19 Jun. 2020 (Friday 15:37)

АННОТАЦИИ К СТАТЬЯМ, ОПУБЛИКОВАННЫМ В БЮЛЛЕТЕНЕ "ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ" 2020 № 04

УДК 669.1:658

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ РОССИИ В 2019 Г.

В. В.КАТУНИН, Н. Г. ЗИНОВЬЕВА, И. М. ИВАНОВА, Т. М. ПЕТРАКОВА (ОАО “Черметинформация”, Россия, г. Москва)

Аннотация.Представлен развернутый анализ состояния черной металлургии России в 2019 г. Показана динамика и структура производства основных видов продукции российской и мировой черной металлургии. Россия переместилась с шестой позиции на пятую по итогам 2019 г. среди крупнейших производителей стали в мире с объемом выпуска 72 млн т (99,3 % к 2018 г.), что составляет 3,9 % общемирового производства. Приведены данные о динамике производства основных видов продукции черной металлургии России за 2018–2019 гг. Металлургические предприятия России в 2019 г. произвели 51,2 млн т чугуна, что ниже объемов 2018 г. на 1,2 %. Производство готового проката составило 61,5 млн т, снижение на 0,1 %, выплавка стали сократилась на 0,7 %, до 72 млн т. В 2019 г. доля кислородно-конвертерной стали и электростали в общем объеме выплавки стали составила 97,9 % против 97,8 % в 2018 г. В 2019 г. суммарный стоимостный объем экспорта сырья (руд и концентратов железорудных, кокса, лома и отходов), ферросплавов, стальных слитков, заготовки и проката составил 20,88 млрд долл. и сократился на 18,6 % по сравнению со стоимостным объемом 2018 г. (25,67 млрд долл.). Суммарный стоимостный объем импорта сырья (руд и концентратов железорудных), ферросплавов, стальных слитков, заготовки и проката в 2019 г. составил 5,7 млрд долл. и сократился на 1,3 % по сравнению со стоимостным объемом 2018 г. (5,8 млрд долл.). Приведены экономические показатели работы, сведения об использовании материальных и энергетических ресурсов и инвестиционной деятельности основных металлургических комбинатов за 2019 г.

Ключевые слова:мировая и российская черная металлургия, металлургическая продукция, экспорт и импорт металлопродукции, технико-экономические показатели, материальные и энергетические ресурсы, инвестиционная деятельность.

Ссылка для цитирования: Катунин В.В., Зиновьева Н.Г., Иванова И.М., Петракова Т.М. Основные показатели работы черной металлургии России в 2019 г. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 4. С. 309-334.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-309-334

BASICINDICESOFRUSSIANSTEELINDUSTRYOPERATIONIN2019

V. V. KATUNIN, N. G. ZINOV’EVA, I. M. IVANOVA, T. M. PETRAKOVA (OJSC “Chermetinformatsia”, Russia, Moscow)

Abstract.An extensive analysis of steel industry state in Russia in 2019 presented. Dynamics and structure of basic products of Russian and world steel industry has shown. Russia moved from the sixth position to the fifth one by results of 2019 among the biggest steel producers with the production volume of 72 million tons (99.3% comparing with 2018), accounting for 3.9% of the world production. Data on production dynamics of basic types of products of Russian steel industry within 2018–2019 presented. Steel plants of Russia in 2019 produced 51.2 million tons of cast iron, which is 1.2% lower comparing with 2018. Production of finished products accounts for 61.5 million tons, decrease by 0.1%; production of steel decreased by 0.7% down to 72 million tons. In 2019 the share of BOF and EAF steel in the total volume of steel production accounted for 97.9% comparing with 97.8% in 2018. In 2019 the total value export of steel ingots, billets and rolled products accounted for USD 20.88 billion and decreased by 18.6% comparing with the value volume of 2018 (USD 25.67 billion). The total value volume of raw materials import (ores, iron ore concentrates), ferroalloys, steel ingots, billets and rolled products in 2019 accounted for USD 5.7 billion and decreased by 1.3% comparing with the value volume of 2018 (USD 5.8 billion). Economic indices of steel-works operation presented, as well as information on consumption of material and energy resources and investment activity of basic metallurgical plant in 2019.

Key words:world and Russian ferrous metallurgy, metallurgy products, export and import of metallurgical products, technical and economic indices, material and energy resources, investment activity.

For citation:Katunin V.V., Zinov’eva N.G., Ivanova I.M., Petrakova T.M. Basic indices of Russian steel industry operation in 2019. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 309-334. (InRuss.).

Doi: 10.32339/0135-5910-2020-4-309-334


УДК 004.942:519.876.5:669.162.263

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АГЛОКОКСОДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАМКАХ “ИНДУСТРИИ 4.0”

А. Н. ДМИТРИЕВ, д-р техн. наук, действительный член Российской академии естественных наук, действительный член Академии инженерных наук РФ,главный научный сотрудник лаборатории пирометаллургии черных металлов,andrey.dmitriev@mail.ru; М. О. ЗОЛОТЫХ, канд. техн. наук,ведущий инженер лаборатории пирометаллургии черных металлов;Г. Ю. ВИТЬКИНА, канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии черных металлов (Институт металлургии Уральского отделения РАН, Россия, г. Екатеринбург)

Аннотация. В настоящее время с развитием вычислительных средств и систем контроля возросла роль цифровизации и цифровой трансформации металлургического производства. Важнейшим элементом перехода на цифровую металлургию является концепция “Индустрия 4.0”. Основными составляющими цифровой металлургии являются математические модели физико-химических процессов, протекающих в металлургических агрегатах, и базы данных этих процессов. В Институте металлургии УрО РАН предложен ряд технических решений по совершенствованию аглококсодоменного производства с использованием цифровых технологий в рамках “Индустрии 4.0”: двумерный и трехмерный анализ и прогноз явлений доменной плавки, мониторинг состояния огнеупорной футеровки горна доменной печи, оптимизация состава и повышение металлургических характеристик железорудного агломерата и кокса. Эти технические решения апробированы на аглофабриках, коксохимических производствах и в доменных цехах России и Китая.

Ключевые слова:цифровая металлургия, концепция “Индустрия 4.0”, цифровизация и цифровая трансформация, аглококсодоменное производство, математические модели физико-химических процессов.

Ссылка для цитирования: Дмитриев А.Н., Золотых М.О., Витькина Г.Ю. Совершенствование аглококсодоменного производства с использованием цифровых технологий в рамках “Индустрии 4.0” // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 4. С. 339-343.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-339-343

PERFECTION OF SINTER, COKE AND BLAST FURNACE PRODUCTION BY APPLICATION OF DIGITAL TECHNOLOGIES WITHIN THE FRAME OF “INDUSTRY 4.0” CONCEPT

А. N. DMITRIEV, HD (Tech.), actual member of Russian Academy of Natural Sciences, actual member of Academy of Engineering Sciences of Russian Federation, Sen. Res. Ass., Lab. of Pyrometallurgy of Ferrous Metals, andrey.dmitriev@mail.ru; М. О. ZOLOTYKH, PhD (Tech.), Leading engineer, Lab. of Pyrometallurgy of Ferrous Metals; G. YU. VIT’KINA, PhD (Tech.), Sen. Res. Ass., Lab. of Pyrometallurgy of Ferrous Metals  (Institute of Metallurgy, Ural branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Ekaterinburg)

Abstract.At present in view of computers and control systems development, the role of digitizing and digital transformation of metallurgical production has increased. The most important element of the transformation to digital metallurgy is the concept “Industry 4.0”. The basic components of the digital metallurgy are mathematical models of physical and chemical processes, running in metallurgical aggregates and databases of these processes. The Institute of Metallurgy of Ural branch of the Russian Academy of Sciences proposed an array of technical solutions for perfection of sintering and blast furnace production by application of digital technologies within the “Industry 4.0” concept. The proposed solutions are as follows: two-dimensional and three-dimensional analysis of forecast of blast furnace smelting phenomena, monitoring of BF hearth refractory lining state, optimization of composition and increase of metallurgical characteristics of iron ore sinter and coke. These technical solutions have been trialed at sintering plants, coke-production plants and at blast furnace shops of Russia and China.

Key words:digital metallurgy, “Industry 4.0” concept, digitizing and digital transformation, sinter, coke and BF production, mathematical models of physical and chemical processes.

For citation:Dmitriev A.N., Zolotykh M.O., Vit’kina G.Yu. Perfection of sinter, coke and blast furnace production by application of digital technologies within the frame of “Industry 4.0” concept. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 339-343. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-339-243


УДК 669.162

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАРНИСАЖА И ФУТЕРОВКИ В ГОРНЕ ПЕЧИ № 2 АО ЕВРАЗ ЗСМК
Сообщение 3

А. В. ВАЩЕНКО1, начальник доменного цеха; А. М. КОВЕРЗИН1, главный специалист; В. Г. ЩИПИЦЫН1, главный специалист по технологии доменного цеха; А. С. БЛИЗНЮКОВ2, канд. техн. наук, технический директор, a.s.bliznjukov@mail.ru; М. Р. САДРАДИНОВ2, директор; А. Р. МАКАВЕЦКАС3, ведущий инженер Центра ресурсосберегающих технологий переработки минерального сырья; Ю. Ю. ФИЩЕНКО3, инженер I категории Центра ресурсосберегающих технологий переработки минерального сырья ( 1 ЕВРАЗ ЗСМК, Россия, г. Новокузнецк; 2 ООО ТД “Карбон-Шунгит Трейд”, Россия, г. Екатеринбург; 3 Национальный исследовательский технический университет “МИСиС”, Россия, г. Москва)

Аннотация. Продолжительность кампании современных доменных печей составляет 15–20 лет. Достигнутая длительность их эксплуатации в значительной мере определяется стойкостью футеровки лещади и горна. С целью изучения процессов, влияющих на скорость ее эрозии, осуществлено исследование состава и структуры гарнисажа на футеровке стен горна и лещади доменной печи № 2 ЕВРАЗ ЗСМК после остановки на капитальный ремонт. Приведены результаты визуального осмотра состояния футеровки нижней части горна и лещади. Представлена макроструктура отобранных проб, показан общий вид штуфных образцов и аншлиф-брикетов. Исследован минеральный состав проб и химический состав их отдельных минеральных фаз. Установлено значительное увеличение плотности проб, отобранных ниже уровня чугунной летки, что, по мнению авторов, обусловлено увеличением содержания металлической фазы в гарнисаже по высоте горна в направлении от уровня фурм к лещади и значительным изменением пористости гарнисажа как по его горизонтальному сечению, так и по высоте горна. Пористость образцов, отобранных ниже уровня чугунной летки, незначительна и находится на уровне 2,73–3,73 %. Содержащиеся в доменных расплавах газы (кислород, азот, водород) приводят к формированию пористой структуры гарнисажа незначительной толщины в верхних горизонтах горна и леточном канале. Установлено, что на лещади наблюдается накопление цинка, а также его сплавов с железом и свинцом. Макроструктура проб имеет достаточно четко выраженную слоистость. Цинк в пробе существует в виде двух минеральных фаз: оксидной (цинкит) и металлической, часто с примесью железа и редко — свинца. Полученные результаты, наряду с результатами ранее выполненных работ по изучению состояния гарнисажа и футеровки горна доменных печей, лягут в основу теоретического анализа механизма формирования гарнисажа и изменения свойств футеровки, влияющих на продолжительность кампании доменных печей.

Ключевые слова:доменная печь, футеровка стен горна и лещади, макроструктура, состав и структура проб гарнисажа, содержание металлической фазы в гарнисаже, содержание газов в расплавах, пористость гарнисажа, накопление цинка на лещади.

Ссылка для цитирования: Ващенко А.В., Коверзин А.М., Щипицын В.Г., Близнюков А.С., Садрадинов М.Р., Макавецкас А.Р., Фищенко Ю.Ю. Исследование гарнисажа и футеровки в горне доменной печи № 2 АО ЕВРАЗ ЗСМК (Сообщение 3) // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 4. С. 345-352.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-345-352

STUDY OF SCULL AND LINING IN THE HEARTH OF BLAST FURNACE No. 2 OF JSC EVRAZ ZSMK
Report 3

А. V. VASHCHENKO1, Head of BF shop; A. M. KOVERZIN1, Chief specialist; V. G. SHCHIPITSIN1, Chief specialist on technology, BF shop; A. S. BLIZNYUKOV2, PhD (Tech.), Technical Director, a.s.bliznjukov@mail.ru; M. R. SADRADINOV2, Director; А. R. MAKAVETSKAS3, Leading engineer, Center of resources-saving technologies of mineral raw materials processing; YU. YU. FISHCHENKO3, engineer of I category, Center of resources-saving technologies of mineral raw materials processing ( 1 EVRAZ ZSMK, Russia, Novokuznetsk; 2 ОJSC TD “Karbon-Shungit Trade”, Russia, Ekaterinburg; 3 National Research Technical University “MISiS”, Russia, Moscow)

Abstract. Modern blast furnaces have operation life of 15–20 years. Such a duration of their operation to a great extent reached due to the resistance of lining of hearth and hearth bottom. To study the processes, effecting the rate of its erosion, a study of composition and structure of the scull on the lining of walls of a blast furnace hearth and hearth bottom was accomplished. For the study the No. 2 blast furnace of EVRAZ ZSMK was chosen after its stoppage for overhaul. Results of visual examination of the state of the lining of lower part of the hearth and hearth bottom presented. Macro-structure of the picked out samples presented, general view of lump samples and polished section briquettes shown. Mineral composition of the samples and chemical composition of their separate mineral phases studied. It was determined, that the samples density, picked out lower the iron notch, was considerably higher. By authors opinion, it is stipulated by the increase of metal phase content in the scull along the hearth height in the direction from tuyere level to the hearth bottom, as well as considerable change of the scull porosity along both the horizontal section and the hearth height. The porosity of the samples, picked out lower the iron notch, was not high – at the level of 2.73–3.73%. The gases (oxygen, nitrogen, hydrogen) contained in the BF melts, lead to the forming of scull porous structure of insignificant thickness in the upper horizons of the hearth and in the notch channel. It was determined, that a building-up of zinc can be observed on the hearth bottom, as well as its alloys with iron and lead. The samples macro-structure was clear laminated. The zinc in the sample exists in the form of two mineral phases: an oxide phase (zinc oxide) and a metal phase, often with iron contaminant and rarely – with iron and lead. The results obtained, apart from the studies carried out earlier on the scull and BF hearth lining state, will be base of a theoretical analysis of scull forming mechanism and lining properties change, effecting the blast furnaces campaign duration.

Key words:blast furnace, hearth and hearth bottom walls lining, macro-structure, composition and structure of scull samples, content of metal phase in scull, content of gases in melts, scull porosity, zinc build-up on hearth bottom.

For citation: Vashchenko A.V., Koverzin A.M., Shchipitsyn V.G., Bliznyukov A.S., Sadradinov M.R., Makavetskas A.R., Fishchenko Yu.Yu. Study of scull and lining in the hearth of blast furnace No. 2 of JSC EVRAZ ZSMK (Report 3). Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 345-352. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-345-352


УДК 669.187.28

РАФИНИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ШЛАКОВ ПО ПЕРИОДАМ ПЛАВКИ В ДСП-135 С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ НАСЫЩЕНИЯ ОКСИДОМ МАГНИЯ

А. А. БАБЕНКО1, д-р техн. наук, главный научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов, babenko251@gmail.ru; М. В. УШАКОВ2, начальник подготовки производства; Л. Ю. МИХАЙЛОВА1, канд. техн. наук, научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов ( 1 Институт металлургии Уральского отделения РАН, Россия, г. Екатеринбург; 2 ПАО “Северский трубный завод”, Россия, г. Полевской)

Аннотация. Для повышения технологических и технико-экономических показателей в электросталеплавильном производстве перспективной является работа современных ДСП под магнезиальными шлаками. Поэтому формирование магнезиальных шлаков, обеспечивающих раннее образование устойчивой шлаковой пены, обладающих низким агрессивным воздействием на огнеупорную футеровку ДСП и сохраняющих высокие рафинирующие свойства, обеспечивающие необходимую степень дефосфорации стали, является актуальной задачей. Целью работы является исследование влияния окисленности, основности и степени насыщения шлаков ДСП-135 оксидом магния на их рафинирующие свойства. В процессе исследования использовали промышленные высокомагнезиальные шлаки, формируемые в восстановительный и окислительный периоды плавки в ДСП-135. Рафинирующие свойства высокомагнезиальных шлаков оценивали по равновесной концентрации фосфора под шлаками изучаемой оксидной системы, полноте протекания реакции окисления фосфора по периодам плавки в ДСП и изменению фактического содержания фосфора в металле за время окислительного периода плавки. Для расчета равновесного содержания фосфора под магнезиальными шлаками применялся известный метод расчета с использованием модели В.А. Кожеурова, адаптированной к реальной оксидной системе. Установлено, что формирование шлаков окислительного периода основностью 1,9 и более в области, стремящейся к их насыщению оксидом магния, обеспечивает развитие процесса дефосфорации металла. При основности менее 1,9 не обеспечивается развитие процесса дефосфорации металла, а наблюдается процесс восстановления фосфора из шлака в металл и, как следствие, увеличение его концентрации по сравнению с фосфором в металле периода плавления в среднем на 0,0005 %. При основности шлаков окислительного периода 1,9 и более процесс рефосфорации металла практически не наблюдается и содержание фосфора в металле сохраняется на уровне его концентрации в металле периода плавления. Рекомендовано для сохранения высоких рафинирующих свойств формировать магнезиальные шлаки в период плавления и окислительный период в области, стремящейся к насыщению оксидом магния, с основностью не ниже 1,9.

Ключевые слова: электросталеплавильное производство, дефосфорация стали, основность шлаков,магнезиальные шлаки, концентрация насыщения шлаков MgO,равновесное содержание фосфора в металле, полнота протекания реакции окисления фосфора.

Ссылка для цитирования: Бабенко А.А., Ушаков М.В., Михайлова Л.Ю. Рафинирующие свойства магнезиальных шлаков по периодам плавки в ДСП-135 с различной степенью насыщения оксидом магния // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 4. С. 353-358.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-353-358

REFINING PROPERTIES OF MAGNESIA SLAGS BY HEAT PERIODS IN EAF ДСП-135 WITH VARIOUS DEGREE OF SATURATION BY MAGNESIUM OXIDE

А. А. BABENKO1, HD (Tech.), Chief Res. Ass., Lab. of Steels and Ferroalloys, babenko251@gmail.ru; M. V. USHAKOV2, Head of Production Preparation Dpt.; L. YU. MIKHAILOVA1, PhD (Tech.), Res. Ass., Lab. of Steels and Ferroalloys ( 1 Institute of Metallurgy, Ural branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Ekaterinburg; 2 PJSC “Severskii Pipe manufacturing plant”, Russia, Polevskoi)

 

Abstract.To increase technological, technical and economical parameters in electric steelmaking, operation of modern EAFs under magnesia slags is a perspective way. Therefore, forming the magnesia slags, ensuring early formation of a stable refining slag foam, is an actuals task. The slag foam must have not only high refining properties, ensuring necessary degree of steel desulphurization, but also have low aggressive impact on refractory lining of EAF. The aim of the work was the study of influence of slags oxidation, basicity and saturation degree by magnesium oxide on their refining properties in EAF ДСП-135. In the process of the stud, industrial high-magnesia slags were used, formed in reducing and oxidizing periods of heat running in EAF ДСП-135. The refining properties of high-magnesia slags were evaluated by equilibrium phosphor concentration under slags of the investigated oxide system, completeness of phosphor oxidation reaction progress by periods of heat in the EAF and by variation of actual phosphor content in metal during oxidation period of heat. To calculate the equilibrium phosphor content under magnesia slags, the known calculation method was used with application of V.A. Kozheurov’ model, adapted to real oxide system. It was determined, that the forming of slags of oxidizing period with basicity of 1.9 and higher in the area, tending to their saturation by magnesium oxide, ensures the metal dephosphorization process development. At the basicity less 1.9, the development of metal dephosphorization process does not take place, and phosphor reduction process from slag in the metal is observed, resulting in an increase of its concentration, comparing with phosphor in the metal of melting period in average by 0.0005%. At the basicity of slags of oxidizing period 1.9 and higher, the process of the metal rephosphorization practically is not observed and phosphor content in the metal is at the level of its concentration in the metal of melting period. To keep high refining properties it was recommended to form the magnesia slags within the melting period and oxidizing period in the area tending to saturation by magnesium oxide with the basicity not lower 1.9.

Key words:electric steel making, steel dephosphorization, slags basicity, magnesia slags, concentration of slags saturation by MgO, equilibrium phosphor content in metal, completeness of phosphor oxidation reaction progress.

For citation:Babenko A.A., Ushakov M.V., Mikhailova L.Yu. Refining properties of magnesia slags by heat periods in EAF ДСП-135 with various degree of saturation by magnesium oxide. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 353-358. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-353-358


УДК 669.168.3

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ СИСТЕМЫ FeNiCrС

О. В. ЗАЯКИН, д-р техн. наук, заведующий лабораторией стали и ферросплавов, zferro@mail.ru; В. И. ЖУЧКОВ, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов; Д. С. РЕНЁВ, младший научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов (Институт металлургии Уральского отделения РАН, Россия, г. Екатеринбург)

Аннотация. Из бедных отечественных окисленных никелевых и хромовых руд невозможно получение стандартных марок ферросплавов по существующим технологическим схемам. Перспективным направлением использования бедного минерального сырья является получение новых видов ферросплавов, в том числе комплексных сплавов системы Fe–Ni–Cr–С. Одним из факторов, сдерживающих массовое производство и потребление новых видов ферросплавов на металлургических предприятиях, является отсутствие сведений о физико-химических характеристиках этих сплавов. В связи с этим в данной работе изучены основные физико-химические свойства новых хромоникелевых ферросплавов. Выплавлены экспериментальные образцы, содержащие, %: 0,2–21 % Ni, 0,5–55 % Cr, ~2 % С, остальное — железо и примеси. Термогравиметрическим методом изучены температуры начала кристаллизации, пикнометрическим методом определены плотности сплавов системы Fe–Ni–Cr–С в зависимости от концентрации хрома и никеля. Показано, что ввод никеля в рассматриваемые сплавы приводит к стабильному снижению их температур кристаллизации. Комплексные хромоникелевые ферросплавы, содержащие 0,2–21 % Ni, 0,5–46 % Cr, относятся к категории легкоплавких сплавов и обладают рациональными значениями (1320–1400 °С) температур кристаллизации с точки зрения их применения для обработки стали в ковше. Дальнейшее увеличение концентрации хрома приводит к нежелательному росту температур кристаллизации сплавов и переводу их в категорию тугоплавких. Все рассмотренные образцы по плотности относятся к группе тяжелых сплавов. Для достижения оптимальных значений плотности ферросплавов (5000–7000 кг/м3) необходим ввод в их состав элементов, характеризующихся значительно более низкими показателями плотности, например кремния.

Ключевые слова: окисленные никелевые и хромовые руды, комплексные никелевые ферросплавы, температура кристаллизации сплавов, оптимальное значение плотности ферросплавов.

Ссылка для цитирования: Заякин О.В., Жучков В.И., Ренёв Д.С. Физико-химические свойства ферросплавов системы Fe–Ni–Cr–С // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 4. С. 359-364.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-359-364

PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF FeNiCrСSYSTEM FERROALLOYS

O. V. ZAYAKIN, HD (Tech.), Head of Lab. of Steel and Ferroalloys, zferro@mail.ru; V. I. ZHUCHKOV, HD (Tech.), Prof., Senior Res. Ass., Lab. of Steel and Ferroalloys; D. S. RENEV, Junior Res. Ass., Lab. of Steel and Ferroalloys (Institute of Metallurgy, Ural branch of RAN, Russia, Ekaterinburg)

Abstract.Poor domestic oxidized nickel and chrome ores make it impossible to obtain of them standard ferroalloy grades using existing technologies. Obtaining new types of ferroalloys, including complex alloys of Fe–Ni–Cr–Сsystem, is a perspective way to use the poor mineral raw materials. One of the factors restraining a mass production and consumption of new types of ferroalloys at steel-works, is absence of information about physical and chemical characteristics of the alloys. In view of this, basic physical and chemical properties of new chrome-nickel ferroalloys were studied. Experimental samples of complex nickel-based ferroalloys were smelted, containing 0.2–21% of Ni; 0.5–55 % of Cr, ~2 % of Сand the balance – iron and impurities. Using thermogravimetric method, temperature of crystallization commencement was studied; using pycnometer, Fe–Ni–Cr–Сsystem alloys density was measured depending on chrome and nickel concentration. It was shown that input of nickel in the alloys results in stable decreasing of their crystallization temperatures. The complex chrome-nickel ferroalloys, containing 0.2–21 % of Ni, 0.5–46 % of Cr are related to low-melting alloys and have rational values (1320–1400°C) of crystallization temperatures from the point of view of their application for steel ladle treatment. Further increase of chrome concentration results in non-desirable increase of the alloys crystallization temperatures and come to category of high-melting alloys. All the studied samples by density are referred to heavy alloys group. To reach optimal values of ferroalloys density (5000–7000 kg/m3) it is necessary to add to their composition elements with low values of density, for example, silicon.

Key words:oxidized nickel and chrome ores, complex nickel-based ferroalloys, alloys crystallization temperature, optimal value of ferroalloys density.

For citation:Zayakin O.V., Zhuchkov B.I., Renev D.S. Physical and chemical properties of Fe–Ni–Cr–С system ferroalloys. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 359-364. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-359-364


УДК 536:669.168

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛИКОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ НИКЕЛЯ И ЖЕЛЕЗА ИЗ ОКСИДОВ

В. А. САЛИНА, канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов, valentina_salina@mail.ru; В. И. ЖУЧКОВ, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов; О. В. ЗАЯКИН, д-р техн. наук, заведующий лабораторией стали и ферросплавов (Институт металлургии Уральского отделения РАН, Россия, г. Екатеринбург)

Аннотация. Для производства нержавеющей стали применяют хром- и никельсодержащие ферросплавы. Окисленные никелевые руды восстанавливают карбо- и металлотермическим методами для получения ферроникеля. Изучен процесс восстановления никеля и железа из оксидной системы состава, % (мас.): 1,5 CaO; 53,6 SiO2; 18,4 MgO; 4,8 Al2O3; 20 FeO; 1,5 NiO; 0,05 P2O5; 0,15 SO3 методом термодинамического моделирования. В качестве восстановителя использовали железосодержащий сплав с содержанием кремния от 5 до 65 %, расход которого рассчитан по стехиометрии на полное восстановление никеля и железа. Термодинамическое моделирование проведено с применением программного комплекса HSCChemistry6.12, разработанного компанией Outokumpu, Финляндия. Расчеты выполнены с применением подпрограммы EquilibriumCompositionsпри давлении газовой фазы 1 атм, содержащей 2,24 м3 N2. Результаты моделирования показали термодинамическую возможность восстановления никеля и железа из системы CaO–SiO2–MgO–Al2O3–FeO–NiOкремнием ферросилиция. Установлено, что повышение концентрации кремния в ферросилиции [Si]ФС с 5 до 65 % повышает содержание никеля в сплаве [Ni] с 1,24 до 6,55 % при t= 1500 °С, увеличивает степень восстановления железа ηFeс 88,8 до 91,4 %, а степень восстановления никеля ηNiпрактически не меняется — 99,8–99,7 %. Рассчитаны значения энергии Гиббса реакций ?rGo(T) восстановления NiOи FeOкремнием при температурах 1500, 1600 и 1700 °С с применением подпрограммы ReactionEquations. Изучена зависимость степени полезного использования кремния φSiот температуры при различной концентрации кремния в ферросилиции. Наибольшее значение φSi, равное 94,5 %, получено при t= 1500 °С и ФС65, а наименьшее 89,4 % — при t= 1700 °С и ФС5. Получены результаты термодинамического моделирования процесса восстановления NiOжелезом (0 % Si) при прочих равных условиях. Рассчитаны степень восстановления никеля ηNi= 56,6 % и железа ηFe= 0,68 % при расходе восстановителя по стехиометрии. При увеличении расхода восстановителя — железа в 1,5 раза степень восстановления никеля ηNiсоставит 80,6 %, а железа — 2,13 %. Химический состав сплава, % (мас.): 1,24–6,55 Ni; 98,3–91,7 Fe; 0,35–1,28 Si; 0,063–0,334 S; 0,023–0,122 P. Результаты моделирования могут быть использованы для разработки технологии получения Fe–Si–Niиз окисленной никелевой руды силикотермическим способом.

Ключевые слова:оксидная система, восстановитель, термодинамическое моделирование, силикотермия, степень восстановления, температура, химический состав.

Ссылка для цитирования: Салина В.А., Жучков В.И., Заякин О.В. Термодинамическое моделирование силикотермического процесса восстановления никеля и железа из оксидов // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 4. С. 365-371.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-365-371

THERMODYNAMIC SIMULATION OF SILICOTHERMAL PROCESS OF NICKEL AND IRON REDUCTION FROM OXIDES

V. A. SALINA, PhD (Tech.), Senior Res. Ass., Lab. of Steels and Alloys, valentina_salina@mail.ru; V. I. ZHUCHKOV, HD (Tech.), Prof., Chief Res. Ass., Lab. of Steels and Alloys; O. V. ZAYAKIN, HD (Tech.), Head of Lab. of Steels and Alloys (Institute of Metallurgy, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Russia, Ekaterinburg)

Abstract.For stainless steel production, chromium and nickel-containing ferroalloys are used. Oxidized nickel ores are reduced by carbo- and metal-thermic methods for obtaining ferronickel. The nickel and iron reduction process from oxide system studied by method of thermodynamic simulation. The system composition was as follows, %: 1.5 CaO; 53.6 SiO2; 18.4 MgO; 4.8 Al2O3; 20 FeO; 1.5 NiO; 0.05 P2O5; 0.15 SO3. As the reducing agent the composition of the iron-containing alloy with a silicon content of from 5 to 65% was used. The flow rate was calculated by stoichiometry for the full reduction of Ni and Fe. The HSC Chemistry 6.12 software package developed by Outokumpu (Finland) was used for the thermodynamic simulation. The chemical compounds Ni3Si and Ni5Si2 were added into the database. The calculation was accomplished by application the “Equilibrium Compositions” subroutine at a gas pressure of 1 atm, containing 2.24 m3 of N2. The simulation results indicate the thermodynamic possibility of nickel and iron reduction from the CaO–SiO2–MgO–Al2O3–FeO–NiO system by silicon of ferrosilicon. It was found that increasing the silicon concentration in [Si]FeSi ferrosilicon from 5 to 65% results in increasing the nickel content in the [Ni] alloy from 1.24 to 6.55% at t = 1500°C, increasing the degree of iron reduction ηFefrom 88.8 to 91.4%, and nickel ηNiremaining almost unchanged, in the amount 99.8–99.7%. The Gibbs energy of the reactions ?rGo(T) of NiO and FeO reduction by silicon was calculated at temperatures of 1500, 1600 and 1700°C using the “Reaction Equations” subroutine. The change in the degree of silicon helpful usage φSion the temperature at various Si concentrations in ferrosilicon was studied. The highest value of φSiof 94.5% was obtained at t = 1500°C and FeSi65, and the lowest of 89.4% at t = 1700°C and FeSi5. The TM results of the NiO reduction process with iron (at 0% Si) were obtained at other factors being equal. The degrees of nickel reduction ηNii of 56.6% and iron ηFeof 0.68% were calculated at consumption of the reducing agent by stoichiometry. The degree of nickel reduction ηNi was 80.6% and iron –2.13% at the increase of the consumption of the reducing agent – iron –1.5 times. The chemical composition of the alloy was as follows, %: 1.24–6.55 Ni; 98.3–91.7 Fe; 0.35-1.28 Si; 0.063–0.334 S; 0.023–0.122 P. The results of simulation can be used for elaborating a technology of Fe-Si-Ni production from oxidized nickel ore by silicothermic method.

Key words:oxide system, reducing agent, thermodynamic simulation, silicothermy, degree of reduction, temperature, chemical composition.

For citation:Salina V.A., Zhuchkov V.I., Zayakin O.V. Thermodynamic simulation of silicothermal process of nickel and iron reduction from oxides. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 365-371. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-365-371


УДК 669.15-194.56:620.186

ВЛИЯНИЕ МОРФОЛОГИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА РАЗРУШЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ СТАЛИ 04Х20Н6Г11М2АФБ

Л. А. СМИРНОВ1, д-р техн. наук, академик РАН, главный научный сотрудник; С. П. БУРМАСОВ2, канд. техн. наук, академик; С. В. БЕЛИКОВ3, канд. техн. наук, доцент, s.v.belikov@urfu.ru; А. Ю. ЖИЛЯКОВ3, канд. техн. наук, доцент; А. С. ОРЫЩЕНКО4, член-корреспондент РАН, генеральный директор; Г. Ю. КАЛИНИН4, д-р техн. наук, доцент, начальник отдела; И. В. СОЛОВЬЕВ3, аспирант; М. Е. ЖИТЛУХИНА3, студент ( 1 Институт металлургии Уральского отделения, Россия, г. Екатеринбург; 2 Российская инженерная академия, Россия, г. Екатеринбург; 3 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Россия, г. Екатеринбург; 4НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”, Россия, г. Санкт-Петербург)

Аннотация. Легирование азотом придает стали высокую прочность, вязкость, коррозионную стойкость и позволяет экономить дорогостоящие легирующие элементы. В результате проведенных в последние десятилетия теоретических и экспериментальных исследований в целом решены проблемы оптимизации состава, пластической обработки и термомеханического упрочнения при создании новых перспективных высокопрочных коррозионностойких сталей, в частности стали 04Х20Н6Г11М2АФБ. Хорошо изучены вопросы комплексного упрочнения азотсодержащей толстолистовой стали указанного состава. Изучено влияние на механические и коррозионные свойства зеренной и субзеренной структуры металла, рекристаллизации, морфологии вторичных фаз, их состава и др. Однако практически нет работ, посвященных изучению морфологии, химического состава, плотности распределения сульфидных и оксидных неметаллических включений, оценке их влияния на деформируемость и свойства высокопрочных азотистых сталей, в том числе в Z-направлении. Целью настоящей работы является выявление зависимости характера разрушения стали при разрыве от типа и морфологии неметаллических включений. Выполнено исследование морфологии, химического состава, плотности распределения сульфидных и оксидных неметаллических включений, оценено их влияние на свойства горячекатаного листового проката экспериментальной высокопрочной азотистой стали 04Х20Н6Г11М2АФБ. Установлено, что неметаллические включения оксидов, сульфидов и нитридов могут располагаться в плоскости, параллельной Z-направлению, как равномерно, так и образовывать строчки, причем одна строчка может состоять из частиц различных типов. Относительно низкий уровень пластичности в Z-направлении обусловлен как общей загрязненностью металла оксидными включениями, так и строчечной морфологией скоплений неметаллических включенийразличных типов. Показано, что при относительно небольшой плотности строчек неметаллических включенийосновную роль в снижении пластичности в Z-направлении играет их протяженность. Если же строчечных скоплений много, то ведущую роль начинает играть расстояние между ними.

Ключевые слова: легирование стали азотом, высокопрочная азотистая сталь 04Х20Н6Г11М2АФБ, загрязненность неметаллическими включениями, сульфидные и оксидные неметаллические включения,морфология неметаллических включений,механические свойства стали.

Ссылка для цитирования: Смирнов Л.А., Бурмасов С.П., Беликов С.В., Жиляков А.Ю., Орыщенко А.С., Калинин Г.Ю., Соловьев И.В., Житлухина М.Е. Влияние морфологии неметаллических включений на разрушение перспективной высокопрочной коррозионностойкой стали 04Х20Н6Г11М2АФБ // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 4. С. 372-381.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-372-381

EFFECT OF NONMETALLIC INCLUSIONS MORPHOLOGY ON DESTRUCTION OF A PERSPECTIVE HIGH STRENGTH CORROSION-RESISTANT STEEL 04Х20Н6Г11М2АФБ

L. A. SMIRNOV1, HD (Tech.), Academician of RAN, Chief Res. Ass.; S. P. BURMASOV2, PhD (Tech.), Academician; S. V. BELIKOV3, PhD (Tech.), Prof. Ass., s.v.belikov@urfu.ru; А. YU. ZHILYAKOV3, PhD (Tech.), Prof. Ass.; А. S. ORYSHCHENKO4, corresponding member of RAN, General Director; G. YU. KALININ4, H.D. (Tech.), Head of Dpt.;  I. V. SOLOV’EV3, postgraduate; М. Е. ZHITLUKHINA3, student  ( 1 Institute of Metallurgy, Ural branch of RAN, Russia, Ekaterinburg; 2 Russian Engineering Academy, Russia, Ekaterinburg; 3 Ural Federal University after the First President of Russia B.N. El’tsin, Russia, Ekaterinburg; 4 NIZ “Kurchatov Institute” – CNII KM “Prometej”, Russia, Sankt-Peterburg)

Abstract.Alloying by nitrogen imparts to a steel high strength, viscosity, corrosion resistance and enables to save expensive alloying elements. As a result of theoretical and experimental studies carried out last decades, the problems of composition optimization, plastic deformation and thermomechanical treatment were solved as a whole. The solutions were used at elaboration of new perspective high strength corrosion-resistant steels, in particular, of steel 04Х20Н6Г11М2АФБ. The items of comprehensive hardening of nitrogen-bearing steel of the mentioned composition for plates production were studied quite well. Effect of grain and sub-grain metal structure, recrystallization, morphology of secondary phases, their composition and other factors on mechanical and corrosion properties of the steel were studied earlier. However, there are practically no studies dealing with morphology, chemical composition, sulphide and oxide nonmetallic inclusions distribution, evaluation of their influence on deformability and properties of high strength nitrogen-bearing steels, including properties in Z-direction. The aim of this study was revelation of dependence of the steel destruction character at rupture on the type and morphology of nonmetallic inclusions. Study of morphology, chemical composition, sulphide and oxide nonmetallic inclusions distribution density was carried out, as well as evaluation of their influence on properties of hot-rolled sheet, made of experiment high strength steel 04Х20Н6Г11М2АФБ. It was determined, that nonmetallic inclusions of oxides, sulphides and nitrides can locate in a plane, parallel to Z-direction in both ways: evenly and forming stitches, at that one stitch can contain particles of various types. Comparatively low level of plasticity in Z-direction is stipulated both by general contamination of the metal by oxide inclusions and by stitch morphology of accumulation of nonmetallic inclusions of various types. It was shown, that at comparatively low density of nonmetallic inclusions stitches, their length plays the main role in the plasticity decrease in Z direction. In case of many stitch accumulations, the distance between them begins to play the leading role.

Key words: steel alloying by nitrogen, high strength nitrogen-bearing steel 04Х20Н6Г11М2АФБ, contamination by nonmetallic inclusions, sulphide and oxide nonmetallic inclusions, morphology of nonmetallic inclusions, mechanical properties of steel.

For citation:Smirnov L.A., Burmasov S.P., Belikov S.V., Zhilyakov A.Yu., Oryshchenko A.S., Kalinin G.Yu., Solov’ev I.V., Zhitlukhina M.E. Effect of nonmetallic inclusions morphology on destruction of a perspective high strength corrosion-resistant steel 04Х20Н6Г11М2АФБ. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 372-381. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-372-381


УДК 620.175

АПРОБАЦИЯ НОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА КРУЧЕНИЕ

А. А. БОГАТОВ1, д-р техн. наук, профессор кафедры обработки металлов давлением; Д. Л. ШВАРЦ1, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой обработки металлов давлением; С. Н. ЛЕЖНЕВ2, канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры “Металлургия и горное дело”; А. О. ТОЛКУШКИН1, аспирант кафедры обработки металлов давлением, a.o.tolkushkin@urfu.ru ( 1 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Россия, г. Екатеринбург; 2 Рудненский индустриальный институт, Казахстан, г. Рудный)

Аннотация. Важную роль в процессе контроля качества металлопродукции играет оборудование для определения механических и эксплуатационных характеристик исследуемых материалов. Одним из методов определения механических характеристик материалов является способ испытания цилиндрических образцов на кручение. Имеющееся в настоящее время на рынке России и Казахстана оборудование для проведения испытаний на кручение в большинстве случаев произведено за пределами стран, входящих в состав ЕврАзЭС. В связи с этим актуальной является задача разработки и конструирования отечественных аналогов испытательного оборудования на кручение. Представлены описание и технические характеристики стенда для механического испытания материалов на кручение, сопротивление деформации и пластичности, для исследования процессов упрочнения и разупрочнения, разработанного на кафедре обработки металлов давлением Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. Показаны результаты опробования нового оборудования для испытания цилиндрических образцов на однонаправленное и знакопеременное кручение. Для проведения эксперимента было изготовлено девять образцов предварительно отобранного на основе моделирования вида, которые испытывали при различных схемах деформации: три образца — при однонаправленном кручении со скоростью закручивания активного захвата 1, 5 и 10 об/м; три пары образцов — при знакопеременном кручении при двух амплитудах 30 и 60 град. с аналогичными скоростями закручивания активного захвата. В результате испытаний для каждого образца были построены графики крутящего момента, которые показали, что наибольшее влияние на количество циклов деформации до разрушения образца оказывает амплитуда при знакопеременной деформации: чем она ниже, тем большее количество циклов может выдержать образец до разрушения. По результатам проведенной работы была доказана возможность использования стенда для проведения механических испытаний материалов.

Ключевые слова:контроль качества металлопродукции, стенд для механического испытания, однонаправленное и знакопеременное кручение, цилиндрические образцы.

Ссылка для цитирования: Богатов А.А., Шварц Д.Л., Лежнев С.Н., Толкушкин А.О. Апробация нового оборудования для механического испытания материалов на кручение // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 4. С. 382-390

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-382-390

TRIAL OF NEW EQUIPMENT FOR MATERIALS TORSION MECHANICAL TEST

А. А. BOGATOV1, HD (Tech.), Prof., Dpt. of metals forming; D. L. SHVARTS1, HD (Tech.), Prof. Ass., Head of Dpt. of metals forming; S. N. LEZHNEV2, PhD (Tech.), Prof., Dpt. “Metallurgy and Mining”; A. O. TOLKUSHUN1, postgraduate, Dpt. of metals forming, a.o.tolkushkin@urfu.ru ( 1 Ural Federal University after the First President of Russia B.N. El’tsin, Russia, Ekaterinburg; 2 Rudny Industrial Instituite, Kazakhstan, Rudny)

Abstract.The equipment for measuring mechanical and operational characteristics of materials play an important role in the process of metal products quality control. One of the methods of determining of material mechanical characteristics is the method of cylindrical samples torsion tests. The equipment available at present at Russia and Kazakhstan markets for torsion tests is manufactured mainly outside the EvrAzES countries. Therefore, elaboration and designing of domestic analogs of equipment for torsion tests is an actual task. Description and technical characteristics of the testing bench presented, developed at the Department of metals forming of the Ural Federal University after the first President of Russia B.N. El’tsin. The main features of the bench are materials mechanical torsion testing, plasticity and resistance against deformation measuring, study of hardening and softening processes. Results of new equipment trials for cylinder samples tests for unidirectional and alternating torsion presented. For the experiment 9, samples were manufactured, preliminary selected based on the computer simulation of the sample type. The samples were tested at various deformation schemes: three samples – at unidirectional torsion with torsion speed of active grip 1, 5 and 10 r/min, three pairs of samples – at alternating torsion, two amplitudes being 30 and 60 degrees and analog speed of active grip torsion. As a result of the tests, graphs of the torque were built for every sample, which showed, that amplitude at the alternative load has the biggest effect on the number of deformation cycles before a sample destruction: the smaller the amplitude is, the bigger number of cycles the sample can withstand before destruction. Based on the results of work carried out, the possibility of the bench usage for materials testing was proved.

Key words:metal products quality control, bench for mechanical test, unidirectional and alternating torsion, cylindrical samples.

For citation: Bogatov А.А., Shvarts D.L., Lezhnev S.N., Tolkushin A.O. Trial of new equipment for materials torsion mechanical test. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoi i ekonomicheskoi informatsii = Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 2020, vol. 76, no. 4, pp. 382-390. (InRuss.).

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-382-391


УДК 669.187.539.4.66.043.1

ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОСТИ И СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДА БОРА В ШЛАКАХ СИСТЕМЫ CaOSiO2B2O3Al2O3НА РАСТВОРИМОСТЬ ПЕРИКЛАЗОУГЛЕРОДИСТЫХ ОГНЕУПОРОВ

А. А. БАБЕНКО, д-р техн. наук, главный научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов, babenko@gmai1.com; А. Н. СМЕТАННИКОВ, младший научный сотрудниклаборатории стали и ферросплавов; А. Г. УПОЛОВНИКОВА, канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории пирометаллургии цветных металлов (Институт металлургии Уральского отделения РАН, Россия, г. Екатеринбург)

Аннотация. Для обеспечения низкого содержания серы в стали осуществляется ее внепечная десульфурация в сталеразливочных ковшах. При формировании жидкоподвижных высокоосновных шлаков с высокими рафинирующими свойствами взамен плавикового шпата часто используется оксид бора, воздействие которого на стойкость огнеупорной футеровки сталеразливочных ковшей изучено недостаточно и требует детальных теоретических и экспериментальных исследований. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния оксида бора и основности шлаков системы CaO–SiO2–B2O3–Al2O3 на растворимость периклазоуглеродистых огнеупоров. Исследования выполнены с использованием симплекс-решетчатого метода планирования. Результаты математического моделирования представлены в виде диаграммы состав – свойство (растворимость периклазоуглеродистого огнеупора). Анализ приведенных на диаграмме экспериментальных данных позволил получить новые сведения о влиянии основности и содержания оксида бора в шлаках системы CaО–SiО2–В2О3, содержащих 15 % Al2O3, на растворимость периклазоуглеродистых огнеупоров. Установлено, что шлаки, формируемые в области основности 2–3, содержащие 4–6 % В2О3, достаточно агрессивно воздействуют на периклазоуглеродистые огнеупоры. Степень износа огнеупорного образца меняется в пределах от 20 до 40 %. Снижение содержания В2О3 в шлаке до 1–4 % при той же основности сопровождается снижением степени износа периклазоуглеродистого огнеупора до уровня не более 30 %. Шлаки основностью 3–4, содержащие 1–4 % B2O3, характеризуются относительно низким агрессивным воздействием шлака на периклазоуглеродистый огнеупор. Степень его износа снижается до 8–12 % и практически не достигает 15 %. Смещение шлаков в область повышенной до 5 основности не приводит к существенному сокращению агрессивного воздействия шлака на огнеупор. Степень износа огнеупорного образца изменяется в пределах 6–10 % при содержании 1–4 % В2О3 и увеличивается до 12 % при 4–6 % В2О3.

Ключевые слова:внепечная десульфурация стали, синтетический шлак, рафинирующие свойства шлака, воздействие оксида бора на износ периклазоуглеродистых огнеупоров, диаграмма состав – свойство.

Ссылка для цитирования: Бабенко А.А., Сметанников А.Н., Уполовникова А.Г. Влияние основности и содержания оксида бора в шлаках системы CaO–SiO2–B2O3–Al2O3 на растворимость периклазоуглеродистых огнеупоров // Черная металлургия. Бюллетеньнаучно-техническойиэкономическойинформации. 2020. Т. 76. № 4. С. 390-395.

Doi:10.32339/0135-5910-2020-4-390-395

INFLUENCE OF BASICITY AND BORON OXIDE CONTENT IN SLAGS OF CaOSiO2B2O3Al2O3 SYSTEM ON SOLUBILITY OF PERICLASE-CARBON REFRACTORIES

А. А. BABENKO, HD (Tech.), Sen. Res. Ass., Lab. of Steel and Ferroalloys,babenko251@gmail.ru; A. N. SMETANNIKOV, Jun. Res. Ass., Lab. of Steel and Ferroalloys; A. G. UPOLOVNIKOVA, PhD (Tech.), Sen. Res. Ass., Lab. of Pyrometallurgy of Nonferrous Metals  (Institute of Metallurgy, Ural Branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Ekaterinburg)

Abstract. To ensure a low content of sulfur in steel, desulphurization of it in steel ladles is used. To form liquid-movable high-basicity slags with high refining properties, boron oxide is often used instead of fluorspar, the effect of which on the resistance of the refractory lining of steel ladles has not been sufficiently studied and requires detailed theoretical and experimental studies. Results of experimental studies of the influence of the basicity and content of boron oxide in the slags of the CaO–SiO2–B2O3–Al2O3 system on periclase-carbon refractories solubility presented. The studies were carried out using the simplex-lattice planning method. The results of mathematical modeling are presented in the form of a composition-property diagram (solubility of periclase-carbon refractories). Analysis of the experimental data shown in the diagram provided new information about the influence of basicity and boron oxide content in the slags of the CaО–SiO2–B2O3 system containing 15% Al2O3 on the solubility of periclase-carbon refractories. It was found that slags formed in the basicity region 2–3, containing 4–6% B2O3, affect quite aggressively the periclase-carbon refractories. The degree of wear of the refractory sample varies within limits from 20 to 40%. A decrease in the content of B2O3 in the slag down to 1–4% with the same basicity is accompanied by a decrease of the wear degree of the periclase-carbon refractory down to 30% max. Slags of basicity 3–4 at 1–4% B2O3 are characterized by a relatively low aggressive slag effect on the periclase-carbon refractory. The wear degree of periclase-carbon refractory is reduced to 8–12% and practically does not reach 15%. The displacement of slags basicity to the area of increased basicity up to 5 does not lead to a significant reduction in the aggressive impact of slag on the refractory. The degree of wear of the refractory sample varies within 6–10% at the content of 1–4%B2O3 and increases to 12% at 4–6 % B2O3.

Keywords:extra-thermal desulphurization of steel, synthetic slag, refining properties of slag, the effect of boron oxide on the wear of periclase-carbon refractories, composition-property diagram.

For citation:Babenko A.A., Smetannikov A.N., Upolovnikova A.G. Influence of basicity and boron oxide content in slags of CaO–SiO2–B2

   


Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия» включен в перечень рецензируемых научных изданий ВАК РФ


Подписка на наши издания
ведется постоянно

Вышел из печати журнал "Бюллетень научно-технической и экономической информации "Черная металлургия" " № 5/2020

Содержание номера можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Вышел из печати журнал "Новости черной металлургии за рубежом" № 6/2017

Содержание номера можно посмотреть ЗДЕСЬ.

 

ОАО "Черметинформация"