Статьи автора

Оценка десульфурирующей способности борсодержащих шлаков восстановительного периода АКР процесса

Номер выпуска 5 от 01.05.2024

Основным промышленным способом получения нержавеющей стали на текущий момент является выплавка ее в агрегате аргонокислородного рафинирования. В работе приведены результаты термодинамического моделирования процесса десульфурации низкоуглеродистого полупродукта нержавеющей стали во время восстановительного периода аргонокислородного рафинирования путем обработки его борсодержащими шлаками. Применение в качестве флюсующего материала оксида бора взамен плавикого шпата позволяет снизить нагрузку на окружающую среду и уменьшить вязкость формируемых шлаков. При помощи симплекс решетчатого метода планирования эксперимента построена матрица, содержащая 16 составов оксидной системы СаО–SiO₂–(3-6%)В₂О₃–12%Cr₂O₃–3%Al₂O₃–8%MgO переменной основности 1.0–2.5. На основе обобщения результатов термодинамического моделирования построены аппроксимирующие математические модели в виде приведенного полинома третьей степени. Адекватность моделей проверена по трем контрольным точкам, не входящим в матрицу планирования эксперимента с помощью t-критерия при уровне значимости 0,01. Результаты математического моделирования представлены графически в виде диаграмм зависимости равновесного распределения серы от состава шлака при температурах 1600 и 1700°С. Построенные диаграммы позволили количественно оценить влияние температуры, основности и содержания оксида бора на коэффициент равновесного межфазного распределение серы. Установлено, что повышение основности шлака с 1.0 до 2.5 в рассматриваемом диапазоне содержания оксида бора (3.0–6.0%) улучшает процесс десульфурации металла, обеспечивая рост равновесного коэффициента межфазного распределения серы с 0,1 до 5,0–7,0 при температурах 1700 и 1600°С. Показано, что процесс десульфурации металла в шлаках с низкой основностью 1,05–1,15 сопровождается незначительным снижением содержания серы в металле. При этом концентрация оксида бора практически не оказывает отрицательного влияния на процесс десульфурации металла. Шлаки с повышенной до 2,0–2,5 основностью обладают более благоприятными рафинирующими свойствами. Концентрация серы в металле при их формировании снижается с 0,015 до 0,007–0,008%.

43 0

Влияние оксида бора и основности на вязкость и температуру начала кристаллизации шлаков системы СаО–SiO₂–B₂O₃–12%Cr₂O₃–3%Аl₂O₃–8%МgO

Номер выпуска 5 от 01.05.2024

Бурный рост потребности в нержавеющей стали и, соответственно, ее производства, произошедший во второй половине XX века и не прекращающийся по сегодняшний день, делает необходимым проведение исследований свойств оксидных систем, которые поспособствуют совершенствованию технологий металлургического производства такой стали, поэтому в данной работе с использованием метода симплексных решеток планирования эксперимента и вибрационной вискозиметрии проведено исследование влияния основности и содержания оксида бора на вязкость и температуру начала кристаллизации шлаков оксидной системы СаО–SiO₂–B₂O₃–12%Cr₂O₃–3%Аl₂O₃–8%МgO, формируемых в восстановительный период процесса производства низкоуглеродистой нержавеющей стали методом аргоно-кислородного рафинирования (АКР-процесс), который на текущий момент является основным способом производства коррозионно-стойкой стали. Ввод оксида бора в шлаки аргонокислородного рафинирования является возможным вариантом решения проблемы нестабильности физических свойств шлаков по ходу плавки, вызванной летучестью фторидов плавикового шпата, традиционно применяемого в качестве флюса – разжижителя, и соблюдения ужесточающихся экологических требований за счет исключения образования ядовитых соединений фтора. По результатам экспериментальных исследований вязкости шлаков изучаемой оксидной системы в зависимости от химического состава и температуры построены аппроксимирующие математические моделей в виде приведенного полинома третьей степени. Графически результаты математического моделирования представлены в виде диаграмм «состав – свойство», которые позволяют количественно определить влияние температуры и химического состава исследуемых шлаков на вязкость и их состава на температуру начала кристаллизации. Отмечено, что при 1600 и 1650°С увеличение содержания оксида бора в шлаке с 3 до 6% благоприятно сказывается на жидкоподвижности формируемых шлаков в диапазоне основности 1.0–2.5. Например, увеличение концентрации оксида бора с 3 до 6% обеспечивает снижение вязкости шлаков с 2.0 до 0.5 Па·с при температуре 1600°С и с 0.4 до 0.3 Па·с при температуре 1650°С в области повышенной до 2.0–2.5 основности.

50 0