Исследование процесса рафинирования сплавов хрома при помощи газовой и шлаковой обработки
Скачать 308.09 Kb.
|
В седьмой главе рассмотрен вопрос удаления титана из феррохрома. Так как проведенные исследования, описанные ранее, не позволяют удалить титан из расплава, а в настоящее время ряд потребителей товарного феррохрома предъявляют повышенные требования к содержанию титана. К тому же эта тема до недавнего времени абсолютно не изучалась, и какие-либо исследования в этой области отсутствуют. В представляемой работе сделана попытка расчетным путем оценить возможность решения этой проблемы. По программе “TERRA” рассчитан состав газовой фазы, находящейся в равновесии с расплавом, при обработке сплавов хрома хлоридами. В качестве реагентов были рассмотрены следующие хлориды  ,  ,  ,  ,  и  .Наиболее обнадеживающие результаты для удаления титана показали хлориды и .Результаты расчетов обработки расплава феррохрома хлоридами и представлены на рисунке 12.
Как видно из представленных результатов удаление титана из сплава в газовую фазу возможно в виде  .При температуре  процесса 1600 ºС концентрация в газовой фазе составит 0,01487 МПа при использовании и 0,01471 МПа при использовании . Поэтому в качестве приемлемого хлорирующего элемента предложено использовать . Аналогичные расчеты, проведенные с другими хлоридами, такими как , , и которые показали более плохие результаты по удалению титана из феррохрома.Реакция удаления титана в газовую фазу имеет вид:  (8)Константа этой реакции (8) имеет вид:  (9)При  =1,  =1,  =1 и  = 0,015, имеем: (10)Для математического процесса описания процесса детанизации феррохрома определена зависимость концентрации титана в металле от кинетических параметров, которая имеет следующий вид:  (11)Зная расход аргона  =200 см3/мин., найдем время t, необходимое для удаления титана из металла.Получено, что при использовании содержание титана в результате 30 мин обработки достигает порядка 0,042 %, что на 48 % ниже его концентраций при выплавке с хромовой рудой ( = 0,081 %) и на 58 % ниже, чем при обработке шлаком с железной рудой (= 0,1 %). Для того чтобы снизить исходное содержание титана на 40 % необходимо затратить 23 мин при расходе аргона 180 см3/мин и массе металла 180 г.Для подтверждения проведенных расчетов были проведены три серии экспериментов. В первой серии в расплавленный металл (феррохром) в количестве 150 г., заданного состава (см. таблицу 4) с  = 0,084 % при достижении заданной температуре =1600 1610 ºC, сбрасывали контейнер с синтетическим шлаком системы  - - , в количестве 15 г. (10 % от  ) и хлорирующий реагент в количестве 4,5 г. (3 % от ) и продували аргоном  200 см3/мин в вакуумной печи сопротивления с графитовым нагревателем “печи Таммана”.Через заданное количество времени из тигля отбирали пробы металла на химический анализ .С целью увеличения степени удаления титана в металле (  ) и снижения времени  , мин была проведена вторая серия экспериментов, в которой при равных начальных условиях был увеличен расход аргона в два раза – 400 см3/мин.Как и в первом случае наблюдался выброс дыма с последующим интенсивным вспениванием шлака. По всей вероятности, это связано с тем, что половина порции хлорида не успевала раствориться в шлаке и улетала. Для более полного растворения хлорида в шлаке и исключения выброса была предложена подача двумя равными порциями через определенный промежуток времени - третья серия экспериментов с расходом 200 см3/мин.Результаты экспериментов и расчетные зависимости концентрации титана в металле , % и степени удаления титана , % от продолжительности плавки , мин представлены на рисунке 13 и 14.
Согласно предварительным расчетам использование хлорирующего реагента позволяет достичь около 0,035 %  в течение 30 мин., что подтвердилось в проведенном эксперименте – при продувке аргоном, c расходом = 200 см3/мин в течение этого времени достигла 0,035 % при этом составила 58,33 %. Это почти на 65 % ниже, чем показания содержания при выплавке с железной рудой ( = 0,081 %) и на 57 % ниже, чем с хромовой рудой ( = 0,1 %) (см. рисунок 15).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И Выводы 1. Изучены процессы рафинирования жидкого высокоуглеродистого феррохрома путем обработки шлаками системы СaO-SiO2-MgO. При уровнях окисленности системы металл-шлак в пределах  = -12…-14 атм. Такая обработка не приводит к удалению кремния и титана из металлического расплава. При ~ -13,5 атм. наблюдается активное удаление фосфора из металла. Сера всегда удаляется из металла в шлак. Степень десульфурации составляет 60 %.2. Предложен механизм удаления фосфора из расплава феррохрома в газовую фазу в виде летучих оксидов фосфора низшей валентности. Осуществлено математическое описание данного процесса, при котором удаление фосфора проходит по двухстадийной схеме: вначале фосфор переходит из металла в шлак, а затем в газовую фазу в виде летучих соединений типа PO. 3. Оптимальной для развития процесса газовой дефосфорации феррохрома является содержание углерода в металле равное 5,5 %. Это содержание углерода обеспечивает такой уровень окислительно - восстановительного потенциала системы, при котором фосфор, растворенный в шлаковом расплаве, обладает валентностью близкой к нулю, оказывается слабо связанным с расплавом и имеет возможность его покинуть в газовую фазу. При больших или меньших концентрациях углерода в феррохроме фосфор в шлаке находится в сильно связанной с расплавом восстановленной или окисленной форме и в газовую фазу не удаляется. 4. Получены экспериментальные зависимости степени дефосфорации феррохрома при одновременной обработке шлаками системы СaO-SiO2-MgO и аргоном, оксидом углерода или газовой смесью СО-СО2 от количества присадок хромовой и железной руд, расхода газа и продолжительности обработки. Максимальная степень дефосфорации составила 40 % при продолжительности обработки 30 минут. 5. Установлена возможность эффективного удаления титана из феррохрома при обработке расплава металла хлоридами железа. Максимальная достигнутая степень удаления титана из феррохрома составила 70 % при расходе хлорида железа в 3 % от массы металла. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ
БЛАГОДАРНОСТИ Автор выражает благодарность за поддержку, ценные обсуждения, полезные консультации и оказанное содействие по теме диссертации и проведении экспериментов д.т.н. проф. каф. МСиФ НИТУ “МИСиС” Павлову А. В.  1. Программа разработана в Донецком государственном технологическом университете на кафедре “Электрометаллургия” (Украина) авторами Храпко С. А., Пономаренко А. Г. Харченко А. В. и Иноземцевой Е.Н. В настоящее время совместно с кафедрой МСиФ МИСиС (ТУ) разработана модернизированная версия программы под названием “Гиббс”. 2. В программе “TERRA”, созданной в Московском государственном технологическом университете им. Н. Э. Баумана под руководством проф., д.т.н. Трусова Б. Г. реализован метод нахождения состава и свойств произвольных систем в приближении локального термодинамического равновесия. | |||||||||||||||
при расходе аргона 
при расходе аргона 200 и 400 см3/мин; 6. и 8. - расчетная зависимость 
при расходе аргона 200 и 400 см3/мин.
из металла в газовую фазу.
железной руды ;
● и ■ - экспериментальные значения концентрации титана вПохожие:
 | Режим газовой сварки ... | | Реферат Тема: Технология плавки и разливки магниевых сплавов Среди литейщиков, занятых изготовлением отливок из магниевых сплавов, установилась следующая терминология, относящаяся к характеристике... |
 | Исследование механизма выхода из строя внутренней изоляции трансформаторов... | | Исследование теплового состояния титановых сплавов при радиально-сдвиговой... Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес. В. П. Романенко, А. А. Яндимиров, М. А. Волков, Е. Г. Севостьянов. Патент... |
| Реферат Тема «Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов... Тема «Технологические основы процесса сварки металлов и сплавов (её классификация, прогрессивные способы сварки).» | | Отчет о научно-исследовательской работе исследования в области построения... Этап 1 «Анализ и исследование систем управления информационным обменом в сетях обработки данных» |
| Организацию стоматологической помощи населению; вопросы сан обработки,... Подготовить специалиста, владеющего теоретическими знаниями и практическими умениями для организации лечебно-профилактической помощи... | | Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Исследование вопросов... «Исследование вопросов применения новых технологий обработки больших данных в сфере информатизации культуры» |
| Правила оказания первой доврачебной помощи при характерных травмах... Для учащихся по мерам безопасности при занятиях игровыми видами спорта (баскетбол, волейбол, гандбол) 34 | | Стандартов медицинской помощи больным при различных заболеваниях Об утверждении стандарта специализированной медицинской помощи при лепре, активная стадия |
| Учебно-методическое пособие Кемерово 2005 Приведены данные по оказанию медицинской помощи при различных вариантах компрессионной травмы. Изложен перечень оснащения, необходимого... | | Основные сведения из теории сплавов. Диаграммы состояния металлов... Строение и свойства металлов (стр. 45, 49, 50 В. А. Стуканов, стр. 16, 19, 20, 24 В. М. Никифоров) |
| Методические рекомендации дс. В 2 кпв. Первая медицинская помощь... «Первая медицинская помощь при несчастных случаях и травмах» дать необходимый объём знаний и практических навыков при оказании первой... | | Российской федерации Целью освоения дисциплины «Комплексные соединения в экспертизе металлов и сплавов» является изучение строения и свойств координационных... |
| Исследование кариозных полостей с использованием стоматологического зонда Визуальное исследование при патологии полости рта, включая черепно-челюстно-лицевую область | | R. N. Shulgin Методика обнаружения нарушений в информационной среде... Кроме того, в инженерном режиме появляются также возможности определения порядка вычислений при помощи скобок, осуществления побитовых... |
