Производство стали. Том 3. Внепечная металлургия стали

В книге приведено современное состояние процессов внепечной металлургии стали. Изложены теоретические основы и технологии получения стали на агрегатах ковш-печь. Рассмотрены конструктивные особенности агрегатов, основные принципы конструирования и технологические параметры во взаимосвязи с энергетическими режимами при оптимизации условий перемешивания металла в процессе работы. Систематизирована теория и практика работы агрегата ковш-печь. Обоснованы новые направления технологии использования порошковых проволок для производства стали. На основе математического моделирования исследованы процессы гидродинамики и тепло-, массопереноса в ковшевой ванне, определена закономерность формирования рафинирующих синтетических шлаков, проведена комплексная физико-химическая оценка свойств материалов и процессов взаимодействия в металлургических расплавах. Значительное внимание уделено перемешиванию жидкого металла в ковше, продувке металла порошкообразными материалами и вопросам вакуумирования стали.

В книге обобщен отечественный и зарубежный опыт на достигнутом уровне развития сталеплавильного производства, а также представлены материалы по теоретическим и практическим разработкам авторов, которые проверены и используются на ряде металлургических предприятий.

Данная книга является третьей в серии книг "Производство стали" и предназначена для научных и инженерно-технических работников металлургических и машиностроительных предприятий и научно-исследовательских институтов. Может быть полезна преподавателям и студентам вузов.

Рекомендована к печати ученым советом Донецкого национального технического университета.
Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ВНЕПЕЧНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СТАЛИ
1.1. Основные тенденции развития процессов внепечной обработки стали на современном этапе
1.2. Особенности внепечной обработки металла в конвертерных цехах
1.3. Сопоставление технологии внепечной обработки на установках
комплексной доводки стали и агрегатах ковш-печь
1.4. Анализ моделирования процессов гидродинамики и тепло-массопереноса в ковшевой ванне

Глава 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВНЕПЕЧНОГО РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ
2.1. Кислород в металле и раскисление стали
2.1.1. Основные задачи раскисления стали
2.1.2. Раскислительная способность различных элементов
2.2. Способы раскисления стали
2.2.1. Осаждающее раскисление.
2.2.2. Диффузионное раскисление..
2.2.3. Раскисление стали в вакууме
2.2.4. Раскисление шлаками
2.3. Сера и фосфор в стали
2.4. Неметаллические включения в стали
2.4.1. Общая характеристика неметаллических включений
2.4.2. Удаление из металла эндогенных неметаллических включений
2.4.3. Вторичные окислительные процессы
2.4.4. Влияние включений на свойства стали
2.5. Газы в стали
2.5.1. Влияние газов на свойства стали
2.5.2. Источники газов, растворенных в металле. Удаление газов из металла

Глава 3. ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ВЫПУСКЕ МЕТАЛЛА ИЗ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО АГРЕГАТА
3.1. Физико-химические процессы в струе металла при выпуске
3.2. Температура металла на выпуске
3.3. Организация выпуска металла в сталеразливочный ковш
3.4. Отсечка шлака при сливе металла из сталеплавильного агрегата

Глава 4. ЗНАЧЕНИЕ АГРЕГАТА КОВШ-ПЕЧЬ В СОВРЕМЕННОЙ
ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ
4.1. Назначение агрегата ковш-печь
4.2. Классификация агрегатов ковш-печь в зависимости от условий
производства

Глава 5. УСТРОЙСТВО АГРЕГАТОВ КОВШ-ПЕЧЬ
5.1. Конструктивные особенности агрегата ковш-печь
5.2. Электротермическое оборудование агрегата ковш-печь

5.2.1. Электрододержатели и электроды
5.2.2. Распад электродов
5.2.3. Длина дуги
5.2.4. Печной трансформатор
5.3. Агрегаты ковш-печь на постоянном токе
5.4. Агрегаты ковш-печь с плазменным нагревом металла
5.5. Огнеупоры для агрегатов ковш-печь

Глава 6. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ЖИДКОЙ ВАННЕ АГРЕГАТА КОВШ-ПЕЧЬ
6.1 Подготовка исходных данных и расчетных методик для
разработки трехмерной математической модели
6.2. Описание разработанной трехмерной математической модели
6.3. Исследование гидродинамики турбулентной ковшевой ванны агрегата ковш-печь
6.4. Численное исследование тепломассопереноса при нагреве расплава на агрегате ковш-печь

Глава 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ РАФИНИРУЮЩИХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ШЛАКОВ НА АГРЕГАТЕ КОВШ-ПЕЧЬ
7.1. Математическое описание процесса формирования
рафинирующего синтетического шлака из ТШС
7.2. Исследование закономерностей формирования рафинирующего
синтетического шлака из кусковых ТШС разного состава
7.3. Прогнозирование свойств рафинировочных шлаков системы
CaO-Si02-Al203-MgO-CaF2

7.3.1. Вязкость шлаков
7.3.2. Температура кристаллизации шлаков
7.3.3. Поверхностное натяжение шлаков
7.3.4. Летучесть фторсодержащих шлаков
7.3.5. Плотность шлаковых расплавов
7.3.6. Теплоемкость
7.3.7. Влияние вязкости шлаков на их газопроницаемость
7.3.8. Взаимодействие шлаков с огнеупорами

Глава 8. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДОВОДКИ СТАЛИ НА АГРЕГАТЕ КОВШ-ПЕЧЬ РАЗЛИЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
8.1. Исследование процесса доводки стали кусковыми материалами
8.2. Изучение закономерностей доводки стали порошковыми проволоками и алюминиевой катанкой

8.2.1. Описание особенностей математической модели поведения проволок в металлургических расплавах
8.2.2. Моделирование пространственного движения проволоки (катанки) в металлургическом расплаве
8.2.3. Моделирование кинетики плавления проволоки
8.2.4. Исследование процессов доводки стали проволоками

Глава 9. КОМПЛЕКСНАЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ
9.1. Моделирование физико-химических свойств ферросплавов
9.2. Растворимость и активность углерода в расплавах и сплавах
9.3. Диффузия элементов в расплавах и сплавах

Глава 10. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАФИНИРУЮЩЕГО ШЛАКА И ДОВОДКИ МЕТАЛЛА
10.1. Получение оптимальных рафинирующих шлаков на агрегате ковш-печь
10.1.1. Требования, предъявляемые к рафинирующему шлаку..
10.1.2. Требования к шлакообразующим материалам
10.1.3. Особенности формирования рафинировочных шлаков...
10.1.4. Химический состав рафинировочного шлака для сталей, раскисленных алюминием
10.1.5. Химический состав рафинировочного шлака для сталей, раскисленных кремнием
10.1.6. Скорость формирования рафинировочного шлака и его десульфурирующая способность
10.1.7. Оптимальная толщина шлакового слоя
10.2. Разработка рекомендаций по оптимизации режимов
формирования рафинирующего шлака и доводки стали
10.2.1. Рекомендации по оптимизации технологических режимов формирования рафинирующих шлаков и доводки стали
10.2.2. Опробование рациональных режимов формирования рафинирующего шлака и доводки стали
10.2.3. Сравнительная оценка расчетных и экспериментальных данных
10.3. Исследование качества и свойств металла

Глава 11. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОБРАБОТКИ СТАЛИ НА АГРЕГАТЕ КОВШ-ПЕЧЬ
11.1. Технологический регламент агрегата ковш-печь
11.1.1. Технология обработки стали шлаком
11.1.2. Режим продувки металла аргоном
11.1.3. Оптимальный расход ферросплавов
11.1.4. Рафинирование стали
11.1.5. Окисленность металла
11.2. Электрические параметры агрегата ковш-печь
11.3.Тепловой и материальный баланс агрегата ковш-печь
11.3.1. Методика определения теплового баланса
11.3.2. Структура теплового баланса
11.3.3. Пути снижения расхода электрической энергии
11.3.4. Сопоставление затрат электроэнергии на агрегатах ковш печь различных предприятий

Глава 12. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В КОВШЕ....
12.1. Способы перемешивания расплава
12.2. Использование различных газов для обработки жидкого металла
12.3. Продувка металла инертным газом
12.3.1. Влияние продувки аргоном на процесс рафинирования металла
12.3.2. Удаление неметаллических включений
12.3.3. Изменение содержания газов в стали
12.3.4. Усреднение химического состава и температуры стали..
12.3.5. Сопоставление продувки металла в ковше сверху и снизу
12.3.6. Оптимальное расположение и обслуживание продувочных пробок
12.3.7. Комбинированная продувка
12.4. Электромагнитное перемешивание

Глава 13. ПРОДУВКА МЕТАЛЛА ПОРОШКООБРАЗНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
13.1. Технологические особенности вдувания различных порошковых материалов в ковш с жидкой сталью
13.2. Технология инжекционной обработки стали рафинирующей смесью

Глава 14. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК ПРИ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКЕ СТАЛИ
14.1. Современное состояние и перспективы развития технологии внепечной обработки стали порошковыми проволоками
14.2. Конструктивные решения и расположение оборудования для ввода проволок в расплав
14.3. Обработка стали кальцийсодержащими реагентами
14.3.1. Комплексное воздействие кальция на свойства жидкой и твердой стали
14.3.2. Модель модифицирования неметаллических включений кальцийсодержащими материалами
14.3.3. Технологические аспекты внепечного рафинирования стали кальцием
14.3.4. Разработка технологического режима ввода кальций- содержащих порошковых проволок в железоуглеродистый расплав
14.3.5. Подача кальцийсодержащей проволоки через погружную фурму
14.3.6. Особенности усвоения кальция из порошковой проволоки с комплексным наполнителем СК40
14.4. Технология легирования стали порошковыми проволоками
14.4.1. Основные преимущества легирования стали различными элементами из порошковых проволок
14.4.2. Технологический регламент обработки стали проволоками с легирующими элементами
14.4.3. Особенности технологии производства стали с нормируемым содержанием серы и алюминия
14.4.4. Технология обработки коррозионностойких трубных марок стали церийсодержащим модификатором

Глава 15. ВАКУУМНАЯ ОБРАБОТКА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА
15.1. Теоретические основы вакуумирования стали
15.1.1. Вакуумная дегазация и вакуумное раскисление
15.1.2. Вакуумирование объема стали
15.1.3. Вакуумное удаление примесей цветных металлов
15.2. Способы получения вакуума
15.3. Из истории развития процессов вакуумирования стали
15.4. Способы вакуумирования стали
15.4.1. Порционное вакуумирование
15.4.2. Циркуляционное вакуумирование
15.4.3. Вакуумирование стали в ковшах
15.4.4. Вакуумирование в ковше с электродуговым подогревом металла
15.4.5. Струйное вакуумирование
15.4.6. Поточное вакуумирование
15.4.7. Вакуумное обезуглероживание
15.4.8. Пульсационное вакуумирование
15.5. Некоторые технологические особенности процесса вакуумирования стали

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ