Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

В настоящее время большая часть выплавляемой в мире стали, является продуктом передела чугуна и лома. Однако эта ситуация будет со временем меняться, и тому есть немало причин: лом довольно-таки быстро дорожает, запасы угля истощаются, требования к качеству металла постоянно растут, необходимо уменьшать вредные выбросы в атмосферу, увеличивается доля мини - заводов в секторе металлургического производства.

Здесь на первый план встают вопросы внедоменного получения железа, к коим относится процесс получения металлизованных окатышей (губчатого железа). Кроме того, строительство установок металлизации более оправдано и экономически выгодно при мощностях производства стали менее 3млн.т. в год.

Основными процессами, используемыми на работающих установках металлизации в России являются Мидрекс и Хил-III, реализованные в шахтных печах. Металлизованное сырье в них получается путем восстановления окисленных окатышей восстановительным газом, однако поскольку эти процессы относительно новы, то и их изучение не завершено и требует более полного анализа. Например, до настоящего времени не создано четкой математической модели процесса металлизации наиболее полно учитывающей все процессы происходящие в шахтной печи. Затруднение в этом случае вызывают механизмы, сопутствующие процессу металлизации, основным из которых является процесс спёкообразования, представляющий собой слипание окатышей при температурах порядка 7600С и выше. Появление спёков вызывает аварийные ситуации в шахтных печах и препятствует повышению их производительности, в том числе путём увеличения температуры восстановительного газа.

Таким образом нами было решено разработать наиболее адекватную модель спёкообразования и на её основе построить новую модель процесса металлизации наиболее реально описывающую этот процесс. За основу были взяты модель спёкообразования Б. Я. Пинеса (в ней процесс спёкообразования рассматривается как диффузия вакансий), скорректированная согласно полученным нами экспериментальным данным по спёкообразпванию и офлюсованию, и разработанная математическая модель процесса металлизации. Для расчета температур по высоте шахтной печи была написана программа на языке программирования Си + +. В данной программе, кроме того, что большинство величин зависят от температуры, и постоянно изменяются, многие величины зависят от высоты печи, что значительно усложняет работу. Поэтому для контроля каждая величина вводилась массивом, который зависел от высоты печи и температуры. Для написания программы был использован математический метод моделирования, который позволил без больших затрат времени решить поставленную перед нами задачу.

Полученная т.о. модель позволила нам с достаточной точностью прогнозировать поведение шахтной печи при изменении таких параметров как фракционный состав шихты, химический состав окисленных окатышей, химический состав флюсующей добавки, температура металлизации и т.д. Кроме того, с помощью полученной модели можно определить с достаточно высокой точностью степень металлизации готового продукта, содержание углерода в нём и его прочность, а также распределение температур по зонам шахтной печи.

Таким образом, разработанная нами теория учитывает одновременно как теплофизические, так и химические процессы, имеющие место при металлизации окатышей и на наш взгляд является мощным средством повышения производительности и технико-экономических показателей работы шахтных печей.