На эффективность окомкования агломерационной шихты, кроме ее гранулометрического состава, режимов увлажнения, связующих добавок, оказывают влияние характеристики оборудования, используемого для окомкования, — конструкция и режим работы. Нормальный ход процесса спекания и получение агломерата высокого качества невозможны при большой неоднородности шихты по крупности. Перед спеканием агломерационную шихту после смешивания необходимо окомковать с уплотнением гранул. Установленное в АО «Уральская Сталь» оборудование для подготовки шихты к спеканию не обеспечивает однородного гранулометрического состава окомкованной агломерационной шихты. В апреле 2023 г. один из четырех окомкователей агломерационной шихты Ø2,8×6 м, работающих на предприятии, был заменен на окомкователь барабанный Ø2,8×8 м производства ООО «Цемек Минералс» (г. Магнитогорск). Приведены характеристики окомкованной агломерационной шихты и показатели качества производимого в АО «Уральская Сталь» агломерата. Представлены мероприятия по модернизации оборудования для подготовки шихты к спеканию, реализация которых позволит получать на предприятии более однородную по крупности агломерационную шихту, повысить газопроницаемость спекаемого слоя агломерационной шихты на паллетах агломерационной машины, а также улучшить прочность агломерата на удар и истирание.

Выполнен краткий литературный обзор теоретических и прикладных работ по вводу обожженной извести в агломерационную шихту, экспериментальных данных по влиянию извести на эффективность окомкования и подогрев шихты, расход твердого топлива, газопроницаемость и высоту слоя шихты, производительность агломашин и прочность агломерата. Приведена характеристика цеха агломерации фабрики окускования КГОКа. Его основными особенностями являются работа агломашин на 100 % тонкоизмельченного концентрата, поступающего с обогатительной фабрики через цех шихтоподготовки, подогрев шихты горячим возвратом до температуры «точки росы» и поддержание стабильным содержания СаО в агломерате, а не его основности. Рассмотрены результаты промышленных исследований влияния ввода извести, гранулометрического состава концентрата и химического состава агломерата на производительность агломашин и прочность агломерата. Показано, что по своей эффективности ввод извести в шихту, подогреваемую горячим возвратом, существенно уступает процессу спекания шихты без подогрева возвратом. В частности, происходит нагрев шихты выше температуры «точки росы», ухудшающий ее окомкование, снижается эффект по газопроницаемости слоя шихты, увеличению высоты слоя шихты и прочности агломерата, а также по производительности агломашин. Установлено, что в этих условиях расход извести относительно эффективен при расходе до 25 кг/т концентрата. Представлены зависимости расхода известняка и твердого топлива от расхода извести и основности агломерата. Показано, что основным фактором, определяющим прочность агломерата, является гранулометрический состав концентрата и его стабильность, а дополнительными факторами — основность агломерата и высота слоя спекаемой шихты.

Приведены результаты физико-химических расчетов сталеплавильных процессов для производства чистых сталей, раскисленных алюминием. Эффективность расчетов была достигнута при использовании в качестве основной научной идеи положения о ведущей роли окислительного потенциала в системе металл – шлак – газ и контроле внешнего поступления кислорода из атмосферы, материалов, шлака и футеровки. Преимущество этой идеи заключается в том, что благодаря ей обеспечивается быстрое определение критических точек в разрабатываемых и действующих технологиях, определяются эффективные способы решения возникающих проблем качества чистых и сверхчистых сталей. Рассмотрен подход к совершенствованию технологии производства чистых сталей, включая элементы математических и термодинамических моделей, а также алгоритмические подходы для построения статических моделей с применением технологии машинного обучения, позволяющие повышать эффективность сталеплавильных технологий. Для прикладного применения представленного подхода необходима предварительная подготовка массива данных, а также осуществление интерпретации результатов машинного обучения, основывающейся на фундаментальных законах и физико-химических процессах, протекающих в сталеплавильном производстве. В результате выполненных в программе STM термодинамических расчетов разработаны мероприятия для производства чистых сталей. На примере производства сортовых и блюмовых заготовок выполнен поиск и подтверждение значимых технологических параметров в формировании сталеплавильных дефектов из-за присутствия неметаллических включений с применением методов углубленной аналитики и машинного обучения.

Приведены результаты термодиффузионного хромирования образцов стали 35Х2Н3 в технологической засыпке, содержащей в разделительной части оксиды-эмиттеры анионов кислорода, создающие термоэмиссионное поле при нагреве. В одном варианте насыщения в металлическую часть добавляли порошок металлического кобальта, во втором случае для ускорения диффузионных процессов у насыщаемой поверхности устанавливали кумулятивную решетку, изготовленную из листа кобальта. Насыщение проводили при температуре 1000 °С в течение 24 ч. Контроль элементного состава диффузионного слоя осуществляли на универсальном сканирующем (растровом) электронном микроскопе JEOL JSM-6460LV. Микротвердость покрытий измеряли на микротвердомере FM-800. Микроструктурный анализ проводили на оптическом микроскопе Axio Observer D1.m. Установлено, что присутствие кобальта в виде как порошка, так и кумулятивной решетки способствует ускорению диффузии хрома в 1,2‒1,5 раза по сравнению с насыщением без добавки кобальта. Полученные результаты являются экспериментальным подтверждением гипотезы о механизме ускорения диффузии хрома при термодиффузионном хромировании термоэмиссионным потоком заряженных частиц. Фазовый состав насыщаемых поверхностей состоит из твердого раствора Cr‒Fe, карбидных ((Cr,Fe)₇C₃) и нитридных ((Cr,Fe)₂N и CrN) фаз. Кобальт, будучи некарбидообразующим элементом, присутствует в незначительном количестве в растворе Cr‒Fe и отдельных фаз не образует. Установлено, что оксидные и металлические компоненты смеси при нагревании имеют сложный характер взаимодействия, определяющий газообразование насыщаемой поверхности и требующий исследования методами термодинамического моделирования.

Изучено влияние легирования на свойства высокоотпущенных сталей, применяемых для производства обсадных труб. Показано, что увеличение содержания молибдена от 0,15 до 0,53 % обеспечивает заметный рост механических характеристик хромомолибденовых сталей при отпуске при температуре 600‒690 °С. Легирование ванадием и ниобием способствует дополнительному повышению прочностных свойств. Показано влияние ванадия на вязкопластичные свойства сталей. Установлено, что наибольшее упрочнение стали, содержащей 0,32 % молибдена, в высокоотпущенном состоянии обеспечивает комплексное легирование ниобием и ванадием. Определено влияние температур аустенитизации и отпуска на структуру и свойства, включая стойкость к растрескиванию в среде, насыщенной сероводородом, хромомолибденовой стали марки 26ХМФБ-2 с микролегирующими добавками ванадия и ниобия. Легирование молибденом, ванадием и ниобием позволяет получить стали для высокопрочных обсадных труб, стойких к хрупкому разрушению и сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением, при условии комплексного учета основных факторов, таких как температура аустенитизации, температура и продолжительность отпуска, дисперсность и однородность микроструктуры.

Увеличение доли переплавляемого стального лома, в том числе оцинкованного, в дуговых сталеплавильных печах сопровождается образованием пыли. Карботермическое восстановление пыли в вельц-печах при температуре нагрева до 1200 °С является основным способом переработки пыли. Целевыми продуктами процесса являются оксид цинка, который образуется в результате окисления восстановленных паров цинка в газоотводящем тракте, и восстановленное железо в составе твердого огарка. В работе выполнен термодинамический анализ превращений при карботермическом восстановлении феррита цинка ZnFe₂O₄, который является основным компонентом пыли. В первом варианте карботермическое восстановление феррита цинка стехиометрическим количеством углерода при увеличении температуры до 1200 °С моделирует гипотетическую ситуацию, когда все компоненты шихты измельчены до ультрадисперсного состояния. В этом случае кинетические затруднения в доставке восстановителя к восстанавливаемым оксидам отсутствуют. Во втором варианте феррит цинка восстанавливается возрастающим количеством углерода при температуре 1200 °С. Данный вариант моделирует процесс дозированной доставки углерода к поверхности частицы твердого оксида, что характерно для большинства гетерогенных реакций. По результатам первого варианта расчета сначала восстанавливается железо из оксидов с образованием карбида железа Fe₃C. Затем оксид цинка восстанавливается в интервале температур 800–940 °С, причем основным восстановителем является углерод карбида железа. Во втором варианте расчетов последовательность превращений кардинально отличается от первого варианта. Оксид цинка восстанавливается в первую очередь, при этом расходуется только 36 % всего углерода. Оставшийся углерод расходуется на восстановление оксида железа, продуктом восстановления является металлическое железо. Таким образом, в реальных условиях получение малоуглеродистого железа в огарке вполне возможно при соблюдении соответствующих технологических условий.

КНИЖНАЯ ПОЛКА

Новости зарубежной периодики