Научные и технологические основы внепечной обработки методом резонансно-пульсирующего рафинирования

В настоящее время все более широкое распространение для рафинирования чугуна и стали получает технология резонансно-пульсирующего рафинирования металла. В работе освещены этапы разработки резонансно-пульсирующего рафинирования для повышения качества изделий, представлены результаты физического и математического моделирования рафинирования металла азотом и аргоном. Установлено, что физическое моделирование дает хорошую качественную картину процессов продувки металла в ковше фурмами различной конструкции. Математическое моделирование позволяет количественно рассчитать оптимальные параметры продувки аргоном и азотом в ковшах различной емкости в зависимости от их размеров, диаметра фурмы и пульсатора. Проведена оценка влияния данного типа продувки металла на газосодержание, микроструктуру чугуна, его механические свойства, а также эксплуатационные свойства полученных изделий. Установлено, что прочностные свойства чугуна возросли с 91 - 105 до 130 - 170 МПа, твердость увеличилась с 137 - 150 до 163 - 182 НВ, плотность - с 6890 - 6900 до 7000 - 7200 Кг/м³. Кроме того, необходимо отметить, что применение представленной в работе технологии позволяет значительно снизить вредное влияние фосфора. Эксплуатационная стойкость изделий из доменного чугуна достигла лучших отечественных и зарубежных показателей. Данная технология эффективно показала себя и при непрерывной разливке стали на сортовой МНЛЗ. Разработанные технологии позволили при внедрении достичь наилучших показателей в отрасли с минимальными затратами. Необходимо отметить простоту внедрения данной технологии на существующих агрегатах внепечной обработки стали и на машинах непрерывной разливки стали. Разработанные технологии можно широко использовать в литейных, электросталеплавильных и кислородно-конвертерных цехах.

1. Лубяной Д.А., Переходов В.Г., Фойгт Д.Б., Буймов Д.В. Опыт применения резонансно-пульсируюшего рафинирования в АО «ЕВРАЗ ЗСМК» // Черные металлы. 2019. № 6. С. 9 - 14.

2. Дауд А.Д., Семин А.Е., Котельников Г.И., Щукина Л.Е. Дефос-форация хромистых расплавов с использованием оксидов редкоземельных металлов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 1. С. 54 - 59.

3. Робей Р, Уайтхед М. Внедоменная обработка чугуна с учетом конкретных производственных условий // МРТ. Металлургическое производство и технология металлургических процессов. 2014. № 1. С. 16 - 24.

4. Георгадзе А.Г., Гернер В.И., Елашвили М.И. и др. Условия де-фосфорации жидкого металла в разливочном ковше // Литье и металлургия. 2012. № 3(67). С. 117 - 119.

5. Levada A.G., Makarov D.N., Zakharov V.B. ete. Phosphorus removal from high-phosphorus hot metal in the converter // Steel in Translation. 2008. Vol. 38. No. 3. P. 228 - 230.

6. Бабенко А.А.Термодинамика и макрокинетика дефосфорации металла на заключительных стадиях окислительного рафинирования фосфористых чугунов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 12. С. 33 - 35.

7. Краснянская И.А., Подгородецкий Г.С. Экспериментальное изучение механизма удаления фосфора из оксидных расплавов системы CaO - SiO2 - MgO - Al2O3 - P2O5 в газовую фазу // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 5. С. 41 - 46.

8. Грошкова А.Л., Полулях Л.А., Травянов А.Я. и др. Распределение фосфора между фазами при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца в доменной печи // Изв. вуз. Черная металлургия. 2007. № 11. С. 12 - 16.

9. Laukart V.E., Chukvulebe B.O., Dobromilov A.A. etc. Converter processing of high-phosphorus hot metal for continuous casting // Steel in Translation. 2007. Vol. 37. No. 8. P. 690 - 692.

10. Мухтар А.А., Мухамбекова М.К., Макашев А.С. и др. Термомагнитное обогащение и дефосфорация бурожелезняковых руд и концентратов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 9. С. 708 - 713.

11. Aizatulov R.S., Pak Y.A., Sokolov V.V. etc. Conversion of high-phosphorus low-silicon pig iron with scrap preheating in oxygen converters // Metallurgist. 2001. Vol. 45. No. 3 - 4. P. 109 - 112.

12. Aizatulov R.S., Pak Y.A., Sokolov V.V. etc. Use of low-silicon high-phosphorus pig iron in converter steelmaking // Metallurgist. 2001. Vol. 45. No. 1. P. 20 - 22.

13. Chernousov P.I., Golubev O.V., Petelin A.L. Phosphorus, lead, and arsenic in blast-furnace smelting // Metallurgist. 2001. Vol. 45. No. 4. P. 44 - 49.

14. Goritskii V.M. On a Possible mechanism of the influence of phosphorus on the resistance of structural steels to brittle fracture // Metal Science and Heat Treatment. 2001. Vol. 43. No. 3 - 4. P. 120 - 123.

15. Sidorov V.V., Rigin V.E., Min P.G. etc. Effect of phosphorus and silicon on structure and properties of highly refractory cast alloys and development of effective methods for eliminating their unfavorable effect // Metal Science and Heat Treatment. 2015. Vol. 57. No. 5 - 6. P. 364 - 368.

16. Dub V.S., Dub A.V., Makarycheva E.V. Role of impurity and process elements in the formation of structure and properties of structural steels // Metal Science and Heat Treatment. 2006. Vol. 48. No. 7. P. 279 - 286.

17. Лубяной Д.А., Софрошенков А.Ф., Синявский И.А. и др. Технология нейтрализации вредного влияния фосфора в чугуне термостойких отливок // Изв. вуз. Черная металлургия. 1999. № 10. С. 47 - 50.

18. Lubyanoi D.A., Gorkavenko V.V., Makarov E.S. etc. Phosphorous cast iron for heat-resistant castings // Metal Science and Heat Treatment. 2002. Vol. 44. P. 452 - 453.

19. Andreev V.V., Lubyanoi D.A., Samsonov Y.N. etc. Development of extra-furnace treatment technology for blast-furnace iron in order to manufacture replacement metallurgical equipment with improved operating life // Metallurgist. 2014. Vol. 58. P. 492 - 495.

20. Valeev D., Zinoveev D., Kondratiev A. etc. Reductive smelting of neutralized red mud for iron recovery and produced pig iron for heat-resistant castings // Metals. 2020. Vol. 10. Article 32.

21. Kurylo P. Modernization and optimization of phosphoric cast iron casting // Metals. 2019. Vol. 9. No. 10. Article 1060.

22. Cai Q., Wei B. Recent development of ductile cast iron production technology in China // China Foundry. 2008. Vol. 5. No. 2. P. 82 - 91.

23. Manning C.P., Fruehan R.J. Emerging technologies for iron and steelmaking // The Member Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2001. Vol. 53. No. 10. P. 20 - 23.

24. Olawale J.O., Ibitoye S.A., Oluwasegun K.M. Processing techniques and productions of ductile iron: A review // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2016. Vol. 7. No. 9. P. 397 - 423.

25. Tiedje N.S. Solidification, processing and properties of ductile cast iron // Materials Science and Technology. 2010. Vol. 26. No. 5. P. 505 - 514.