ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова», Институт металлургии, машиностроения и материалообработки, Магнитогорск, Россия:
Ю. А. Колесников, канд. техн. наук, доцент кафедры «Технология металлургии и литейных процессов» (ТМиЛП)

В. А. Бигеев, докт. техн. наук, профессор кафедры ТМиЛП

Д. С. Сергеев, аспирант кафедры ТМиЛП

НПРО «Урал», Озерск, Россия:
И. А. Дудчук, директор по стратегическому развитию и маркетингу, эл. почта: v.bigeev11@yandex.ru

Приведены результаты расчета охлаждающих эффектов различных шихтовых материалов (лома, известняка, сырого доломита и др.) в кислородном конвертере по технологии выплавки стали, проводимой без промежуточного спуска шлака. Особое внимание было уделено рассмотрению возможности применения сидеритовой железной руды Бакальского месторождения Челябинской области в качестве комплексного материала-охладителя флюса для частичной замены металлического лома, а также шлакообразующего материала. Применение этого материала благоприятно влияет на выход жидкого полупродукта и повышение стойкости футеровки сталеплавильных агрегатов. Проведена количественная оценка влияния сидерита на технологические параметры выплавки стали в конвертере в условиях ККЦ ПАО «ММК». Расчет проводился по модернизированной математической модели, созданной в среде Microsoft Excel, в основу которой была положена система балансовых уравнений, решаемых совместно методом итераций. Получены и сравнены охлаждающие эффекты различных твердых материалов конвертерной плавки, определены возможные расходы сидеритовой руды при различной доле чугуна в металлошихте, возможное изменение содержания MgO в шлаке. В опытных плавках в кислородно-конвертерном цехе ПАО «ЧМК» суммарный расход жидкого и твердого чугуна превышал 90 % массы металлошихты. При этом удалось полностью заменить традиционные охладители плавки — окатыши сидеритовой рудой, расход которой на плавку составлял 1,8–4 % массы плавки. Наблюдался ровный ход процесса, успешное шлакообразование, степень дефосфорации на опытных плавках составляла в среднем 89,2 %. Относительная простота и эффективность этого технологического приема позволяют рекомендовать его использование при выплавке стали в конвертерах с повышенной долей чугуна в металлошихте.

Результаты были получены в рамках государственного задания Минобрнауки России № 11.8979.2017/БЧ.

1. Бигеев В. А., Валиахметов А. Х., Йенер Б., Федянин А. Н. Опыт выплавки стали в сверхмощной дуговой печи с повышенным расходом твердого чугуна // Вестник Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова. 2014. № 1(45). С. 15–18.
2. Григорович К. В. Настоящее и будущее технологий производства сталей XXI века // V Международная конференция-школа по химической технологии : сб. тез. докл. сателлитной конференции ХХ Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. 2016. С. 45–47.
3. Леонтьев Л. И., Григорович К. В., Костина М. В. Фундаментальные исследования как основа создания новых материалов и технологий в области металлургии. Часть 1 // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 1. С. 11–22.
4. Бабенко А. А., Смирнов Л. А., Михайлова Л. Ю., Ушаков М. В., Спирин С. А., Сычев А. В. Теоретические и технологические решения повышения стойкости футеровки кислородных конвертеров и современных ДСП // Химия и металлургия комплексной переработки минерального сырья. — Караганда, 2015. С. 226–234.
5. Бигеев В. А., Колесников Ю. А., Сергеев Д. С. Состояние и перспективы использования сидеритовых руд Бакальского месторождения в черной металлургии // Теория и технология металлургического производства : межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В. А. Бигеева. — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та, 2013. Вып. 1(13). С. 4–8.
6. Колесников Ю. А., Бигеев В. А., Сергеев Д. С. Расчет технологических параметров выплавки стали в конвертере с использованием различных охладителей // Теория и технология металлургического производства : межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В. А. Бигеева. — Магнитогорск : Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та, 2014. Вып. 2(15). С. 45 — 46.
7. Колокольцев В. М., Бигеев В. А., Клочковский С. П., Смирнов А. Н., Бессмертных А. С. Применение методов пиро- и гидрометаллургии для переработки сидеритовых руд // Горный журнал. 2012. № S3. С. 22–24.
8. Савченко И. А., Смирнов А. Н., Турчин М. Ю. Подготовка высокомагнезиальных сидеритов бакальского рудного поля к металлургическому производству методами пиро- и гидрометаллургии // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Серия: Металлургия. 2016. Т. 16. № 3. С. 63–69.
9. Юрьев Б. П., Шацилло В. В., Меламуд С. Г. Методика определения расхода твердого топлива на обжиг сидеритовых руд в различных газовых средах // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2008. № 2. С. 8–11.
10. Klochkovskii S., Smirnov A. The principles of processing siderite ores with a high magnesium oxide content // Diff usion and Defect Data. Pt A Defect and Diff usion Forum. 2012. Т. 326–328. P. 111–114.
11. Yur’ev B. P., Zhunev A. G. Particularities in sintering of bakal’skie siderite ores // Shuiyun Gongcheng. 1998. № 10. P. 5–10.
12. Smirnov A. N., Abdrakhmanov R. N., Turchin M. Y. Possibilities of a thermomechanical method for enriching magnesia-bearing raw materials to obtain quality magnesia // Refractories and Industrial Ceramics. 2016. Т. 57. No. 2. P. 121–124.

13. Klochkovskii S., Smirnov A., Shabalina U. Thermodynamic and kinetic study of leaching magnesia from natural magnesites by carbon dioxide // Diffusion and Defect Data. Pt A Defect and Diffusion Forum. 2011. Т. 309–310. P. 261–264.
14. Барон Н. М. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. — Москва, 2010. (Изд. 12-е). — 200 с.
15. Бигеев В. А., Колесников Ю. А., Сергеев Д. С. Модель управления конвертерной плавкой стали // Приложение математики в экономических и технических исследованиях: сб. науч. тр. / под. ред. В. С. Мхитаряна. — Магнитогорск : Изд-во ФГБОУ ВО «МГТУ», 2016. С. 283–294.
16. Бигеев А. М., Колесников Ю. А. Основы математического описания и расчеты кислородно-конвертерных процессов. — М. : Металлургия, 1970. — 232 с.
17. Бигеев А. М. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. — М. : Металлургия, 1982. — 160 с.
18. Свид. 2015660834 РФ. Расчет параметров выплавки стали в кислородном конвертере с верхней подачей дутья с использованием различных охладителей / Д. С. Сергеев, В. А. Бигеев, Ю. А. Колесников, И. М. Ячиков. — Опубл. 20.11.2015.
19. Пат. 2608008 РФ. МПК C21C5/28. Способ выплавки стали в кислородном конвертере / Д. С. Сергеев, В. А. Бигеев, Ю. А. Колесников, И. А. Дудчук. — Опубл. 11.01.2017. Б.И. № 2.