ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................... 6
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ........................................................................................................ 13
1.1 Аналитический обзор процессов аргонокислородного рафинирования
нержавеющей стали ................................................................................................... 13
1.2 Физические свойства шлаков восстановительного периода АКР-процесса . 24
1.3 Бор и его влияние на свойства и структуру аустенитных нержавеющих сталей 31
1.4 Выводы и постановка задач исследования........................................................ 37
2 МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ................... 39
2.1 Симплекс-решетчатый метод планирования эксперимента…........................ 39
2.1.1 Расчет коэффициентов полиномиальной модели для треугольника Y1Y2Y3
локального симплекса ............................................................................................ 41
2.1.2 Расчет коэффициентов полиномиальной модели для треугольника Y1Y4Y3
локального симплекса ............................................................................................ 42
2.1.3 Проверка адекватности полученных математических моделей ............... 43
2.1.4 Графическое отображение результатов математического моделирования... 44
2.2 Метод термодинамического моделирования равновесного межфазного
распределения хрома, серы, бора и фазового состава шлаков изучаемой оксидной
системы ....................................................................................................................... 45
2.3 Метод исследования вязкости и температуры начала кристаллизации шлаков
системы СаО-SiO2-Cr2O3-Al2O3-MgO-В2О3 ............................................................. 46
2.4 Метод изучения структуры шлаков ................................................................... 50
2.5 Методика проведения эксперимента по десульфурации металла .................. 52
3 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕЖФАЗНОГО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХРОМА, СЕРЫ и БОРА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ТЕМПЕРАТУРЫ, ОСНОВНОСТИ И СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДОВ ХРОМА ........ 54
3
3.1 Термодинамическое моделирование фазового состава шлаков изучаемой
оксидной системы...................................................................................................... 54
3.2 Термодинамическое моделирование равновесного распределения хрома, серы
и бора между шлаком и металлом............................................................................ 56
3.3 Построение аппроксимирующих математических моделей, описывающих
влияние состава шлаков изучаемой оксидной системы на межфазное
распределение хрома, серы, бора, и проверка их на адекватность....................... 61
3.4 Построение диаграмм состав – свойство и анализ результатов моделирования64
3.4.1 Графическое отображение результатов математического моделирования
равновесного межфазного распределения хрома ................................................ 64
3.4.2 Графическое отображение результатов математического моделирования
равновесного межфазного распределения серы.................................................. 66
3.4.3 Графическое отображение результатов математического моделирования
равновесного межфазного распределения бора................................................... 68
3.5 Выводы.................................................................................................................. 70
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЯЗКОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ
НАЧАЛА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ШЛАКОВ ИЗУЧАЕМОЙ ОКСИДНОЙ
СИСТЕМЫ..................................................................................................................... 72
4.1 Исследование влияния температуры и основности шлаков базовых точек
локального симплекса (Y1, Y2, Y3 и Y4) на вязкость .............................................. 72
4.2 Фазовый состав и структура шлаков базовых точек локального симплекса (Y1,
Y2, Y3 и Y4) и их влияние на вязкость...................................................................... 74
4.2.1 Исследование структуры шлаков изучаемой оксидной системы............. 74
4.2.2 Анализ влияния фазового состава и структуры шлаков изучаемой
оксидной системы на вязкость .............................................................................. 80
4.3 Построение аппроксимирующих математических моделей, описывающих
влияние состава шлаков изучаемой оксидной системы на температуру при
постоянной вязкости, и проверка их на адекватность ........................................... 83
4
4.3.1 Построение аппроксимирующих математических моделей состав –
температура при постоянной вязкости, оценка ее адекватности....................... 83
4.3.2 Построение диаграмм «состав – вязкость и состав - температура начала
кристаллизации», их анализ................................................................................... 84
4.4 Выводы.................................................................................................................. 88
5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШЛАКОВ КОНЦА
ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПЕРИОДА .................................................................... 90
5.1 Термодинамическое моделирование межфазного распределения серы в
зависимости от основности и содержания оксида бора в шлаке .......................... 91
5.1.1 Построение аппроксимирующих математических моделей, описывающих
влияние состава шлаков изучаемой оксидной системы на межфазное
распределение серы, и проверка их на адекватность.......................................... 92
5.1.2 Графическое отображение результатов математического моделирования
межфазного распределения серы .......................................................................... 93
5.2 Экспериментальные исследования физико-химических характеристик шлаков
СаО–SiO2–В2O3–2%Cr2O3–3%Аl2O3–8%МgO ......................................................... 95
5.2.1 Вязкость и температура начала кристаллизации........................................ 95
5.2.2 Результаты исследования структуры шлаков СаО–SiO2–В2O3–2%Cr2O3–
3%Аl2O3–8%МgO.................................................................................................... 97
5.2.3 Экспериментальное исследование десульфурации низкоуглеродистой
нержавеющей стали под шлаками конца восстановительного периода ......... 100
5.3 Выводы................................................................................................................ 104
6 ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ШЛАКОВ ИЗУЧАЕМЫХ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ,
РАЗРАБОТКА ИХ РАЦИОНАЛЬНОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРИЕМОВ ФОРМИРОВАНИЯ ................................................................................ 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 108
5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А ....................................................................................................... 126
ПРИЛОЖЕНИЕ Б........................................................................................................ 138
ПРИЛОЖЕНИЕ В ....................................................................................................... 139
ПРИЛОЖЕНИЕ Г........................................................................................................ 149
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ....................................................................................................... 154
ПРИЛОЖЕНИЕ E........................................................................................................ 159
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж....................................................................................................... 165
ПРИЛОЖЕНИЕ З ........................................................................................................ 169
