аспирант кафедры металлургии черных металлов
654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Postgraduate of the Chair of Ferrous Metallurgy
Novokuznetsk, Kemerovo Region
д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов
654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Dr Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Ferrous Metallurgy
Novokuznetsk, Kemerovo Region
к.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов
654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Ferrous Metallurgy
Novokuznetsk, Kemerovo Region
д.т.н., профессор кафедры металлургии цветных металлов и химической технологии
654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Dr Sci. (Eng.), Professor of the Chair “NonFerrous Metallurgy and Chemical Engineering”
Novokuznetsk, Kemerovo Region
д.х.н., профессор кафедры естественнонаучных дисциплин
654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42
Dr. Sci. (Chem.), Professor of the Chair of Science named after V.M. Finkel
Novokuznetsk, Kemerovo Region
Одним из путей повышения эффективности производства в черной металлургии является снижение расхода дорогостоящих и дефицитных ферросплавов. Большие возможности в этом направлении содержатся в технологии прямого легирования стали оксидными материалами. В настоящей работе проведено термодинамическое исследование процесса прямого легирования стали марганцевыми оксидными материалами (марганцевой рудой) и промышленное опробование этой технологии. Рассмотрены два варианта технологии прямого легирования: в окислительных условиях при плавке стали в современной 100-т электросталеплавильной печи и в восстановительных условиях при обработке стали на агрегате ковш – печь (АКП). Термодинамическое моделирование окислительного варианта технологии с помощью программного комплекса «Астра» показало, что существует возможность повысить содержание марганца в металле при вводе марганцевой руды. Определяющим фактором в этом процессе является текущее содержание углерода в стали. Для среднеи высокоуглеродистых сталей содержание марганца может быть повышено до 0,6 % и более. Для низкоуглеродистых сталей количество остаточного марганца определяется содержанием углерода в конце продувки кислородом. Приведена графическая зависимость. В восстановительных условиях основной реакцией процесса прямого легирования является MnO + Si = Mn + SiO2 . Термодинамический анализ дает довольно приблизительные данные, поэтому был применен полуэмпирический анализ, основанный на полученном из опытных промышленных результатов соотношении количеств оксидов FeO и MnО, содержащихся в шлаке в конце обработки стали на АКП. Такой вариант оценки процесса представляется возможным, так как система металл – шлак при длительной обработке стали на АКП приближается к равновесию. Используя это соотношение, а также условия сохранения исходной основности шлака и поддержания содержания FeO в шлаке на уровне около 1 %, было составлено балансовое уравнение, описывающее процесс прямого легирования марганцевой рудой в ковше. Уравнение позволило выполнить расчет основных технологических параметров процесса прямого легирования марганцевой рудой применительно к условиям производства. Получена хорошая сходимость теоретических расчетов и практических данных.
One of the directions of increasing production efficiency in ferrous metallurgy is reduction of expensive and scarce ferroalloy consumption. Great opportunities in that direction are provided by technology of direct steel alloying by oxide materials. Thermodynamic study of the process of direct steel alloying by manganese oxide materials (manganese ore) and industrial testing of that technology has been done in that work. Two options of direct alloying technology have been considered: during steel melting in modern 100-ton EAF in oxidative conditions and during processing of steel on ladle furnace (LF) in reductive conditions. Thermodynamic modeling of oxidative technology option by TERRA software package has shown that there is opportunity to increase content of manganese in metal by manganese ore injection. Key factor in that process is current carbon content in steel. Content of manganese can be raised up to 0.6 % and more in medium and high-carbon steel. Residual manganese in low-carbon steel is defined by value of carbon content in the end of oxygen lancing. Graphic dependence is provided. MnO + Si = Mn + SiO2 is main reaction of the process of direct alloying under reductive conditions. Thermodynamic analysis gives very rough data. That is why semi-empirical analysis was performed, which was based on received industrial results of FeO and MnO proportion contained in slag in the end of steel processing at LF. That way of process estimation is considered reasonable, because of approximation to balance of metal-slag system during long processing of steel at LF. Using this proportion, and conditions of slag initial basicity retaining and maintaining of FeO content in slag at level around 1 %, balance equation describing process of direct steel alloying by manganese ore at ladle was derived. This equation helps to calculate basic technological parameters of the process of direct alloying by manganese ore as applied to specific conditions of production. Good convergence of theoretical calculation and practical data has been received.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.