О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали

Выполнена оценка эффективности рафинирования трубной стали марки 10Г2ФБ активными шлаковыми смесями на основе СаО и силикокальцием в ковше с использованием оптической основности шлаков и их сульфидной емкости по концепции Даффи-Ингрэма. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внепе...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2010
Main Author:	Мельник, С.Г.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2010
Series:	Металл и литье Украины
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49944
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали / С.Г. Мельник // Металл и литье Украины. — 2010. — № 11. — С. 17-19. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-49944
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-499442013-10-01T03:08:48Z О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали Мельник, С.Г. Выполнена оценка эффективности рафинирования трубной стали марки 10Г2ФБ активными шлаковыми смесями на основе СаО и силикокальцием в ковше с использованием оптической основности шлаков и их сульфидной емкости по концепции Даффи-Ингрэма. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внепечной обработки стали в большегрузных 350-тонных сталеразливочных ковшах показывают возрастание (с 30 до 42) фактического коэффициента распределения серы между шлаковой и металлической фазами при увеличении сульфидной емкости рафинировочного шлака от 0,01 до 0,05. Результаты исследований использованы для разработки технологии внепечного рафинирования трубных сталей улучшенного качества с повышенными требованиями по содержанию неметаллических включений. Виконано оцінку ефективності рафінування трубної сталі маркі 10Г2ФБ активними шлаковими сумішами на основі СаО та силікокальцієм в ковші із застосуванням оптичної основності шлаків та їх сульфідної ємності CS з урахуванням концепції Даффі-Інгрема. Результати теоретичних і експериментальних досліджень позапічної обробки сталі в ковшах місткістю 350 т демонструють збільшення (від 30 до 42) фактичного коефіцієнту розподілу сірки між шлаковою та металічною фазами із збільшенням сульфідної ємності рафінувального шлаку від 0,01 до 0,05. Результати досліджень використані для розробки технології позапічного рафінування трубних сталей поліпшеної якості з ефективним рафінуванням від неметалевих включень. There was made an estimation of steel 10Г2ФБ refining efficiency with CaO and SiCa active slags in ladle using optical basicity of slags and their sulphide capacity, taking into consideration the Duffy-Ingram conception. The results of theoretical and experimental researches of treatment in ladles of capacity 350 t show increasing of factual coefficient allocation of sulfur between slag and metallic phases from 30 to 42 when sulphide capacity of refining slag grows from 0,01 to 0,05. Results of researches were used for planning of out-of-furnace refining process to produce pipe steels of improved quality with increased demands to amount of non-metallic inclusions.. 2010 Article О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали / С.Г. Мельник // Металл и литье Украины. — 2010. — № 11. — С. 17-19. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49944 669.184.046.5 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Выполнена оценка эффективности рафинирования трубной стали марки 10Г2ФБ активными шлаковыми смесями на основе СаО и силикокальцием в ковше с использованием оптической основности шлаков и их сульфидной емкости по концепции Даффи-Ингрэма. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внепечной обработки стали в большегрузных 350-тонных сталеразливочных ковшах показывают возрастание (с 30 до 42) фактического коэффициента распределения серы между шлаковой и металлической фазами при увеличении сульфидной емкости рафинировочного шлака от 0,01 до 0,05. Результаты исследований использованы для разработки технологии внепечного рафинирования трубных сталей улучшенного качества с повышенными требованиями по содержанию неметаллических включений.
format	Article
author	Мельник, С.Г.
spellingShingle	Мельник, С.Г. О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали Металл и литье Украины
author_facet	Мельник, С.Г.
author_sort	Мельник, С.Г.
title	О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали
title_short	О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали
title_full	О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали
title_fullStr	О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали
title_full_unstemmed	О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали
title_sort	о влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2010
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/49944
citation_txt	О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали / С.Г. Мельник // Металл и литье Украины. — 2010. — № 11. — С. 17-19. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT melʹniksg ovliâniisulʹfidnojemkostirafinirovočnyhšlakovnaéffektivnostʹdesulʹfuraciikonverternojstali
first_indexed	2025-07-04T11:19:13Z
last_indexed	2025-07-04T11:19:13Z
_version_	1836715033069879296
fulltext	17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11 ’2010 УДК 669.184.046.5 С. Г. Мельник Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали Выполнена оценка эффективности рафинирования трубной стали марки 10Г2ФБ активными шлаковыми смесями на основе СаО и силикокальцием в ковше с использованием оптической основности шлаков и их суль- фидной емкости по концепции Даффи-Ингрэма. Результаты теоретических и экспериментальных исследо- ваний внепечной обработки стали в большегрузных 350-тонных сталеразливочных ковшах показывают возрастание (с 30 до 42) фактического коэффициента распределения серы между шлаковой и металлической фазами при увеличении сульфидной емкости рафинировочного шлака от 0,01 до 0,05. Результаты исследова- ний использованы для разработки технологии внепечного рафинирования трубных сталей улучшенного каче- ства с повышенными требованиями по содержанию неметаллических включений. Ключевые слова: рафинировочный шлак, трубная сталь, сульфидная емкость, оптическая основность, де- сульфурация, эффективность К онкурентоспособность стали на мировых рынках металла в немалой степени определяется содер- жанием в ней вредных примесей, в первую оче- редь серы. При производстве качественных ста- лей в последнее время достаточно широко приме- няют ковшовое (или внепечное), рафинирование металла активными шлаковыми смесями на основе извести СаО. Сера как поверхностно-активный эле- мент в жидкой стали влияет на физико-химические процессы, сопровождающие окисление примесей металлической ванны, воздействуя на легирование и микролегирование стали. В свою очередь, резуль- таты этих процессов оказывают влияние на служеб- ные свойства стали. Кроме того, сера в виде соеди- нений типа ��, �� участвует и в образовании не-��, �� участвует и в образовании не-, �� участвует и в образовании не-�� участвует и в образовании не- участвует и в образовании не- металлических включений (НВ) в металле, оказывая также влияние на свойства стали. С целью снижения концентрации серы в стали разработаны и применяются десятки способов вне- печной десульфурации металлов. Наиболее широ- кое применение нашли полиреагентные способы де- сульфурации, в частности обработка стали активны- ми шлаками, формируемыми в сталеразливочном ковше с помощью твердой шлакообразующей смеси из извести и плавикового шпата (СаО + Ca�2), алю- миния и кальция. В то же время, рафинирующая спо- собность активных шлаков не всегда обеспечивает требуемую эффективность десульфурации стали. Так, по данным [1, 2], эффективность рафинирова- ния конвертерной стали не превышает 12 % (а в ря- де случаев 10) от термодинамически допустимой. Это возможно в результате изменений физико-хи- мических свойств как металлической, так и шлако- вой, а возможно, и газовой фаз в процессе производ- ства стали. Авторы [3] проводят исследования в направле- нии прогнозирования физико-химических свойств шлаковых расплавов, исходя из трактовки жидких шлаков как ассоциированных жидкостей с учетом представлений об ассоциации и теории ассоцииро- ванных растворов. В числе других процессов ков- шовой обработки они рассматривают гетерофазный процесс десульфурации со стороны металлического расплава в рамках формализма термодинамических параметров Вагнера (в сочетании с процессом окис- ления металла с участием шлакового расплава). Repyakh S. Requirements to model compositions casting of the especially responsible settingSummary Requirements to the cereous model alloys for the exact casting of the special setting are given. Keywords lost wax, shrinkage, hogging, funnel, accuracy, model Поступила 06.09.10 18 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11 ’2010 Конечная цель предлагаемой физико-химической мо- дели – оптимизация реальных процессов ковшовой обработки металлов. Вместе с тем для подтвержде- ния предлагаемых моделей потребуется их адапта- ция к условиям конкретного производства, а их це- лесообразность, технологическая и экономическая эффективность должны проявиться при реализации технологий производства стали отдельных марок. Можно предположить, что такой подход позволит со- кратить продолжительность исследований и повысит эффективность разработки технологических процес- сов производства стали улучшенного качества, в том числе с применением методов ковшовой обработки металла. Сульфидная емкость шлаков C� является одной из физико-химических характеристик рафиниру- ющей способности активных синтетических шлаков, применяемых при полиреагентной внепечной обра- ботке стали. Ее определение позволяет оценить ра- финирующую способность шлака и разработать эф- фективную технологию десульфурации стали. Изменение сульфидной емкости активных шла- ков, ее влияние на рафинирование стали исследо- вали в промышленных условиях при производстве штрипсовой конвертерной стали марки 10Г2ФБ (таб- лица) в большегрузных конвертерах емкостью 350 т. Сталь в конвертере продували технически чистым кислородом. Заданное содержание серы в гото- вой стали (не более 0,006 %) достигали подготов- кой шихтовых материалов, в первую очередь пе- редельного чугуна. Чугун при транспортировке из доменного цеха подвергали десульфурации про- дувкой гранулированным магнием в потоке газа в чугуновозных ковшах специализированного отде- ления десульфурации чугуна. С целью предотвра- щения процесса ресульфурации при последующей транспортировке ковшей доменный шлак скачива- ли с зеркала чугуна шлакоскачивающей машиной в отделении скачивания шлака. Чугун сливали в миксер, откуда необходимую порцию чугуна наливали в за- ливочный ковш, который пе- редавали в конвертерное от- деление, где перед заливкой в конвертер до 90 % миксер- ного шлака скачивали с по- верхности чугуна шлакоска- чивающей машиной. После продувки в конвер- тере окисленный полупродукт выпускали в сталеразливоч- ный ковш, выполняя отсеч- ку конечного конвертерного шлака в начале и по оконча- нии выпуска. Раскисление и легирование стали выпол- няли по обычной технологии [4]. Сталь в ковше обрабаты- вали твердой шлакообразу- ющей смесью ТШС извести и плавикового шпата (CaO + +Ca�2) � присадкой алюми-� присадкой алюми- присадкой алюми- ния. По окончании выпуска выполняли модифи- цирование стали кальцием при помощи силико- кальция, введенного из расчета до 2 кг/т стали. В процессе производства стали отбирали пробы металла и шлака на выпуске из конвертера, до и после внепечной обработки из сталеразливочного ковша и во время разливки на МНЛЗ. Анализы вы- полняли в химической лаборатории на эмиссион- ных спектрометрах «Спектровак» фирмы «Бэрд» (США), рентгенофлуоресцентных спектрометрах ARL 17000, ARL 32000 (Швейцария) методиками, сертифицированными международными класси- фикационными сообществами, в том числе в си- стеме ��O 9001:2000 и API �p�� Q1. Сульфидная емкость шлаков C� в общем виде определяется по известным выражениям [5] ( ) ( ) 22 22 1 2 O S O S S S (α ) S P K C P f − −   = =     , (1) где (S) – содержание серы в шлаке; PO2 и PS2 – парци- альные давления кислорода и серы в газовой фазе; КS – константа равновесия реакции обменного ти- па, определяемая по значениям активностей и пар- циальных давлений серы и кислорода в шлаковой и газовой фазах; fS2- – коэффициент активности ионов серы в шлаковой фазе; αО2 – активность ионов кисло- рода в шлаковой фазе. Сульфидная емкость сталеплавильного жидкого шлака может быть определена при помощи оптиче- ской основности шлака Λ с привлечением концепции Даффи и Ингрэма [6] по уравнению S 22690 54640lg 43,6 25,2C T − Λ = + Λ − , (2) где Λ – оптическая основность оксидного сталепла- вильного шлака. В свою очередь, Λ определяется по выражению i i i XΛ = Λ∑ , (3) где Хі – эквивалентная катионная доля; Λі – оптиче- ская основность индивидуального оксида і (і – CaO, ��O, �iO2 и др.). Эквивалентная катионная доля оксидов Хі опре- деляется по химическому составу шлака через моль- ные доли компонентов шлака с учетом количества атомов кислорода в каждом оксиде. Λі определены и имеются в литературе. Фактический коэффициент распределения се- ры между шлаковой и металлической фазами рас- считывали по данным химического анализа шлака и металла при производства стали марки 10Г2ФБ по формуле LS = (S)/[S ], (4) где (S) – содержание серы в шлаке, %; [S ] – содержа- ние серы в металле, %. Массовая доля, % С 0,09-0,12 �� 1,55-1,75 �i 0,15-0,35 � Н. б. 0,006 P Н. б. 0,020 Cr Н. б. 0,30 Ni Н. б. 0,30 Cu Н. б. 0,30 Ti 0.010-0,035 Al 0,020-0,050 Nb 0,03-0,05 V 0,09-0,12 N Н. б. 0,010 Cu 0,001-0,020 Химический состав штрипсовой стали марки 10Г2ФБ 19МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11 ’2010 Результаты исследований воздействия активного рафинировочного шлака, сформированного на осно- ве ТШС (CaO + Ca�2) с последующим модифицирова- нием стали кальцием, приведены на рисунке, из кото- рого следует, что с изменением химического состава шлака в сторону увеличения его сульфидной емкости CS от 0,01 до 0,05 фактический коэффициент распре- деления серы между шлаковой и металлической фа- зами возрастает с 30 до 42. 1. Анализ степени использования рафинирующей способности кусковых и порошкообразных смесей на основе извести при различных методах ковшовой обработки стали / В. П. Черевко, В. А. Вихлевщук, А. М. Лонский и др. // Тр. IV Кон- гресса сталеплавильщиков. – М.: ОАО «Черметинформация», 1997. – С. 261-264. 2. Десульфурация металла в ковше активными шлаковыми смесями / М. А. Поживанов, П. М. Семенченко, С. В. Казаков и др. // Металлургическая и горнорудная пром-сть. – 1991. – № 4. – С. 35-38. 3. Модели управления процессами ковшевой обработки стали / Е. Х. Шахпазов, А. И. Зайцев, Н. Г. Шапошников, И. Г. Ро- дионова. – Металлург. – 2008. – № 6. – С. 30-35. 4. Мельник С. Г. Производство стали улучшенного качества с применением внепечной обработки // Вестник ПГТУ. – 1999. – № 7. – С. 155-164. 5. Мельник С. Г. Сульфидная емкость активных рафинировочных шлаков при производстве конвертерной стали с при- менением ТШС // Металл и литье Украины. – 2000. – № 3-4. – С. 30-31. 6. Соммервиль И. Д. Измерение, прогноз и применение емкостей металлургических шлаков: Пер. с англ. // Инжекцион- ная металлургия′ 86: – М.: Металлургия, 1990. – С. 107-120. Мельник С. Г. Про вплив сульфідної ємності рафінувальних шлаків на ефективність десульфурації конвертерної сталі Анотація Виконано оцінку ефективності рафінування трубної сталі маркі 10Г2ФБ активними шлаковими сумішами на основі СаО та силікокальцієм в ковші із застосуванням оптичної основності шлаків та їх сульфідної ємності C S з урахуванням концепції Даффі-Інгрема. Результати теоретичних і експериментальних досліджень позапічної обробки сталі в ков- шах місткістю 350 т демонструють збільшення (від 30 до 42) фактичного коефіцієнту розподілу сірки між шлаковою та металічною фазами із збільшенням сульфідної ємності рафінувального шлаку від 0,01 до 0,05. Результати до- сліджень використані для розробки технології позапічного рафінування трубних сталей поліпшеної якості з ефектив- ним рафінуванням від неметалевих включень. Поступила 06.09.10 Ключові слова рафінувальний шлак, трубна сталь, сульфідна ємкність, оптична основність, десульфура- ція, ефективність There was made an estimation of steel 10Г2ФБ refining efficiency with CaO and SiCa active slags in ladle using optical basicity of slags and their sulphide capacity, taking into consideration the Duffy-Ingram conception. The results of theoretical and experimental researches of treatment in ladles of capacity 350 t show increasing of factual coefficient allocation of sulfur between slag and metallic phases from 30 to 42 when sulphide capacity of refining slag grows from 0,01 to 0,05. Results of researches were used for planning of out-of-furnace refining process to produce pipe steels of improved quality with increased demands to amount of non-metallic inclusions.. Melnik S.G. About the influence of sulphide capacity of refining slag on desulfurization efficiency of converter steel Summary Keywords refining, slag, pipe steel, sulphide capacity, optical basicity, desulfuration, efficiency ЛИТЕРАТУРА Зависимость фактического коэффициента распределения серы между шлаком и металлом L� от сульфидной емкости шлака C� при обработке металла твердой шлакообразующей смесью и си- ликокальцием СТ10Г2ФБ Gтшс = 9 кг/т; G�iCa = 1,6 кг/т;50 30 10 Ф ак ти че ск ий ко эф ф иц ие нт ра сп ре де ле ни я се ры м еж ду ш ла ко м и м ет ал ло м 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 Сульфидная емкость шлака, Сs Ls

О влиянии сульфидной емкости рафинировочных шлаков на эффективность десульфурации конвертерной стали

Institution

Similar Items