Статья

Наименование	Анализ влияния глубины погружения дугового разряда в расплав на эффективность извлечения марганца и кремния из силикомарганцевого шлака
Авторы	Куберский С. В., к. т. н., проф.
Раздел	Металлургия и материаловедение
Год	2018	Выпуск	52	Страницы	65 - 74
УДК	669.054:669.74			EDN	XYEITJ
Аннотация	Определены температуры начала восстановления основных компонентов рудно-восстановительной смеси на базе шлака от производства силикомарганца при различном давлении в системе и показано незначительное увеличение значений этого термодинамического параметра при заглублении реакционной зоны в расплав на величину до 300 мм. Установлены зависимости, свидетельствующие о положительном влиянии уровня заглубления дуги в расплав на степень извлечения Mn и Si и скорость нагрева металла, а также показано, что оптимальное его значение для рудно-восстановительных блоков использованной конструкции и состава составляет 0,050-0,055 м и обеспечивает минимальный удельный расход электроэнергии на реализацию процесса дугового глубинного восстановления.
Реферат	Цель. Теоретический и экспериментальный анализ изменения степени извлечения полезных элементов рудно-восстановительных смесей в металлический расплав, скорости нагрева металла и энергетических затрат на процесс дугового глубинного восстановления (ДГВ) в зависимости от глубины расположения реакционной зоны, на которой протекают реакции восстановления необходимых для раскисления-легирования железоуглеродистого расплава примесей. Методика. Расчёт теоретической температуры начала восстановления элементов с учётом фазовых переходов и давления в системе. Определение теоретически возможной глубины погружения дуги в железоуглеродистый расплав при работе на переменном и постоянном токе различной полярности по значениям давления, создаваемого ионами на катод и электронами на анод, а также с учётом плотности расплава. Для экспериментального изучения влияния заглубления дуги в расплав на показатели процесса ДГВ Mn и Si из шлака от производства силикомарганца было проведено 54 обработки чугуна и стали в индукционной печи ИСТ-0,06. Обработку 27,5-33 кг металла (среднее 30,4 кг) в течение 4-15 мин (среднее 9 мин) осуществляли на постоянном (обратной полярности) и переменном токе при его силе 180-350 А, напряжении 20-55 В, а уровень заглубления РВБ в расплав изменяли от 25 мм до 70 мм с шагом 5 мм (при заглублении 25 мм было проведено 3 обработки, 30 мм — 3,35 мм — 4,40 мм — 5,45 мм — 11,50 мм — 18,55 мм — 2,60 мм — 3,65 мм — 2,70 мм — 3). Результаты. Проведены теоретические исследования и расчётным путём определены температуры начала восстановления основных компонентов рудно-восстановительной смеси на базе шлака от производства силикомарганца при различном давлении в системе. Расчётным путём определены теоретически возможные значения уровня погружения электрической дуги в железоуглеродистый расплав при различных параметрах электрического тока. Показано незначительное увеличение температуры начала восстановления рассматриваемых оксидов при заглублении реакционной зоны в расплав на величину до 300 мм. В лабораторных условиях проведены опытные обработки расплава по методу ДГВ и установлено, что увеличение заглубления дугового разряда в расплав с 0,025 м до 0,070 м позитивно сказывается на двух основных показателях процесса ДГВ, а именно количестве восстановленных для раскисления-легирования элементов и скорости нагрева расплава, которые возрастают в 4,1 и 1,8 раза соответственно. Кроме того, установлено, что при большем заглублении дуги значительно улучшается тепловой баланс процесса и возникают благоприятные условия для более глубокого извлечения кремния, а с точки зрения расхода электроэнергии оптимальным является диапазон заглубления дуги в расплав в пределах 0,050-0,055 м. Научная новизна. Впервые установлены зависимости, свидетельствующие о положительном влиянии уровня заглубления дуги в расплав на степень извлечения Mn и Si и скорость нагрева металла, а также показано, что оптимальное его значение для рудно-восстановительных блоков использованной конструкции и состава составляет 0,050-0,055 м и обеспечивает минимальный удельный расход электроэнергии на реализацию процесса дугового глубинного восстановления. Практическая значимость. Возможность повышения степени извлечения марганца и кремния в железоуглеродистый расплав и скорости его нагрева. Показаны пути снижения энергозатрат на реализацию процесса ДГВ.
Ключевые слова	термодинамика, температура, восстановление, заглублённая дуга, избыточное давление, степень извлечения, скорость нагрева, расход электроэнергии.
Финансирование
Список источников
Полный текст