Регистрация / Вход
Прислать материал

Оценка поведения бора в доменной плавке

ФИО: Абдулин А.Г., Шинкаренко А.В.

Направление: Металлургия

Научный руководитель: д.т.н., проф. Юсфин Юлиан Семёнович

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Экстракции и рециклинга черных металлов

Академическая группа: ММЧ-13-1, ММЧ-14-1

В настоящее время, в шихту доменных печей (далее ДП) по различным причинам и в составе различных соединений попадают всё новые элементы. Их поведение в процессах либо совсем не изучено, либо известно частично. Одним из таких элементов является бор.

Бор может поступать в шихту ДП как в составе природных источников, примером чего могут служить руды Восточной Сибири, так и в составе вторичных материалов.

Для изучения поведения бора в ДП использовался метод термодинамического моделирования с применением пакета программ «IVTANTERMO», который, задаваясь исходным составом, давлением и интервалом температур, дает полную информацию о системах, содержащих большое количество компонентов.

Стоит отметить, что классический расчёт не учитывает, что система содержит жидкую, газовую и прочие фазы, причем жидких фаз две – чугун и шлак, и при появлении небольшого количества восстановленного бора, он может растворяться в чугуне, а легкоплавкий оксид бора может переходить в шлак.

В тоже время, в соответствии с фазовой диаграммой Fe-B, растворимость бора в железе при 1650 °С составляет 100%, а классический термодинамический расчет показывает, что небольшое количество бора может появляться при восстановлении твердым углеродом уже при 1200°С (см. рисунок 1).

Рисунок 1 – Компьютерная модель восстановления бора

Таким образом, задача сводится к пошаговому методу расчёта, при котором на каждом шаге, после получения равновесного состава, содержащего небольшое количество восстановленного бора, производится его удаление из правой части реакции, считая, что он попадает в расплав или какие-либо другие фазы доменного процесса. В таблице 1 показано, какое количество циклов требуется для полного восстановления бора при заданной температуре, а также затрачиваемое время, с учётом, что длительность каждого шага равна 1 секунде.

T, °С Количество циклов Время, мин
1500 5744 96
1600 1408 23
1700 407 7
1800 136 2

Итак, пошаговое термодинамическое моделирование процесса восстановления бора в условиях доменной плавки позволяет предположить, что бор может присутствовать как в чугуне, так и в шлаке в некотором количестве. Изучение влияния бора на свойства чугуна и шлака является целью дальнейшей работы.