювання підтверджено, що наявність гетерогенної зони в металевому розплаві призводить до суттєвого турбулентного переносу та значного усереднення складу металевого розплаву.

4. Вперше застосовано новий підхід вирішення задачі щодо розробки динамічної моделі одержання феромарганцю, при якому параметри стану системи з урахуванням нестаціонарності процесу розглянуто як функцію висоти печі, а не часу перебування шихти в агрегаті, а швидкість зміни параметрів стану системи визначається через вертикальну координату. При стаціонарній течії процесу величина нерівноважності системи метал-шлак по елементах зберігається, тому розраховані нерівноважні коефіцієнти розподілу елементів є основними при побудові математичної моделі процесу. Модель представлена системою часткових моделей для кожної окремої зони печі по вертикальному перетину робочого простору. Одержані детерміновані рівняння можуть використовуватись при аналізі процесів одержання вуглецевого феромарганцю в різних плавильних агрегатах.

Практичне значення отриманих результатів.

Методика розрахунку складу металу, рівноважного зі шлаком та шлаку, рівноважного з даним складом металу, використання якої дозволило встановити, що система метал-шлак у ванні печі має відхилення від рівноваги за окремими елементами. При стаціонарному протіканні процесу величина нерівноважності зберігається, тому розраховані фактичні нерівноважні коефіцієнти розподілу елементів використані при складанні балансових рівнянь, що є основними при побудові математичної моделі.

Закономірності, що відмічені при фізико-хімічному аналізі взаємодії рідких та твердих фаз при вуглецевотермічному відновленні оксидів і особливості нерівноважного розподілу елементів, використані при прогнозуванні впливу факторів технологічного характеру для досягнення високих показників відновлення оксидів.

Програма розрахунку реалізована у вигляді програмного засобу “MASTER на алгоритмічній мові QB45 і дозволяє провести моделювання процесу одержання вуглецевого феромарганцю флюсовим та безфлюсовим способом, для якого задається вміст марганцю в металі і основність шлаку, або вміст марганцю в металі і кратність шлаку. Програмний продукт передано ВАТ НЗФ, що дозволяє для умов виробничого процесу корегувати склад шихти на плавку при нестабільному її складі.

Ряд теоретичних узагальнень по термодинаміці, кінетиці при відновлювальних процесах використовується в учбовому процесі в НМетАУ при підготовці студентів спеціальності «Металургія чорних металів» при викладанні спеціальних дисциплін, де викладаються фізико-хімічні та технологічні основи відновлювальних процесів одержання металів та сплавів, при підготовці випускних магістерських робіт та дипломних робіт спеціалістів.

Особистий внесок здобувача. Особисто дисертантом сформульована постановка задач, розроблена методика розрахунків, розроблена математична модель процесу одержання вуглецевого феромарганцю, проведена оцінка точності та порівняння результатів моделі з відомими у літературі даними; розроблена методика проведення експериментів. Експериментальні дослідження, результати яких надані в дисертаційній роботі, розробка програмного засобу виконані безпосередньо автором при участі співробітників кафедри теорії металургійних процесів та фізичної хімії, що знайшло відображення у сумісних публікаціях. Обробка експериментальних даних, всі розрахункові дослідження, розробка методики розрахунку нерівноважних коефіцієнтів розподілу елементів, побудова статистичної та динамічної моделей одержання феромарганцю проведені автором самостійно.

У роботах, наведених в авторефераті і опублікованих із співавторами, автору дисертації належать: [4, 11] - обґрунтовано використання методів нерівноважної термодинаміки для аналізу процесу одержання феромарганцю та наведені результати розрахунку відхилення від рівноваги реакцій відновлення; [1, 2, 6] - наведено методику розрахунку, одержано вираз та розраховано величини нерівноважних реальних коефіцієнтів розподілу елементів між шлаком металом; [9] - представлена методика побудови статичної моделі процесу; [3, 7, 12] - результати експериментального дослідження перемішування з урахуванням гетерогенної зони, одержано вираз для розрахунку потужності перемішування, обґрунтовано розрахунками можливість протікання реакції окислення вуглецю у ванні печі при одержанні феромарганцю; [5, 8, 10] - результати дослідження кінетики відновлення елементів, розробка якісної моделі фізико-хімічних взаємодій при формуванні марганцевого сплаву у ванні печі та методика побудови динамічної моделі одержання сплаву.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на: III Міждународній науково-технічній конференції “Теорія і практика рішення екологічних проблем в гірничодобувній та металургійній промисловості” (м. Дніпропетровськ, 1998 р.); VIII Міжнародній науково-технічній конференції “Теорія і практика киснево-конвертерних процесів» (м. Дніпропетровськ, 1994 р.); 2-ій Міждународній конференції «Стратегія якості в промисловості та освіті» (2006 р., м. Варна, Болгарія); 7-ій Міждународній науковій конференції «Нові технології і обладнання в металургії та інженерному матеріалознавстві» (2006 р., м. Ченстохов, Польща).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 12 друкованих робіт, з яких 4 - статті у спеціалізованих наукових журналах, 4 - у збірках наукових праць, 4- у матеріалах та працях науково-практичних конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків та додатків. Загальний обсяг роботи складає 152 стор. машинописного тексту, 6 таблиць, 31 рисунків. Список використаної літератури містить 170 найменувань.

Робота виконана на кафедрі теорії металургійних процесів та фізичної хімії НМетАУ.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі досліджень. Наведено нові наукові результати, що одержані при виконанні роботи, показано їх практичну цінність, особистий внесок здобувача, наведено відомості щодо апробації роботи.

У першому розділі дисертаційної роботи проведено аналіз існуючих способів виплавки вуглецевого феромарганцю та показано, що залежно від основності шлаків процес виплавки високовуглецевого феромарганцю електротермічним способом ведуть на природній основності, що обумовлена складом марганцевої шихти, без добавок основного флюсу - безфлюсовий спосіб виплавки або з добавками флюсу - флюсовий спосіб.

Техніко-економічні показники плавки вуглецевого феромарганцю в електропечах, зокрема видобуток марганцю, визначаються хімічним, мінералогічним і гранулометричним складом шихтових матеріалів, параметрами пічного агрегату, шлаковим, електричним і температурним режимами. Перелічені фактори взаємозалежні складним образом, але зв'язки між ними не завжди очевидні і виділення серед них первинних (причинних) факторів являє певні труднощі. У цьому зв'язку значний інтерес, як для металургів-дослідників, так і для практики феросплавного виробництва має розробка моделей фізико-хімічних взаємодій та математичних моделей, у яких на основі фундаментальних рівнянь можуть бути описані основні типи масообмінних взаємодій , що становлять даний процес.

Відомі моделі процесу одержання вуглецевого феромарганцю є статистичними. Зв'язок параметрів процесу з технологічними факторами приводиться авторами у вигляді регресійних рівнянь, отриманих статистичною обробкою показників процесу, що протікає в конкретному агрегаті. Ці рівняння не можуть бути використані при аналізі процесу на інших плавильних агрегатах. Детерміновані математичні моделі, побудовані з використанням фундаментальних рівнянь, мають більшу інформативність і відсутність похибок, внесених статистичними рівняннями. Доповнені кінетичними коефіцієнтами, вони розширюють можливості моделі для дослідження і аналізу процесу та розробки способів його інтенсифікації.

У роботі ставилась задача побудови статичної та динамічної моделей процесу одержання високовуглецевого феромарганцю на основі даних про нерівноважні коефіцієнти розподілу й кінетичні коефіцієнти витрати вуглецю на процес відновлення, проведення моделювання впливу ряду технологічних факторів на показники процесу відновлення марганцю.

У другому розділі наведені результати експериментальних досліджень кінетики відновлення оксидів марганцю й заліза вуглецем окремо та з їх сумішей різного складу з варіюванням температури, крупності й вмісту вуглецю. У присутності залізовуглецевого розплаву, що утворюється первинно, Mn починає відновлюватися при значно нижчих температурах у порівнянні з відновленням із чистого MnО. На рис. 1 представлені кінетичні ізотерми відновлення сумішей FeO-MnО різного складу при температурі 1200⁰С.

Комплекс проведених кінетичних досліджень указує на значний впливи відновленого заліза й наступного утворення рідкого залізовуглецевого розплаву на інтенсифікацію відновлення Mn.

Експериментальними дослідженнями кінетики відновлення елементів у системі Mn-Fe-Si-O-C в умовах флюсової й безфлюсової плавки високовуглецевого феромарганцю визначені кількісні характеристики швидкості витрати вуглецю. Температура досліджень становила 1200⁰С. По масі відновлених оксидів і вмісту вуглецю в металі розраховувалася маса вуглецю, витраченого на відновлення. З урахуванням часу ізотермічної витримки шихти й величини поверхні контакту вуглецю тигля з розплавом розраховувалася швидкість витрати вуглецю на відновлення. Результати розрахунку швидкостей витрати вуглецю наведені в табл. 1.

Розрахунок рівноважного стану системи виконано з використанням програми “АСТРА”. Порівняння експериментальних і розрахункових даних при однакових вихідних складах шихти для флюсової плавки представлені в табл. 2. Порівняння розрахункових та експериментальних даних показало, що при протіканні процесу в нестаціонарному стані склад металу, що утворився, наближається до рівноважного з даним шлаком відомого складу.

Таблиця 1

Результати розрахунків показників кінетики відновлення

Час, с	Відновлено	Витрата вуглецю Мс, кг	Висота шлаку, м	Площа контакту, м2	Швидкість витрати вуглецю, кг/(м2с)
	Mn, кг	Si, кг
Флюсова плавка
2400	0,00033	0,00002	0,00009	0,016	0,00086	0,00006
3600	0,00077	0,00003	0,00020	0,02	0,00103	0,00005
4200	0,00125	0,00005	0,00031	0,017	0,00090	0,00008
6000	0,00159	0,00006	0,00040	0,014	0,00077	0,00009
8000	0,00169	0,00007	0,00043	0,015	0,00081	0,00009
10800	0,00207	0,0010	0,00054	0,012	0,00068	0,00007

Таблиця 2

Зіставлення експериментальних і розрахункових даних при однакових масах вихідних складових шихти флюсової плавки

Час, с	Склад металу, %	Склад шлаків, %	Маса продуктів, кг
	Si	Mn	Fe	С	SiО2	MnО	FeО	CaО	метала	шла-ка
Експериментальні дані
2400	0,35	56,48	36,47	6,7	16,0	62,3	-	21,7	0,594	8,59
3600	0,28	63,25	28,77	7,7	19,8	56,77	-	23,43	1,219	8,611
4200	0,28	70,54	21,58	7,6	18,04	43,03	-	28,93	1,77	8,587
6000	0,26	69,51	22,43	7,8	20,82	53,89	-	25,29	2,282	6,679
8000	0,28	71,03	20,89	7,8	19,82	54,73	-	25,45	2,382	6,923
10800	0,37	73,04	19,99	6,6	21,68	52,37	-	25,95	2,837	3,515
Розрахункові дані
2400	0,31	49,73	43,04	6,92	20,14	56,91	0,05	22,89	0,64	11,19
3600	0,59	63,18	27,38	8,85	20,86	55,3	0,025	23,84	1,15	12,21
4200	0,87	71,91	16,97	10,25	22,19	52,18	0,013	25,56	1,56	9,51
6000	0,97	74,08	14,26	10,69	22,9	50,55	0,01	26,53	1,94	9,57
8000	0,92	74,35	14,04	10,69	22,7	50,63	0,01	26,64	20,6	10,05
10800	1,07	75,53	12,33	11,05	23,66	48,81	0,008	27,54	2,32	9,55

У першому наближенні можна вважати, що швидкість реакції відновлення елемента по реакції (MeО)+C=[Me]+CO пропорційна різниці між рівноважною ^.([Me]_р) й фактичною ([Me]_ф) його концентрацією V_Me=K_V ^.([Me]_р-[Me]_ф), де V_Me - швидкість реакції відновлення, кг/(м^2.с); K_V - константа швидкості.

Обробкою відомих з літератури експериментальних даних і одержаних в даному дослідженні для системи Mn-Si-Fe-O-C, методами множинної кореляції отримано вираз для розрахунку швидкості витрати вуглецю на відновлення

V_C = 0,000037 + 0,000032 ^. K_Mn ^. X_MnО + 0,000985 ^. K_Si ^. X_SiО2 (1)

з коефіцієнтом кореляції 0,746. Порівняння даних, одержаних розрахунком по приведеному рівнянню, і літературних даних інших авторів показало їх достатню збіжність. Рівняння використано для розрахунку складу металу, що відновлюється.

Виплавка вуглецевого феромарганцю в електричних рудовідновлювальних печах відбувається безперервним процесом, який в часі є стаціонарним нерівноважним, а в просторі при переміщенні по вертикалі - нестаціонарним нерівноважним. При переміщенні зверху вниз в печі можуть бути виділені декілька зон: термічної підготовки сировини (сушка, термічна дисоціація і так далі); газове відновлення в твердих фазах; плавлення і відновлення в рідких фазах з оксидних розплавів; формування складу металу і шлаку і їх взаємодія у ванні печі.

Формування первинного металевого розплаву в системі Mn-Fe-C пов'язано з тим, що температура початку відновлення вуглецем за схемою MnO>Mn складає 1410-1420⁰С, до карбіду Mn₃C - 1223⁰C, до карбіду Mn₇C₃ - 1306⁰С, тоді як температура плавлення марганцю складає 1245⁰С. Таким чином, температура плавлення марганцю нижче за температуру початку відновлення до металевого марганцю.

При одержанні високовуглецевого феромарганцю як джерело металевого заліза використовується як залізна (сталева) стружка, так і залізорудні матеріали, зазвичай залізорудні окатиші. У першому випадку в шихті є введене металеве залізо, в другому випадку є залізо, відновлене з рудних матеріалів. Відновлення заліза з оксиду FeO за наявності твердого вуглецю починається при температурі 700⁰С. При відновленні газами в реальних умовах з врахуванням кінетики процес закінчується при 1100⁰С. Температура плавлення чистого заліза 1536⁰С. Отже, за наявності відновлених чистого марганцю і заліза, температура плавлення останнього вище за температуру плавлення марганцю приблизно на 290⁰С і згідно діаграми системи Mn-Fe утворення розплаву марганець-залізо повинні відбуватися за рахунок розчинення твердого заліза в рідкому марганці. Проте, на практиці такого процесу не спостерігається, а як показали кінетичні дослідження добавка залізного порошку до оксиду марганцю полегшує відновлення останнього твердим вуглецем. В такому разі процес формування сплаву залізо-марганець слід розглядати за участю вуглецю. При використанні як складова шихти залізної стружки відбувається її часткове навуглецювання до карбіду, а потім плавлення вищезгаданої евтектики. Час навуглецювання стружки може бути визначений рішенням задачі дифузії в необмеженій пластині. Оскільки поверхня стружки відкрита з усіх боків, то задача вирішується як симетрична для необмеженої пластини за граничних умов 1-го роду. У загальному вигляді рішення для середньої концентрації має вигляд

,

де Fо_д = D /R², D - коефіцієнт дифузії вуглецю в залізі, м²/с; R - половина товщина пластини, м; - час, с. Для міри завершеності процесу вуглецювання 90% =0,9, яке досягається при величині Fo_д = 0,7. Коефіцієнт дифузії вуглецю в гFe при 1000⁰С 7,6·10^-11 м²/с. Можлива товщина стружки змінюється від 0,2 до 1 мм. Час дифузії при товщині стружки 0,2 мм складає близько 100 с, а при товщині 1 мм - 2300 с. Таким чином, час вуглецювання стружки до насичення складає менше 1 години, що істотно менше часу перебування шихти в зоні плавлення. Це є свідоцтвом того, що утворення металевого розплаву Mn-Fe-C слід розглядати при насиченні його вуглецем. Відновлення марганцю вуглецем у присутності заліза протікає як з утворенням подвійних карбідів марганцю, так і комплексних залізомарганцевих карбідів.

Температура початку плавлення заліза, насиченого вуглецю, дорівнює евтектичній температурі плавлення в системі Fe-C і досягає 1150⁰С. Згідно діаграми Mn-C, приведеній Гасиком М.І., температура плавлення карбідів марганцю Mn₂₃C₆ і Mn₇C₃ знаходиться на рівні 1300-1340⁰С, що близько до температури початку відновлення MnO вуглецем до його карбіду. Враховуючи, що кристалічні решітки марганцю і заліза близькі по своїх параметрах один до одного, можна прийняти в першому наближенні, що температура плавлення (ліквідус) в системі Fe-Mn-C, насиченій вуглецем змінюється лінійно. Одним з найбільш істотних чинників, що визначають хід плавлення і відновлення, є температурне поле, яке описали виразом

t = [0,0388 - 0,849 l/L + 7,377 (l/L) 2 - 7,992 (l/L)³ + 2,394 (l/L)⁴]· (t_кін - t_поч) + t_поч

де l - поточна координата, відлічувана зверху вниз; L - протяжність зони плавлення і відновлення, включаючи коксовий шар; t_кін - температура на нижньому кордоні коксового шару в даному вертикальному перетині печі; t_поч - початкова температура плавлення шихти.

У зв'язку з тим, що відновлення оксидів твердим вуглецем може відбуватися лише за наявності рідкої оксидної фази, за початкову температуру зони “плавлення-відновлення” прийнята початкова температура плавлення оксидного розплаву; t_кін поблизу електродів близька до 1700⁰С, а між електродами - 1500⁰С. Довжина зони плавлення і відновлення L прийнята рівною 1,5м.

Рішенням задачі дифузії в необмеженій пластині показано, що при використанні в шихті металевого заліза у вигляді стружки, час її навуглецьовування до насичення становить менш 1 години, що значно менше часу перебування шихти в зоні плавлення - відновлення. З появою розплаву Fe-С у нього починає відновлюватися марганець у вигляді розплаву Mn-С. Якісна модель фізико-хімічних взаємодій при формуванні розплаву Mn-Fe-C у руднотермічної печі покладена в основу розробки динамічної моделі процесів в зоні плавлення-відновлення.

У третьому розділі дисертаційної роботи наведена методика розробки детермінованої статичної моделі одержання вуглецевого феромарганцю на основі даних про нерівноважність в системі метал-шлак. Взаємодія між металом і шлаком у ванні феросплавної печі визначає розвиток ряду реакцій, що формують метал заданого складу. На межі розділу метал-шлак в системі Mn-Fe-Si-O-C можливе протікання п'яти реакцій, вирази констант рівноваги записуються у вигляді рівнянь:

(MnО) + [C] = [Mn] + CO

lg K2 = - 12268/ T + 7,67; (2)

(FeО) + [Mn] = [Fe] + (MnО)

lgK3 =5509/T - 0,39; (3)

[Si] +2(MnО) = (SiО2) + 2[Mn]

lgK4 = - 13028/ T + 4,19; (4) (SiО2) + 2[C] = [Si] + 2 CO

lgK5 = - 37563/T + 19,53; (5)

2(FeО) + [Si] = (SiО2) + 2 [Fe]

lg K6 = 24046/ T + 4,97. (6)



Стан системи визначається трьома будь-якими із зазначених реакцій, а інші є похідними. Як показали розрахунки (рис. 2), система метал-шлак у ванні печі має відхилення від рівноваги по окремих елементах.

Наступною статистичною обробкою показано, що величини степені відхилення від рівноваги в залежності від вмісту марганцю у феромарганці exp(G_i/RT)= f (X_Mn) мають достатньо високий коефіцієнт кореляції (r=0,58...0,76). Для розглянутих реакцій (2) - (6) отримані наступні вирази для розрахунку величини ступеня відхилення реакцій від рівноваги:

при флюсовому способі виплавки при безфлюсовому способі виплавки

exp(G ₂/RT ) = 6,208 X , (7) exp(G₂/RT ) = 4,436 X , (10)

exp(G₄/RT ) = 6,32 10^-4 X, (8) exp(G₃/RT)= 0,0574 X , (11)

exp(G₆/RT ) = 6,00254 X; (9) exp(G₄/RT ) = 2,228 X , (12)

які застосовні в досліджених межах значень X_Mn, рівних 0,56-0,7. Отримані вирази (7) - (12) використані для розрахунку реальних коефіцієнтів розподілу Mn, Si і Fe між металом і шлаком і були покладені в основу рівнянь детермінованої статичної моделі виплавки високовуглецевого феромарганцю.

Рівновага в системі Mn - Fe - Si - C - O на межі метал-шлак реалізується при визначених значеннях наступних величин:

мольні частки компонентів металу X_[Mn], X_[Si] , X_[C] , X_[Fe] , X_[інш.];

мольні частки компонентів шлаку X_(MnО), X_(SiО2), X_(FeО), X_(інш.) .

Рівняння балансу компонентів у металі і шлаку будуть:

X_[Mn]+X_[Si]+X_[C]+X_[Fe]=1-X_[інш.], (13)

X_(MnО) +X_(SiО2) (В_х+1) +X_(FeО)=1-X_(інш.), (14)



де В_х = Х_(CaО)/X_(SiО2); X _[інш.] - сума мольних часток домішок металу; X _(інш.) - сума мольних часток домішок шлаку (MgО, Al₂O₃). При стаціонарному перебігу процесу величина нерівноважності системи метал-шлак по елементах зберігається, що дає можливість використати фактичні (нерівноважні) коефіцієнти розподілу елементів між шлаком й металом при складанні балансових рівнянь.

На підставі балансових рівнянь побудована статична детермінована модель виплавки феромарганцю. Адекватність моделі реальному процесу перевірялася порівнянням деяких параметрів виробничої плавки з відповідними їм параметрами, розрахованими по моделі. Так, розбіжність відхилень реакцій (2)-(6) від рівноваги становить не більше 5% (рис. 3), а розбіжності по вмісту кремнію в металі й нерівноважних коефіцієнтах розподілу кремнію й марганцю між металом і шлаком - не більше 10%. Така точність цілком задовільна для моделювання процесів, що протікають у виробничих агрегатах.

Отримані шляхом математичного моделювання залежності дозволили встановити вплив деяких факторів на показники процесу. При заданій температурі із збільшенням вмісту MnO у вихідній шихті кратність зменшується.

Чим вище основність, тим більше кратність шлаку і вище перехід Mn в сплав, а також, нижче вміст MnО у шлаку. Найменша кратність шлаків і найбільший перехід Mn в сплав досягається при використанні шихти з найменшим вмістом SiО₂ і найбільшим вмістом марганцю (рис. 4, 5).

Для оцінки достовірності встановлених модельних залежностей в лабораторних умовах проведені дослідні плавки високовуглецевого феромарганцю при температурах 1773, 1823 і 1873 К. Вихідна шихта складалася з марганцевого агломерату АМНВ-1 (95 г), коксика (15 г), залізної стружки (4 г), вапна (20 г), кварциту (2 г). Ізотермічні витримки протягом 50 хвилин проводили в печі Таммана в графітових тиглях в захисній атмосфері аргону. Після закінчення витримки тигель закривали графітовою вставкою і охолоджували до кімнатної температури. Вміст тигля розбирали, виділяли металеву і шлакову фази і визначали хімічний склад (табл. 3).

Таблиця 3

Експериментальні дані одержання високовуглецевого феромарганцю в лабораторних умовах

№ пп	Температура, К	Склад металу % мас.	Склад шлаку % мас.	Видобуток Mn	Кратність шлаку
		Mn	Si	С	MnO	Основність
1	1773	74,5	1,15	6,2	20,5	0,9	53,1	2,8
2	1773	75,1	1,25	6,3	19,1	0,91	54,2	2,7
3	1823	76,3	1,71	6,9	16,4	1,27	76,7	1,9
4	1823	77,1	1,62	7,0	16,7	1,26	79,4	2,1
5	1873	77,8	1,85	7,4	10,1	1,57	88,2	1,9
6	1873	78,1	1,8	7,8	8,2	1,61	91,3	1,8

Підвищення температури ізотермічних витримок приводить до зростання вмісту кремнію в сплаві і, як наслідок, зростання основності шлаку за рахунок зменшення концентрації кремнезему в кінцевому шлаку із-за підвищення степені його відновлення. Також збільшується видобуток марганцю в сплав із-за підвищення активності марганцю в шлаковому розплаві

У четвертому розділі наведено дані по розробці детермінованої динамічної моделі одержання вуглецевого феромарганцю. У руднотермічних печах при сталому процесі в кожній точці дотримується статична сталість параметрів у часі, але по координатах робочого простору відповідні параметри закономірно змінюються.

У ванні феросплавної печі на межі розподілу шлак-метал, як показали розрахунки, існують нерівноважні концентрації окремих елементів. Зокрема, Si у металі вище його рівноважного значення зі шлаком заданого складу. Для усереднення складу металу і прискорення переносу в об'ємі і масообміну на межах необхідно мати відповідні умови перемішування.

При виробництві вуглецевого феромарганцю в ванні феросплавної печі можливо протікання реакцій

(MnO) + [C]_Mn = [Mn] + CО_г, (15)

[C]_Mn + [O]_Mn = CO_г,(16)

Якщо < - то буде мати місце перенос кисню з металу в шлак й реакція (16) протікати не буде; якщо > - має місце перенос кисню зі шлаку у метал і можливе протікання реакції (16). Як показали розрахунки, масовий вміст кисню, рівноважного зі шлаком, становить 0,023. Середні активності MnО у шлаку: для флюсової плавки - a_(MnО) »0,15, для безфлюсової плавки - a_(MnО) »0,4. Середній вміст кисню, рівноважного з Mn для флюсової плавки становить 0,0034%, для безфлюсової плавки - 0,0092%. Таким чином, як при флюсовій, так і при безфлюсовій плавці > , тобто можливо протікання реакції (16).

Розрахунком показано, що фактичні концентрації кисню у феромарганці змінюються у межах 0,002...0,004, (%). Швидкість окислювання вуглецю у ванні феромарганцевої печі визначається виразом

V_C = K_V ^. [C]_Mn ^. ( [O]_Mn - [O]_{Mn, р}) ,(17)

де [O]_{Mn, р} - кисень, рівноважний з вуглецем, у марганці; [O]_Mn - фактичний вміст кисню в марганці. Концентрації вуглецю й кисню виражені в кг/м³, K_V - константа швидкості окислювання вуглецю, м³/(кг•c), V_C - швидкість окислювання вуглецю, кг/(м³•c). Обробкою значного масиву виробничих даних для K_V отримано вираз:

K_V = 0,937 ехр(-105350 / RT), (18)



при 1723 К K_V =0,0006, м³/(кг•c).

Розрахунки по формулі (17) показали, що швидкість окислювання вуглецю у ванні феросплавної печі перебуває в межах 0,006-0,05, кг/(м³•с). При нормальних умовах об'єм СО, що виділяється, становить 0,09-0,01 м³/(м³•с). З теорії й практики металургійних процесів відомо, що бульбашки СО, які утворюються при окислюванні вуглецю в металі інтенсифікують його перемішування.

Великомасштабний перенос у гомогенному розплаві ванни при її барботуванні характеризують ефективним коефіцієнтом дифузії D_е й ефективною температуропровідністю a_е, які залежать від питомої потужності перемішування N_пит і розміру впорядкованих турбулентних структур d_с, який може дорівнювати характерному розміру ванни d_с = H. Зв'язок між зазначеними величинами має вигляд

D_е » a_е » H ^4/3• N_пит ^1/3. (19)

У феросплавних печах може існувати зона розплаву із впровадженими частками шихтових матеріалів і коксу.

Експериментальні дослідження перемішування при наявності барботуємої гетерогенної зони розплаву були проведені на гідравлічній моделі. Гетерогенна зона створювалася шляхом занурення в рідку фазу шматків твердих матеріалів, інертних стосовно модельної рідини, до висоти h при загальній висоті рідини H і коефіцієнті заповнення гетерогенної зони твердою речовиною Kz . Барботаж рідини здійснювався подачею повітря через отвори в днищі моделі. Обробка даних моделювання показала, що загальна залежність ефективного коефіцієнта дифузії від питомої потужності перемішування й характерного розміру ванни зберігається відповідно до виразу (19) (рис. 6). Статистичною обробкою експериментальних даних для гетерогенної зони отримано вираз, який з урахуванням масштабного коефіцієнта перерахування для натурних умов має вигляд :

(20)

На рис. 7 показана зміна розрахункової потужності перемішування з ростом h/H для різних значень загальної глибини ванни металургійного агрегату при виділенні 1 м³/с газу CO, приведеного до нормальних умов. При наявності барботажу ефективна температуропровідність у гетерогенній зоні на 2 - 3 порядки вище, ніж для металу, що не перемішується. Залежно від глибини ванни час вирівнювання складу металу по глибині ванни становить від 5 до 20 секунд. Таким чином, при тривалості періоду між випусками 3 - 4 години забезпечується практично повне усереднення складу металевого розплаву у ванні феросплавної печі при виплавці високовуглецевого феромарганцю.

Динамічна модель процесу виплавки феромарганцю представлена у вигляді системи окремих моделей для кожної зони по вертикальному перетині робочого простору. Імовірність розподілу шихтових матеріалів в об'ємі печі прийнята пропорційно об'єму складових частин шихти, а при близькості насипних мас - їхнім масам. Швидкість відновлення Mn і Si визначається швидкістю витрати вуглецю на їх відновлення. При розрахунку складу відновленого металу враховувалась маса відновленого раніше залізовуглецевого розплаву, перерахована на відповідні мольні частки.

Чисельна реалізація моделі виконувалась методом кінцевих різниць із використанням ПЕОМ. Прийнято, що у всіх локальних зонах довжина ділянки плавлення (твердорідкий стан) і відновлення з рідкого розплаву (коксовий шар) L = 1,5 м, а довжина зони плавлення твердих матеріалів L _рф = 1 м. При всіх варіантах моделювання середній склад рудно-флюсової шихти приймався однаковим: Mn - 48%, SiО₂ - 25%, CaО - 21% інші домішки (в основному Al₂O₃) - 6 %.

На рис. 8 представлена зміна мас металевого й оксидного розплавів, що проходить через 1 м² площі, паралельної поверхні ванни, кг/(м²•с). Для локальних зон, що мають різні кінцеві температури, потік металевого розплаву починає різко зростати після досягнення початку коксового шару, що пов'язане з більш високими температурами, а, отже, і швидкостями відновлення. У зоні коксового шару потоки оксидів знижуються у зв'язку з їх відновленням. Відновлення кремнію відбувається в основному в нижній половині коксового шару. Відповідно до цього по висоті міняється склад металевого розплаву (рис. 9). Поблизу початку зони плавлення цей потік складається в основному з залізовуглецевого розплаву. При опусканні до низу вміст заліза знижується, а марганцю зростає. Кінцевий склад металу є сумою локальних мас металу відновленого на різних горизонтах. З підвищенням температури вміст кремнію, рівноважного зі шлаком при даній температурі, різко зростає, у той час як середній вміст кремнію в металі, що є сумішшю порцій металу, відновленого на різних горизонтах, підвищується незначно. Швидкості відновлення марганцю значно підвищуються при переході до коксового шару і при зростанні температури. Зниження швидкості відновлення марганцю в нижніх частинах коксового шару пов'язано зі зниженням вмісту MnO в оксидному розплаві і зменшенням його маси. Відносна витрата коксу незначно зростає з підвищенням температури.

Таким чином, моделювання на динамічній моделі дозволяє встановити основні закономірності формування складу металу та шлаку та кінетичні показники ходу плавлення-відновлення по висоті печі та дослідити вплив факторів плавки на її показники.

ВИСНОВКИ

Для однозначного рішення рівнянь балансу компонентів у металі й шлаку і визначення рівноважного стану системи метал-шлак у ванні феросплавної печі задача була розділена на: визначення складу металу, рівноважного зі шлаком заданого складу, і складу шлаку, рівноважного з металом заданого складу. Як показали розрахунки, система метал-шлаки у ванні печі має відхилення від рівноваги по окремих елементах.

Виходячи з аналізу обробки масивів даних при виплавці високовуглецевого феромарганцю функція exp ?G/RT у першу чергу пов'язана з вмістом провідного елемента в металі - Mn. При стаціонарному плині процесу величина нерівноважності системи метал-шлак по елементах зберігається. Це дало можливість використовувати фактичні (нерівноважні) коефіцієнти розподілу елементів між шлаком й металом для складання балансових рівнянь, що є основними при побудові математичної моделі процесу.

На підставі балансових рівнянь побудована спрощена модель виплавки феромарганцю, що дозволяє розрахувати деякі технологічні показники процесу й, у першу чергу, видобуток марганцю з марганецьмістячої шихти. Отримані шляхом математичного моделювання залежності дозволили встановити вплив основності й кратності шлаків на ряд показників.

З урахуванням відхилення відповідних реакцій відновлення від рівноваги й літературних даних про швидкість витрати вуглецю на відновлення, обробкою методом множинної регресії отримано вираз для розрахунку потоку вуглецю. Швидкість витрати є функцією складу шлаків і параметрів рівноважного стану. Розроблено методику розрахунку складу металу, рівноважного зі шлаком. Проведено дослідження впливу складу шлаків і температури на склад рівноважного металу.

Проведено експериментальні дослідження кінетики відновлення оксидів марганцю й заліза вуглецем окремо й з їхніх сумішей різного складу з варіюванням температури, крупності й вмісту вуглецю. Встановлено, що при 900⁰ С процес відновлення закису заліза вуглецем досягає помітних величин і відновлене металеве залізо до свого плавлення навуглецьовується й утворюється рідкий залізовуглецевий розплав. Відновлення оксидів з їхніх сумішей відбувається селективно - у першу чергу, відновлюється металеве залізо, що робить позитивний вплив на наступне відновлення Mn. У присутності залізовуглецевого розплаву, що утворився первинно, Mn починає відновлюватися при більше низьких температурах у порівнянні з відновленням із чистого MnО.

6. Експериментально визначені кількісні характеристики швидкості витрати вуглецю на відновлення елементів у системі Fe-Mn-Si-O-C в умовах флюсової плавки високовуглецевого феромарганцю. Показано, що при протіканні процесу в нестаціонарному режимі склад металу наближається до рівноважного з даними шлаками відомого складу.

7. Розроблено якісну фізико-хімічну модель формування розплаву Mn-Fe-C у рудовідновлювальній печі. Рішенням задачі дифузії в необмеженій пластині показано, що при використанні в шихту металевого заліза у вигляді стружки, час її навуглецьовування до насичення становить менш 1 години, що значно менше часу перебування шихти в зоні плавлення. З появою розплаву Fe-С у нього починає відновлюватися марганець з утворенням розплаву Mn-С.

8. Зроблено оцінку можливості протікання реакції окислювання вуглецю у ванні печі при виробництві вуглецевого феромарганцю. Швидкість окислювання вуглецю у ванні феросплавної печі перебуває в межах 0,006-0,05 кг/(м³•с). При нормальних умовах об'єм СО, що виділяється, прискорює перемішування, збільшуючи перенос елементів в об'ємі й масообмін на межах фаз.

9. Методами фізичного моделювання проведені дослідження переносу в металевому розплаві при наявності в ньому гетерогенної зони. Показано, що при наявності в розплавах гетерогенної зони має місце істотний турбулентний перенос у порівнянні з металом, що не перемішується. При тривалому періоді між випусками 3-4 години забезпечується практично повне усереднення складу металевого розплаву у ванні печі при виплавці високовуглецевого феромарганцю.

10. Нестаціонарність стану процесів у печі можна розглядати як функцію висоти, а не часу. Швидкість зміни параметрів стану системи виражена через вертикальну координату. На основі цього розроблена динамічна модель одержання феромарганцю у вигляді системи окремих моделей для кожної зони печі по вертикальному перетині робочого простору. Часткова модель описується системою рівнянь матеріального балансу і залежностей, що визначають величину відхилення системи від рівноваги.

11. Для дослідження процесів плавлення і відновлення на моделі отримано вираз для визначення температури плавлення, розраховано склад оксидного розплаву, активної поверхні коксу, а також показана послідовність формування складу металу. З використанням детермінованої математичної моделі досліджено вплив технологічних факторів на параметри виплавки вуглецевого феромарганцю. Показано, що для локальних зон з різними кінцевими параметрами потік металевого розплаву різко зростає після досягнення коксового шару. З ростом кратності витрати шихти маса металу зростає незначно, а кінцева маса шлаків досить істотно. Відносна витрата вуглецю слабо пов'язана зі зміною температури по висоті печі.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНИЙ В НАСТУПНИХ НАУКОВИХ РОБОТАХ

1. Стовба Я. В. Неравновесное состояние системы металл-шлак и реальные коэффициенты распределения элементов между ними в ванне печи при выплавке углеродистого ферромарганца / Стовба Я. В., Камкина Л. В., Яковлев Ю. Н. // Теория и практика металлургии. - Днепропетровск: НМетАУ. - 1998. - № 2. - С. 7- 9.

2. Стовба Я.В. Моделирование распределения фосфора при выплавке углеродистого ферромарганца флюсовым способом / Стовба Я.В., Яковлев Ю.Н., Камкина Л.В. // Теория и практика металлургии. - Днепропетровск: НМетАУ. - 2004. - № 5. - С. 91- 94.

3. Камкина Л. В. Перенос в барботируемом металлическом расплаве при наличии в нём гетерогенной зоны /Л.В. Камкина, Ю.Н. Яковлев, Н.А. Колбин, Я.В.Стовба //Известия вузов. Чёрная металлургия. - 1995. - № 2. - С. 8-10.

4. Яковлев Ю. Н. Исследование и анализ металлургических процессов методами неравновесной термодинамики /Ю.Н.Яковлев, Л.В.Камкина, Я.В. Стовба // Теория и практика металлургии. - Днепропетровск: НМетАУ. - 1997. - № 1. -С.6-9.

5. Стовба Я.В. Кинетика восстановления и разработка динамической модели процесса получения высокоуглеродистого ферромарганца / Я.В.Стовба, Л.В. Камкина // Системные технологии. Региональный сборник научных трудов.- Випуск 3 (56). Том 2.- Днепропетровск, 2008. - С.222-230. ISSN1562-9945.

6. Камкина Л.В. Неравновесное распределение фосфора при выплавке углеродистого ферромарганца флюсовым способом /Камкина Л.В., Стовба Я.В., Анкудинов Р.В. // 2-ая Международная конференция «Стратегия качества в промышленности и образовании». -2006. -Варна - Болгария-Днепропетровск. - Пороги-ТУ Варна. С.150-153.

7. Стовба Я.В. Оценка возможности протекания реакции окисления углерода в ванне ферросплавной печи при выплавке углеродистого ферромарганца /Я.В.Стовба, Ю.Н.Яковлєв, Л.В.Камкина, Е.Сивка //7-ая Международная научная конференция «Новые технологии и оборудование в металлургии и инженерном материаловедении» - Политехника Ченстоховская - Польша - Ченстохов - 2006. С. 524-528.

8. Стовба Я.В. Качественная физико-химическая модель формирования расплава Mn-Fe-C / Я.В.Стовба, Л.В.Камкина // Материалы четвертой международной научно-практической конференции «Научные исследования - теория и эксперимент'2008» .Полтава, ИнтерГрафика, 2008.-Т.8.- С.64-69.

9. Стовба Я.В. Моделирование извлечения марганца в сплав при получении высокоуглеродистого ферромарганца с использованием статической модели /Я.В.Стовба, Л.В.Камкина, В.П. Камкин // Тезисы докладов межгосударственной научно-методической конференции «Проблемы математического моделирования». 28-30 мая 2008. Днепродзержинск. - С.151-153.

10. Стовба Я.В. Оценка влияния железа на восстановимость марганца при получении углеродистого ферромарганца / Я.В.Стовба // Тезисы докладов межгосударственной научно-методической конференции «Проблемы математического моделирования». 28-30 мая 2008. Днепродзержинск. -С.150-151.

11. Ya. V. Stovba The Study of Process of Carbon Ferromanganese Production by Mathematical Model /Ya.V. Stovba, Yu. N. Yakovlev, L.V. Kamkina, R.V. Ankudinov.// Metalurgija. -Zagreb (Horvatija). - 2002. Vol. 41. - Br. 3. - P. 248.

12. Камкина Л. В. Перенос в металлическом расплаве конвертерной ванны при наличии гетерогенной зоны / Л. В.Камкина, Ю. Н.Яковлев, Я. В.Стовба // Тезисы докладов VIII Международной научно-технической конференции «Теория и практика кислородно-конвертерных процессов». - Днепропетровск. - 1994. - С. 139-140.

АНОТАЦІЇ

Стовба Я. В. Фізико-хімічний аналіз нерівноважних взаємодій фаз при одержанні високовуглецевого феромарганцю з метою інтенсифікації процесу. Рукопис.

...