|
|
курсач. Чванов И. С. Производство и особенности внепечной обработки высококачественной стали 30хгса челябинск юурГУ
4. ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРОИЗВОДСТВА ПОДОБНОЙ ПРОДУКЦИИ В таблице 30 представлены зарубежные аналоги стали 30ХГСА.
Таблица 30 – Зарубежные аналоги стали марки 30ХГСА
|
|
Болгария
|
30ChGSA
|
|
Польша
|
30HGS, 30HGSA
|
Чехия
|
14331
|
Как видно из таблицы 30 сталь данной марки имеет не очень широкое распространение за рубежом. Поэтому 30ХГСА экспортируется из нашей страны.
В Чехии сталь производится по CSN (Czech Technical Standart). Из крупных производителей хотелось бы отметить Vitkovice a.s – это акционерное общество, которое располагается в Витковице. Металлургический завод производит чугун, сталь, металлопрокат, а также бытовые стальные и чугунные трубы. Некоторые товары остаются только в Чехии, но некоторые идут и на импорт. Технология производства отличается только использованием чугуна и конверторной стали. Внепечная обработка не имеет принципиальных отличий от отечественной. На другом крупном предприятии компании Nova Hut с производственной мощностью около 3 млн. стали в год используется технологическая схема производства электростали с применением оборотного лома. Сталеплавильный цех имеет 3 электропечи с бадьевой загрузкой. Далее схема имеет также внепечную обработку на агрегате печь-ковш и разливку на машине непрерывного литья заготовок. Все особенности производства данной марки не отличаются от отечественных.
Вывод раздела 4
Сталь 30ХГСА – малоиспользуемая сталь за рубежом
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
78
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
5 ВОЗМОЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
Переработка и утилизация шлаков сталеплавильного производства, в том числе отвальных, остается актуальной задачей для отечественной металлургии. Особенно остро проблема стоит на передельных заводах типа ОАО
«Златоустовский металлургический завод» ввиду сложности состава образующихся соединений и отсутствия достаточно простых и эффективных технологий их переработки. Согласно проведенной оценке, из 5 млн. т шлаковых отвалов ОАО «ЗМЗ» 61% приходится на сталеплавильные шлаки, 19% составляет металлический материал, 12% – лом огнеупоров, остальное – мусор.
Наибольший интерес представляет решение вопроса рационального использования сталеплавильных шлаков. Основные направления пути их переработки известны – это строительная индустрия (в том числе получение вяжущих для низких сортов цемента), извлечение металлов из оксидной составляющей, использование при подсыпке дорог и т.д. Ранее была предложена схема утилизации отвальных шлаков сложного состава, каковыми являются шлаки ОАО «ЗМЗ». Ниже приведен способ использования шлаков.
Согласно проведенному физико-химическому анализу, состав отвального шлака с различных горизонтов в пересчете на простые оксиды изменяется в следующих пределах, мас. %: SiO2 17,7 – 26,6; CaO 21,9 – 47,4; MgO 6,2 – 18,5;
Al2O3 4,1 – 9,8; MnO 2,1 – 5,3; Cr2O3 1,7 – 11,3; TiO2 0,3 – 1,5; V2O5 0,1 – 0,3; FeО
3,7 – 43,9; NiO 0,1 – 0,4. Фазовый состав шлаков достаточно сложен, в нем на основе рентгенофазового анализа были выделены, в частности, такие соединения, как инсталит MgSiO3, ильменит FeTiO3, авгит Ca(Fe,Mg) · Si2O6, плагиоклаз (альбит, кальцин) (Na,Ca) · (Si,Al)4O8, а также магнетит FeFe2O4, фаялит (Fe, Mg)2SiO4, гематит Fe2O3.
Сопоставление усредненных значений составов шлаков ОАО «ЗМЗ» по семи пробам со средним составом металлургических шлаков, рекомендованных для производства гидравлических вяжущих веществ, показало, что эти шлаки обладают вяжущими свойствами (все шлаки являются основными). Модуль активности Мадля данных шлаков, характеризующий их гидравлическую активность, изменяется в пределах 0,17 – 0,49, что свидетельствует о большой активности кремнезема, входящего в состав указанных соединений. Это подтверждено и оценкой силикатного (кремнеземного) модуля Мс, характеризующего отношение оксида кремния к суммарному содержанию оксидов алюминия и железа. В целом следует отметить, что отвальные шлаки по критериям качества относятся к основным, гидравлически активным и могут быть использованы в качестве сырья для производства цемента.
Далее была рассмотрена возможность извлечения из оксидной составляющей отвальных шлаков ряда легирующих элементов, прежде всего таких, как Mn, Cr, V, Ti. Эти элементы входят в состав как магнитных, так и немагнитных соединений, что в целом осложняет их извлечение традиционными способами. В связи с этим было изучено теоретически и на практике твердо- и жидкофазное
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
80
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
восстановление указанных металлов с получением конечного металлического полупродукта.
Как известно, полнота восстановления легирующих компонентов системы
«металл - шлак» зависит от температурных условий протекания процесса, активности компонентов шлакового расплава, количества восстановителя. С использованием положений теории регулярных ионных растворов была оценена активность ряда компонентов шлаковых расплавов: для анализируемых оксидных систем было установлено, что при 1300 – 1600 °С активность оксида марганца MnO меняется в пределах 0,015 – 0,074, активность оксида железа FeO – в пределах 0,22 – 0,66. Применительно, прежде всего, к системе Fe – C – O расчеты показали, что фактические концентрации FeO в шлаках указанного состава превышают равновесные, следовательно, в качестве восстановителя целесообразно выбрать углерод и рассмотреть на практике возможность протекания реакции вида
(МеО) + Ств = [Me] + {CO}. (1)
С использованием методики построения диаграмм состояния поверхности растворимости компонентов в металле (ПРКМ) был проведен термодинамический анализ многокомпонентных оксидных систем, моделирующих состав указанных выше сталеплавильных шлаков, для выявления условий устойчивого существования оксидных систем, равновесных как между собой, так и с металлическим расплавом. Было подтверждено, что в области температур выше 1300 °С возможно получение из данных шлаков металлического расплава с использованием в качестве восстановителей как углерода, так и кремния, и алюминия. Однако для шлаков ОАО «ЗМЗ» в качестве восстановителя предпочтительнее использовать углерод, поскольку кремний и алюминий, уже входящие в состав указанных выше сложных соединений, будут сдерживать процессы восстановления металлов, несмотря на более высокое сродство к кислороду алюминия и кремния по сравнению с углеродом.
Опытные плавки по жидкофазному восстановлению обогащенного шлака проводили в печи Таммана, восстановлению подвергали отмагниченную и неотмагниченную части шлака. Шлаки смешивали с молотым коксом в соотношении 10:1, засыпали в графитовый тигель и помещали в рабочее пространство печи. Время нагрева до образования жидкой фазы составляло 20 –
40 мин в зависимости от массы навески и величины нагрева; расплав выдерживали в интервале 1350 – 1500 °С. Время восстановления от плавки к плавке увеличивали на 10 мин. Было проведено 10 плавок. Химический анализ выплавленного металла трех наиболее характерных плавок представлен в приложении 1; зависимость выхода годного металла от времени восстановительного периода показана на рисунке.
Количество металлической фазы составило в среднем 35% массы исходного шлака. Несколько повышенное содержание углерода в полученном металле можно объяснить его частичным переходом в металлический расплав из
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
81
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
графитового тигля. По итогам опытных плавок были рассчитаны коэффициенты распределения ряда элементов между металлом и шлаком, например: LCr=5,83; LMn=1,17; LNi=12,37; LFe=14,31.
На опытных плавках были изучены кинетические закономерности поведения компонентов в системе «металл - шлак». При аналитическом описании кинетики восстановительного процесса использовано уравнение химической кинетики вида
( )⁄ ( ⁄ ) ∏ ( )
где , - , - ; – концентрация i-го компонента, %; n – порядок реакции по j-му компоненту; Еп– энергия активации процесса, Дж/моль; R – газовая постоянная, Дж/(моль-К); Т – температура металла, K; τ – время процесса, мин; j = 1, 2, ... m – число компонентов расплава; ∑ – порядок реакции.
Температура образующейся металлической фазы сложным образом зависит от ряда факторов, в первом приближении ее можно стабилизировать либо считать линейно зависящей от времени процесса восстановления. В связи с этим уравнение (2) было упрощено, и для расчета скорости изменения концентрации компонентов использовали зависимость
( )⁄ ( )
где М- масса расплава, кг.
По результатам обработки экспериментальных данных были получены константы скорости процесса восстановления оксидов из шлаковых расплавов:
= 0,067 кг/мин, = 0,011 кг/мин.
На основе термодинамического анализа устойчивости оксидных систем, моделирующих состав отвальных сталеплавильных шлаков в широком температурном интервале, разработана и в лабораторных условиях опробована схема утилизации отвальных шлаков. Такая схема позволяет получать из восстановленных шлаков до 35% низколегированной высокоуглеродистой шихты в виде болванки в условиях реального производства.
Вывод раздела 5
В донном разделе приведен способ использования шлаков
| |
|
|
|
|
|
22.03.02.2020.980.00ПЗВКР
|
Лист
|
|
|
|
|
|
82
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
|
|
Скачать 0.65 Mb.