Введение
1. Термодинамика металлургических расплавов как основа создания ресурсосберегающих металлургических технологий 8
1.1. Способы дефосфорации легированных расплавов 10
1.2. Термодинамические особенности поведения переходных металлов в шлаковых расплавах 1.2.1. Термодинамика растворов оксидов хрома в шлаковых расплавах 19
1.1.1. Термодинамика растворов оксидов вольфрама в шлаках
1.2. Существующие разработки в области прямого получения металла. Достоинства и недостатки 42
1.3. Цель исследования
2. Изучение растворимости и валентного состояния азота в шлаковых расплавах в различных окислительно-восстановительных условиях 48
3. Исследование термодинамических свойств растворов фосфора в металлах и восстановительная дефосфорация высоколегированных сплавов
3.1. Исследование термодинамических свойств растворов фосфора в сплавах на основе хрома и ванадия 60
3.2. Исследование процессов восстановительной дефосфорации высоколегированных сплавов на основе хрома, марганца и ванадия
3.2.1. Дефосфорация феррохрома за счёт перераспределения фосфора между несмешивающимися металлическими фазами 66
3.2.2. Фильтрационное рафинирование ферросплавов хрома 70
3.3. Исследование условий образования фосфидов редкоземельных металлов в сплавах
на основе железа, марганца, хрома и ванадия 78
3.3.1. Образование фосфидных фаз с РЗМ в сплавах на основе железа. 78
3.3.2. Образование фосфидных фаз с РЗМ в сплавах на основе марганца 108
3.3.3. Образование фосфидных фаз с РЗМ в сплавах на основе хрома 115
3.3.4. Образование фосфидных фаз с РЗМ в сплавах на основе ванадия 129
3.3.5. Сравнительный анализ условий фосфидообразования в сплавах железа, марганца, хрома и ванадия и оценка способа рафинирования ферросплавов при обработке их РЗМ 138
3.4. Исследование условий образования фосфидов алюминия в сплавах на основе хромаї 39
3.5. Обработка марганцовистой стали НОГ 13 при вводе в расплав редкоземельных элементов и продувке порошком 147
4. Исследование термодинамических свойств растворов оксидов переходных металлов в шлаковых расплавах 156
4.1. Исследование распределения вольфрама между металлом и шлаком в зависимости от состава шлака и окисленности методом отбора проб 156
4.2. Калориметрическое определение термодинамических свойств оксидов вольфрама в шлаковых расплавах 1 4.2.1. Методика калориметрического эксперимента с контролем окисленности оксидных систем 166
4.2.2. Результаты калориметрических опытов по измерению теплоты растворения оксида вольфрама в расплаве CaO-Si02 169
4.2.3. Схема расчета коэффициентов активности оксидов переходных металлов в шлаках из калориметрических данных 174
4.2.4. Расчет термодинамических характеристик растворов оксидов вольфрама в шлаковых расплавах системы CaO-Si02 178
4.2.5. Оценка степени распределения вольфрама между металлом и шлаком из калориметрических данных 188
4.2.6. Расчеты коэффициента распределения вольфрама между металлом и шлаком по схеме W03-W02,5-W02 189
4.3. Изучение термодинамических характеристик оксидов хрома в шлаковых системах CaO-Si02 и CaO-Si02-Al203 193
4.3.1. Калориметрическое определение теплот растворения оксидов хрома в шлаковых расплавах 193
4.3.2. Расчет термодинамических характеристик поведения оксида хрома в шлаковом расплаве 196
4.3.3. Расчет коэффициента распределения хрома между металлом и шлаком 206
4.3.4. Изучение термодинамического поведения хрома в шлаках производства углеродистого феррохрома 210
5. Закономерности изменения термодинамических свойств растворов поливалентных элементов в зависимости от состава и окисленности шлакового расплава 225
6. Разработка теоретических основ и технологии энергоресурсосберегающего способа получения чугуна и ферросплавов в печи нового типа - кислородном реакторе 235
6.1. Отличительные черты кислородного реактора 235
6.2. Экспериментальное изучение процесса плавки в кислородном реакторе на лабораторных моделях агрегата
6.2.1. Методика и результаты экспериментов по получению ферросплавов марганца на высокотемпературной лабораторной модели кислородного реактора с использованием газообразного кислорода 241
6.2.2. Эксперименты на лабораторной модели кислородного реактора, воспроизводящей условия восстановления на поверхнсти углеродистой насадки 2 6.2.2.1 Восстановление железных руд на коксовой насадке 259
6.2.2.2 Определения скорости плавления шлакообразующих смесей с углеродом без протекания восстановительных процессов 266
6.2.2.3 Восстановление никелевых руд на коксовой насадке 269
6.2.2.4 Получения ферросилиция и переработка ванадийсодержащих материалов на коксовой насадке
2 6.3. Опытно-промышленное опробование кислородного реактора 284
6.4. Технические характеристики и экономическая эффективность плавки в кислородном реакторе 289
6.5. Математическая модель кислородного реактора 2 6.5.1. Зональная модель кислородного реактора 294
6.5.2. Особенности теплообмена в кислородном реакторе 297
6.5.3. Методика расчета материального баланса плавки в кислородном реакторе 304
6.5.4. Область применения и ограничения математической и физической моделей 306
6.6. Моделирование выплавки различных видов ферросплавов в кислородном реакторе.310
6.6.1. Определение оптимальной формы кислородного реактора 311
6.6.2. Численные эксперименты по определению общих закономерностей выплавки основных видов ферросплавов 314
6.7. Рекомендации по конструированию кислородного реактора и ведению плавки в
зависимости от вида получаемого сплава 322
6.7.1. Методика конструирования кислородного реактора 322
6.7.2. Технологические приемы старта и ведения плавки 324
7. Заключение.. 327
8. Список использованных источников 332
Приложение.
