МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ
ФАКУЛЬТЕТ Металургійний
КАФЕДРА МЧМ
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА магістра
на тему: Дослідження причин підвіщення концентрації Сірки в феросилікомарганцю та розробка способів її зниженя
спеціальність Металургія чорних металів
Виконавець Бойко М.В.
Керівник роботи доц. Сиваченко В.М.
Розглянуто на засіданні кафедри МЧМ
Рекомендовано до ЗАХИСТУ в ДЕК
Протокол № ____ від_____
Завідувач кафедрою
Воденнiков С.А.
Запоріжжя
Реферат
Магістерська робота містить 58 стор, 17 рис., 16 табл., 36 джерел.
Об'єкт дослідження - поведінку сірки при виплавці силікомарганцю.
Мета роботи полягала в виявленні причин підвищення вмісту сірки в силікомарганцю для обгрунтування необхідності підвищення регламентируемого межі масової її частки в розроблювальних ДСТУ на марганцеві сплави.
Методика досліджень полягала у використанні мікрорентгеноструктурного і петрографічного аналізів досвідчених плавок силікомарганцю, математичної статистики, термодинамічних методів розрахунку рівноваг металургійних реакцій.
Вивчено особливості балансів сірки і титану, їх розподіл у продукти плавки. Сірка вноситься переважно коксом 85-90% з урахуванням його витрати при агломерації сировини і на 95% переходить у шлак. Основна маса титану надходить з рудними матеріалами. Коксом вноситься близько 13-15%.
Виявлено структуру переходу сірки в силікомарганець у вигляді комплексної сполуки сульфіду марганцю з карбідом титану.
На базі термодинамічних розрахунків та результатів досліджень запропоновано механізм переходу сірки в силікомарганець, що полягає в одночасному відновленні титанату марганцю Mn 2 TiO 4 .
Розроблено рекомендації для пониження сірки в силікомарганцю.
силікомарганець, СІРКА, ТИТАН, ПЕРЕХІД В СПЛАВ, ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК, МЕХАНІЗМ, качетва, ШЛЯХИ ПОКРАЩЕННЯ.
Зміст
Введення
1. Загальні технологічні особливості отримання феросилікомарганцю в рудовідновних печах
1.1 Характеристика шихтових матеріалів
1.1.1 Марганцева руда і концентрати
1.1.2 Відновлювачі
1.1.3 Кварцит
1.2 Печі для виробництва феросилікомарганцю
1.3 Технологія виробництва феросилікомарганцю
1.3.1 Сортамент
1.3.2 Технологічні особливості виплавки силікомарганцю
2. Дослідження сульфідних компонентів феросилікомарганцю
2.1 Сірка в структурі сталі та феросплавів
2.1.1 Вплив сірки на властивості сталі та методи її зниження
2.1.2 Деякі особливості сульфідів компонентів силікомарганцю
2.2 Результати експериментальних досліджень
2.3 Рентгеноструктурні дослідження досвідчених сплавів
3. Розробка способу зниження концентрації сірки в силікомарганцю
3.1 Джерела сірки і титану при виплавці силікомарганцю
3.2 Ймовірна модель взаємодії сірки з оксидами
Висновки
Список використаної літератури
Введення
У численних дослідженнях технології виробництва марганцевих феросплавів сере НЕ приділяється серйозної уваги. У кращому випадку можна зустріти матеріальні баланси сірки, оцінки розподілу її між продуктами плавки, вплив на жідкоподвіжность шлаків. Сьогодні не представляється можливим на базі опублікованих результатів досліджень дати однозначну характеристику сполук сірки в сплавах і механізму її переходу в металеву фазу при приелектроплавке.
Обмежена кількість поточних аналізів вмісту сірки в марганцевих сплавах не дозволяє отримати заможних статистичних оцінок впливу якості використовуваних шихтових матеріалів.
Таке ставлення обумовлено тим, що концентрація сірки в масових марганцевих сплавів не перевищує, як правило, 0,02 - 0,03%, незалежно від її коливань в шихтових матеріалах. Крім того, використання зазначених сплавів в якості розкислювачів у виробництві сталі не може істотно вплинути на зміст сірки в ній. Ці зміни можуть відбуватися в межах десятитисячних доль відсотка при збільшенні масової частки сірки в марганцевих сплавах від 0,01 до 0,03%, тобто в три рази.
У виробництві углетерміческіх марганцевих феросплавів основним джерелом сірки є кокс з донецьких вугіль. У загальному балансі сірки на частку цього матеріалу доводиться 85-90%.
Розподіл сірки між продуктами плавки також характеризується переважним переходом в один з них, зокрема за даними [20],%:
Мала частка переходу сірки в сплав обумовлена ​​наступними причинами. Марганець з усіх основних компонентів сплаву (заліза, кремнію, вуглецю) володіє найбільшим спорідненістю до сірці [1]. Утворюється сульфід марганцю має обмежену розчинність в сплаві [2,3]. Унаслідок цієї особливості він асимілюється шаром шлаку (як неметалеве включення) з крапель сплаву, які приелектроплавке опускаються з реакційної зони через шлак на подину.
За петрографічних дослідженням сульфід марганцю в шлаках утворює самостійну фазу з відбивними здібностями, близькими манганозіту.
За термодинамічним характеристикам марганець, що входить в оксиди, карбіди і силіциди, повинен взаємодіяти при технологічних температурах з сульфідами інших елементів, присутніх в металі, з виділенням у самостійну фазу сульфіду марганцю.
Тому просте збільшення маси сірки в шихті не повинно призводити до підвищення ступеня переходу сірки в сплав, незважаючи на розчинність, хоч і обмежену, сульфіду марганцю в ньому. Так, при використанні углистого колчедану на виплавці вуглецевого феромарганцю в промисловій печі [4] ступінь переходу сірки знизилася з 1,15 до 0,45% при збільшенні внесеної сірки шихтою з 8,8 до 47,3 кг на тонну сплаву.
Підвищення вмісту сірки в шлаку з 1,0-1,5 до 3,0-4,0% не призводить до помітного збільшення її в феромарганцю [5].
На підставі наведених особливостей можна зробити висновок, що збільшення сірки в углетерміческіх марганцевих сплавах, тим більше в силікомарганцю, повинно бути пов'язано з концентрацією супутніх елементів.
Основними сульфідообразующімі домішковими елементами силікомарганцю є титан 0,09-0,15%, нікель 0,06-0,08%, хром 0,03-0,07%.
Природно очікувати, що найбільш сильний вплив на вміст сірки в силікомарганцю буде надавати титан. У разі утворення моносульфіда з 0,02-0,03% сірки в силікомарганцю буде пов'язана третя частина міститься в сплаві титану. Решта частки може бути представлена ​​карбідом, оскільки титан володіє найбільшим спорідненістю до углероду з усіх перерахованих елементів силікомарганцю. При повному переході титану в сульфід вміст сірки повинно досягати 0,06-0,10%.
Проведеними мікрорентгеноструктурнимі дослідженнями промислового і досвідченого (з підвищеною сірої) силікомарганцю встановлено, що сірка в сплаві представлена ​​комплексними сполуками з карбідом титану. Через сірку на карбіді формуються сульфіди марганцю.
На базі отриманих результатів, термодинамічного аналізу взаємодій в оксікарбідних системах і літературними даними запропоновано механізм переходу сірки в силікомарганець.
Вивченням динаміки зміни якості марганцевих руд і концентратів на Марганецькому і Орджонікідзевському ГЗК показана тенденція її зниження з природним збільшенням оксидів порожньої породи, в тому числі і титану на одиницю марганцю.
На основі проведених досліджень в проектах ДСТУ на феромарганець і феросилікомарганець збільшений регламентований межа масової частки сірки до 0,03% [6].
1 Загальні технологічні особливості отримання феросилікомарганцю в рудовідновних печах
1.1 Характеристика шихтових матеріалів
1.1.1 Марганцева руда і концентрати
Як і більшість металів,...
