Мастеровенко Олена Леонідівна. Удосконалювання технології продувки конвертерної ванни з рідкофазним відновленням добавок марганцевмісної сировини

Краткое описание

Мастеровенко Олена Леонідівна. Удосконалювання технології продувки конвертерної ванни з рідкофазним відновленням добавок марганцевмісної сировини : Дис... канд. наук: 05.16.02 2007

Мастеровенко О.Л. Удосконалювання технології продувки конвертерної ванни з рідкофазним відновленням добавок марганцевмісної сировини. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.16.02 Металургія чорних металів” Дніпродзержинський державний технічний університет, м. Дніпродзержинськ, 2006.
У дисертаційній роботі розроблено фізико-хімічну модель рафінування конвертерної ванни при вдуванні порошкоподібних сумішей марганцеворудних, вуглецевмісних та шлакоутворюючих матеріалів. З використанням сучасних методик високотемпературного та чисельного моделювання отримано достовірну інформацію про структуру і параметри реакційних зон, гідрогазодинамічні і тепломасообмінні процеси, що протікають при різних варіантах продувки конвертерної ванни з елементами рідкофазного відновлення, для проектування промислових зразків багатоцільових фурмених пристроїв і відпрацювання дуттьових режимів плавки. Виконано теоретичне і експериментальне обґрунтування підвищення ефективності допалювання конвертерних газів в порожнині агрегату для запропонованих способів комбінованої продувки.
Видано та передано до впровадження рекомендації по дуттьовому та шлаковому режимам ведення плавок з верхньою продувкою при рідкофазному відновленні добавок марганцеворудних матеріалів для конвертерних цехів ВАТ ДМКД”, ВАТ Міттал Стіл Кривий Ріг” і ВАТ ЗСМК”.

Обґрунтовано основні положення методики високотемпературного моделювання та відображено практичні варіанти реалізації експериментів по вивченню структури і параметрів реакційних зон, гідрогазодинамічних і тепломасообмінних закономірностей рафінування конвертерної ванни з елементами рідкофазного відновлення добавок марганцевмісної сировини.
Виконано теоретичне та експериментальне обґрунтування, розроблено фізико-хімічну модель рафінування конвертерної ванни при вдуванні порошкоподібних сумішей марганцеворудних, вуглецевмісних і шлакоутворюючих матеріалів. Проведено оцінку ступеня наближення розподілу марганцю, фосфору і сірки до стану рівноваги між металом і конвертерним шлаком, що містить 8-12 % MgO і придатним для нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера.
Показано, що умовою високоефективного відновлення марганцевого концентрату є його вдування у складі порошкоподібної суміші з доломітизованим вапном, плавиковим шпатом і вугіллям. По завершенню продувки низькомарганцевистого чавуну (0,10 % Mn) забезпечувався кінцевий вміст марганцю в металевому розплаві 0,3-0,4 % при витратах, кг/т чавуну: марганцевого концентрату 20; вугілля 10; доломітизованого вапна 55; плавикового шпату 2. Одночасно протікала дефосфорація та десульфурація розплаву (0,052 % Р; 0,035 % S) з досягненням кінцевого вмісту фосфору і сірки 0,010 і 0,025 % відповідно.
Обробкою даних високотемпературного моделювання отримано кількісні залежності для визначення основних структурних параметрів реакційних зон, що утворюються при верхньому газо-порошковому і багатоструменевому кисневому, донному киснево-паливному дутті, для проектування промислових зразків багатоцільових фурмених пристроїв і відпрацювання дуттьових режимів плавки.
На лабораторних конвертерах досліджені гідрогазодинамічні особливості поведінки конвертерної ванни при двох варіантах комбінованої продувки (кисень зверху нейтральний газ знизу; кисень зверху киснево-паливне дуття знизу) з рідкофазним відновленням добавок марганцевого агломерату. Визначені основні параметри дуття та режими присадки марганцевого агломерату, доломітизованого вапна, плавикового шпату і вугілля, які сприяють проходженню продувки без викидів і підвищенню ефективності рідкофазного відновлення оксидів марганцю зі шлаку.
На основі канонічного нормативного методу та сучасних методик розрахунку визначено значення поглинальної здатності основних складових конвертерного газу, що відходить, в робочому просторі агрегату. Виконано теоретичне і експериментальне обґрунтування підвищення ефективності допалювання газів, що відходять, в порожнині конвертера при комбінованій продувці киснем зверху через двоконтурну фурму і нейтральним перемішуючим газом (азотом) через днище і комбінованій продувці із зустрічною взаємодією верхніх кисневих і донних киснево-паливних струменів без дії високотемпературних факелів допалювання на футерівку.
З використанням створеної методики проектування розроблено і запропоновано для впровадження на 250-т конвертерах ВАТ ДМКД” і 350-т конвертерах ВАТ ЗСМК” нові конструкції: багатоконтурних верхніх фурм для продувки ванни з подачею порошкоподібних матеріалів і допалюванням газів, що відходять; багатосоплових донних і бокових киснево-паливних фурм.
Стосовно умов роботи 160-т конвертерів ВАТ ЗСМК” проведено чисельне моделювання теплової роботи розроблених теплообмінних пристроїв, що забезпечують попередній підігрів в горловині конвертера технологічних газів (природного газу, повітря, азоту) з витратою 20-100 м3/хв та подачею в багатосоплові киснево-паливні бокові фурми, призначені для випалення і розігрівання футерівки конвертера, попереднього підігріву лому, сипучих матеріалів і допалювання газів, що відходять.
Видано рекомендації по дуттьовому і шлаковому режимах ведення плавок в 160, 250 і 350-т конвертерах ВАТ ДМКД”, ВАТ Міттал Стіл Кривий Ріг”, ВАТ ЗСМК” враховуючи технології верхньої продувки з рідкофазним відновленням добавок марганцевого концентрату і агломерату.
Для умов роботи 250-т конвертерів ВАТ ДМКД” при переробці низькомарганцевистого чавуну очікуваний економічний ефект від використання в ролі охолоджувача операції марганцевого концентрату (витрата 5,0-7,0 кг/т) або агломерату (7,0-9,5 кг/т) замість 5,2-12,3 т металевого брухту складає 2,1-7,4 грн/т виробленої сталі в цінах 2005 р. на сировинні матеріали.