Разработка термодинамических моделей и методов повышения эффективности процесса внепечной обработки стали в сталеплавильных агрегатах

Abstract

Объектом исследования является процессы, протекающие в вакууматорах, используемых в металлургическом производстве. Целью задания является разработка термодинамических моделей и методов повышения эффективности процесса внепечной обработки стали в сталеплавильных агрегатах. Разработана кинетическая модель процесса, позволяющая рассчитать необходимое время обработки под вакуумом для требуемого снижения водорода. Обнаружено, что повышение давления выделения водорода из металла в ходе внепечной обработки, связанное с изменением его активности под влиянием растворенных легирующих элементов может составлять до 16 % от исходного значения в чистом железе. Разработаны модели процесса удаления водорода при внепечной обработке, позволяющие описывать начальную (первые три минуты) и основную стадии обработки металла. Рассмотрены и классифицированы механизмы формирования оксидов углерода в ходе внепечной обработки. Предложены математические модели для количественного анализа процесса перемешивания и растворения углерода в стали. Проведены расчеты процесса перемешивания расплава в промышленном 100-тонном ковше, используемом на РУП «БМЗ». Определена динамика растворения углеродосодержащих порошков различного фракционного состава в расплаве от времени перемешивания на примере данных РУП «БМЗ». Рассчитаны интегральные зависимости изменения массы углерода в расплаве, находящемся в промышленном ковше от времени перемешивания. Проведена оценка процессов растворения углеродосодержащего порошка различного фракционного состава по изменению рассчитанной массы в реальных условиях заполнения расплавленной струей промышленного ковша.