Новотроицкий филиал ФГАОУ ВО «НИТУ «МИСиС», Новотроицк, Россия:
Е. А. Шевченко, канд . техн. наук, доцент кафедры металлургических технологий и оборудования (МТиО), эл. почта: shevchenkoE.A@yandex.ru

А. Н. Шаповалов, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой МТиО

Е. В. Братковский, канд. техн. наук, доцент кафедры МТиО

В настоящее время производство стали в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) является одним из наиболее эффективных и перспективных способов получения металла заданного химического состава. Повышение стойкости футеровки путем применения новых высококачественных огнеупоров хотя и снижает степень износа футеровки, но требует больших вложений и не позволяет решить проблему эффективной работы футеровки дуговой печи без правильного подбора рациональных параметров шлакового режима. В связи с этим проблема подбора шлакообразующих материалов практически значима и актуальна. Представлены материалы исследований, проведенных в электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) АО «Уральская Сталь». Цель — повышение стойкости и срока службы футеровки дуговых печей в результате разработки научно обоснованных рекомендаций по совершенствованию шлакового режима электроплавки. Для разработки рекомендаций по повышению стойкости футеровки проведен анализ опытных данных о работе ДСП № 2 ЭСПЦ АО «Уральская Сталь» в период опытно-промышленных испытаний магнезиальных шлакообразующих материалов (крупность 10–50 мм) с низким (10–15 %) и высоким (85–90 %) содержанием MgO. Получены экспериментальные данные о влиянии магнийсодержащих добавок на стойкость футеровки дуговой печи. Разработаны рекомендации по оптимизации режима шлакообразования путем подбора шлакообразующих материалов, которые позволяют продлить срок службы футеровки и снизить затраты на производство стали.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по проекту № 11.2054.2017/4.6 в рамках государственного задания на 2017-2019 гг.

1. Бигеев В. А., Столяров А. М., Валиахметов А. Х. Металлургические технологии в высокопроизводительном электросталеплавильном цехе : учеб пособие — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2014. — 308 с.
2. Кудрин В. А., Шишимиров В. А. Технологические процессы производства стали. — Ростов н/Д : Феникс, 2017. — 302 с.
3. Бигеев А. М., Бигеев В. А. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали : учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Магнитогорск : МГТУ, 2000. — 544 с.
4. Кожухов А. А. Развитие научных основ вспенивания сталеплавильных шлаков с целью повышения энерготехнологических показателей производства стали в дуговых сталеплавильных печах : дис. … докт. техн. наук. — Москва, 2015. — 375 с.
5. Некрасов И. В., Шешуков О. Ю., Метелкин А. А., Сивцов А. В., Цымбалист М. М. Обзор исследований по шлаковому режиму электропечей // Сталь. 2016. № 6. С. 28–35.
6. Qi J. L. Study on the Lining Erosion of Deep Reduction Electric Arc Furnace in Smelting Metallized Pellets Process Produced by Vanadium Titanium Magnetite // Applied Mechanics and Materials. 2012. Vol. 217–219. P. 445–448.
7. Qin J., Qi J. L. Analysis on the Refractory Erosion of the Electric Arc Furnace and Study on the Measures of Protecting the Furnace Lining // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 602–604. P. 2082–2086.
8. Kim H. S., Min D. J., Park J. H. Foaming behavior of CaO–SiO₂–FeO–MgO_satd-X (X = Al₂O₃, MnO, P₂O₅, and CaF₂) slags at high temperatures // ISIJ International. 2001. Vol. 41. No. 4. P. 317–324.
9. Некрасов И. В., Шешуков О. Ю., Метелкин А. А., Сивцов А. В., Цымбалист М. М., Егиазарьян Д. К. Обеспечение стабильной вспениваемости электропечных шлаков // Металлург. 2015. № 4. С. 29–32.
10. Khanna R., Rahman M., Leow R., Sahajwalla V. Novel sessile drop software for quantitative estimation of slag foaming in carbon/slag interactions // Metallurgical and Materials Transactions B. 2007. Vol. 38B. P. 719–723.
11. Настюшкина А. В., Костин С. В., Шевченко Е. А., Шевченко А. А. Совершенствование технологии производства стали с целью обеспечения содержания фосфора менее 0,005 % // Теория и технология металлургического производства. 2017. № 4(23). С. 14–17.
12. Ito K., Fruehan R. J. Study on the foaming of CaO–SiO₂–FeO slags: Part I. Foaming parameters and experimental results // Metallurgical Transactions, B. 1989. Vol. 20B. P. 509–514.
13. Гудим Ю. А., Зинуров И. Ю., Киселев А. Д. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технология, материалы : монография. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. — 547 с.
14. Morales R. D., Lopez F., Camacho J. et al. The slag foaming practice in EAF and its infl uence on the steelmaking shop productivity // ISIJ International. 1995. Vol. 35. No. 9. P. 1054–1062.
15. Kapilashrami A., Gornerup M., Lahiri A. et al. Foaming of slags under dynamic conditions // Metallurgical Transactions, B. 2006. Vol. 37B. P. 109–117.
16. Walden K. Improving arc furnace refractory life by dolomite injection // I & SM. 1994. Vol. 21(2). P. 27–36.
17. Зуев М. В., Бабенко А. А., Бурмасов С. П. и др. Комплекс технологических и технических решений снижения энерго- и материалоемкости процесса выплавки стального полупродукта в современных ДСП // Металлург. 2014. № 7. С. 45–49.
18. Соболев В. Ф., Чичко А. А., Чичко А. Н., Маточкин В. А. Физико-химическая модель оптимизации шлакового режима плавки для дуговых сталеплавильных печей // Металлургия машиностроения. 2008. № 3. С. 14–17.
19. Бабенко А. А., Смирнов Л. А., Михайлова Л. Ю., Ушаков М. В., Спирин С. А. Теоретические и технологические особенности выплавки железоуглеродистого расправа в кислородных конвертерах и ДСП под магнезиальными шлаками // Физическая химия и технология в металлургии. Сб. тр., посвященный 60-летию ИМЕТ УрО РАН. Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук. — Челябинск : Южно-Уральское книжное издательство, 2015. С. 234–250.

20. Ушаков М. В., Бабенко А. А., Спирин С. А., Степанов А. И., Кузякин В. Г., Белев А. А. Технология выплавки стали в ДСП-135 ПАО «Северский трубный завод» под магнезиальными шлаками рационального состава // сб. Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР. Тр. науч.-практич. конференции с международным участием и элементами школ молодых ученых. — Екатеринбург : ООО «Медиа-холдинг «Уральский рабочий», 2015. С. 191–195.
21. Ушаков М. В., Бабенко А. А., Кузякин В. Г. и др. Влияние химического и фазового состава магнезиальных шлаков на эффективность их вспенивания в процессе выплавки в ДСП // сб. Современные проблемы электрометаллургии стали. Матер. XVI Междунар. конф. В 2 частях. — Челябинск : Южно-Уральский гос. ун-т, 2015. С. 50–56.
22. Невидимов В. Н., Гребцов В. А., Семков С. С. Совершенствование режима шлакообразования при выплавке стали в условиях ОАО «Металлургический завод им. А. К. Серова» // Черные металлы. 2014. № 11. С. 19–23.
23. Бабенко А. А., Спирин С. А., Ровнушкин В. А. и др. Выплавка стали в ДСП под магнезиальными шлаками рационального состава // Новые технологии и материалы в металлургии : сб. научн. трудов. — Екатеринбург : УрО РАН. 2010. С. 223–227.
24. Турсунов Н. К., Санокулов Э. А., Семин А. Е. Исследование процесса десульфурации конструкционной стали с использованием твердых шлаковых смесей и РЗМ // Черные металлы. 2016. № 4. С. 32–37.
25. Ткачев А. С. Исследование и оценка эффективности применения трубчатых электродов с целью снижения энергетических затрат при выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах малой и средней вместимости : дис. ... канд. техн. наук: // НИТУ «МИСиС», 2016. — 184 с.
26. Возчиков А. П., Демидов К. Н., Борисова Т. В. и др. Применение высокомагнезиального флюса ФЛЮМАГ в сталеплавильном производстве // Сталь. 2017. № 4. С. 16–20.