Статья

Наименование	Использование метода дугового глубинного восстановления для извлечения кремния из песка в железоуглеродистые расплавы
Авторы	Куберский С. В., к. т. н., проф. Проценко М. Ю., к. т. н., доц. Воронько М. И., асп. Белан И. А., студ.
Раздел	Металлургия и материаловедение
Год	2019	Выпуск	57	Страницы	37 - 45
УДК	669.18.04:669.89			EDN	BKDFTN
Аннотация	Проанализированы параметры, влияющие на извлечение кремния из кремнийсодержащих материалов. Рассчитана теоретическая температура начала восстановления кремния при различном давлении в зоне реакции и выполнено лабораторное опробование метода дугового глубинного восстановления кремния из песка. Установлена принципиальная возможность использования метода дугового глубинного восстановления для прямого раскисления-легирования железоуглеродистых расплавов кремнием.
Реферат	Цель. Проанализировать физико-химические параметры процесса восстановления кремния и возможность дугового глубинного восстановления (ДГВ) кремния в железоуглеродистый расплав из различных кремнийсодержащих материалов. Методика. Расчёт теоретической температуры начала восстановления кремния выполняли по стандартной методике. Для реализации ДГВ кремния в лабораторных условиях в качестве основного сырья был выбран обычный карьерный песок с содержанием SiO2 95,9-97,3 %, а рудно-восстановительная смесь состояла из песка (45-66,2 %), восстановителя в виде графита или кокса (12,6-27,5 %) и связки в виде каменноугольного пека, жидкого стекла или цемента (7-27 %). Процесс внепечной обработки 30-40 кг чугуна проводили в индукционной сталеплавильной тигельной печи ёмкостью 60 кг с использованием источника питания ТИР-630, при этом сжигали рудно-восстановительные блоки Ø50 и Ø55 мм. Результаты. Проанализированы термодинамические параметры процесса восстановления кремния при производстве ферросплавов и рассчитана теоретическая температура начала его восстановления. Выполнены лабораторные плавки обработки расплава методом ДГВ кремния из песка, по результатам которых показана принципиальная возможность извлечения кремния из кремнийсодержащих материалов методом ДГВ. Научная новизна. Впервые реализован процесс ДГВ кремния из песка и получены теоретические и практические сведения, необходимые для проектирования новой технологии. Практическая значимость. В результате проведённых экспериментов была установлена принципиальная возможность использования метода ДГВ для прямого раскисления-легирования железоуглеродистых расплавов кремнием, восстанавливаемым из песка при использовании жидкого стекла в качестве связующего материала. Степень восстановления кремния из песка составила 28 и 34 %, что соответствует скорости насыщения расплава этим элементом 0,015 и 0,025 % / мин, а удельные затраты электроэнергии 2,261 и 4,298 кВт·ч/кг.
Ключевые слова	внепечная обработка, дуговое глубинное восстановление, кремний, комбинированный электрод, рудно-восстановительная смесь, песок, цемент, каменноугольный пек, электрическая дуга, раскисление-легирование.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Официальный сайт Всемирной организации стали [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.worldsteel.org. 2. Проценко, М. Ю. Сравнение эффективности легирования металла ферросплавами и методом дугового глубинного восстановления [Текст] / М. Ю. Проценко, С. В. Куберский, В. С. Эссельбах // Сб. науч. трудов ДонГТУ. — Алчевск: ДонГТУ, 2011. — Вып. № 35. — С. 211–220. 3. Электродуговая и электромагнитная обработка расплавов [Текст]: монография / А. Н. Смирнов и др. — Алчевск: ДонГТУ, 2013. — 320 с. 4. Куберский, С. В. Анализ параметров метода дугового глубинного восстановления при одновременной обработке расплава двумя рудно-восстановительными блоками [Текст] / С. В. Куберский // Сб. науч. трудов ДонГТУ. — Алчевск: ГОУ ВПО ЛНР «ДонГТУ», 2017. — Вып. № 7 (50). — С. 79–85. 5. Низяев, К. Г. Десульфурация чугуна в ковше магнием, восстановленным под уровнем жидкого металла в зоне электрической дуги [Текст] / К. Г. Низяев, Б. М. Бойченко, А. Н. Стоянов [и др.] // V Miedzynarodowa Sesja Naukowa «Nowe technologie I osiagniecia w metalurgii I inzynierii materialowej», Czestochowa. Seria Metalurgia. — 2004. — Czesc 1. № 39. — Str. 49–52. 6. Проценко, М. Ю. Разработка ресурсосберегающей технологии дугового глубинного восстановления марганца из шлака силикомарганца в железоуглеродистые расплавы [Текст]: дис. … канд. тех. наук: 05.16.02 / Проценко Михаил Юрьевич; ДонГТУ. — Лисичанск, 2017. — 191 с. 7. Рысс, М. А. Производство ферросплавов [Текст] / М. А. Рысс. — М.: Металлургия, 1985. — 346 с. 8. Казачков, Е. А. Расчёты по теории металлургических процессов [Текст]: учеб. пособ. для вузов / Е. А. Казачков. — М.: Металлургия, 1988. — 288 с.
Полный текст