Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Brykietowanie żelazokrzemu w prasie walcowej

Kosturkiewicz Bogdan, Janewicz Andrzej

Przemysł Chemiczny

|

2021

|

T. 100, nr 9

810--812

PL

Żelazokrzem znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle metalurgicznym, przede wszystkim jako odtleniacz i dodatek stopowy w produkcji stali, a także środek redukujący w przygotowaniu różnych metali i stopów w procesie krzemionkowym. W stalownictwie najbardziej pożądana jest frakcja tego materiału o wymiarze 10-50 mm. Można ją uzyskać poprzez aglomerację ciśnieniową. Przedstawiono wyniki badań brykietowania mieszanki pylistego żelazokrzemu, miału węgla kamiennego oraz melasy w laboratoryjnej prasie walcowej LPW 450 wyposażonej w pierścienie o niesymetrycznym układzie zagęszczania i zasilacz ślimakowy.

EN

Residual ferrosilicon dust (64%) was briquetted together with fine coal (27.5%) and molasses (7.5%) in the lab. roll press equipped with an asymmetrical layout system and a screw feeder. Torques on the roll shaft and on the screw shaft were detd. to gauge the unitary energy demand. Drop and compressive strengths of the briquettes were also recorded. The tests confirmed the possibility of obtaining briquettes with the desired strength parameters, provided that the kinematic and construction parameters of the roller press and the screw feeder were correctly selected.

2

Podstawy fizykochemiczne mechanizmu usuwania węgla w procesie rafinacji ciekłego żelazokrzemu

Machulec Bolesław, Przegędza Jerzy, Banasik Łukasz, Kozłowski Sławomir

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2019

|

Vol. 86, nr 5

159--162

PL

Niska zawartość węgla w stalach specjalnych nowej generacji wymaga stosowania w procesie stalowniczym specjalnych gatunków żelazokrzemu rafinowanego w których zawartość węgla nie powinna przekraczać 0,02%. Wymaga to obróbki pozapiecowej ciekłego żelazokrzemu w kadzi rafinacyjnej, której celem jest obniżenie zawartości węgla. Przedstawiono podstawy fizykochemiczne oraz mechanizm usuwania węgla w procesie rafinacji ciekłego żelazokrzemu.

EN

The low carbon content in the new generation special steels requires the use of special refined ferrosilicon grades in the steelmaking process. The carbon content in such ferrosilicon should not exceed 0.02%. This requires the secondary treatment of liquid ferrosilicon in the refining ladle, the aim of which is to lower the carbon content. The publication presents the physicochemical fundamentals and the mechanism of carbon removal in the liquid ferro-silicon refining process.

3

SPC jako narzędzie do poprawy efektywności procesu wytopu żelazokrzemu

Machulec B., Bialik W., Mańka R.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 3

110--117

PL

Statystyczne sterowanie procesem (SPC) znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, ale w przemyśle żelazostopowym nie jest powszechnie stosowane. Proponuje się zastosowanie procedur SPC jako narzędzi do stabilizacji parametrów procesu wytopu żelazokrzemu w piecach rezystancyjno-łukowych. Idea ta polega na ciągłej obserwacji parametrów procesu i porównywaniu z ustalonymi normami za pomocą kart kontrolnych. Jeżeli proces ma tendencję do wykraczania poza ustalone granice, zadaniem systemu SPC jest wykrywanie i sygnalizowanie nieprawidłowości. Konsekwentne stosowanie tych metod w połączeniu z istniejącym systemem kontroli i sterowania piecem rezystancyjno-łukowym powinno wpłynąć na ograniczenie przyczyn zaburzeń procesu, oraz wynikających stąd strat. Przedstawiono podstawy teoretyczne SPC, oraz sposób konstrukcji kart kontrolnychdo liczbowej oceny właściwości procesu.

EN

Statistical process control (SPC) is widely applied in the automotive industry, but in the ferroalloys industry is not widely used. It has been proposed to use SPC procedures as a tool to stabilize the parameters of the ferrosilicon submerged arc furnaces. This idea is based on the continuous monitoring of process parameters and comparing with the set of standards by using control charts. If the process tends to exceed the established boundaries, the task of SPC system is to detect and signal the irregularities. The consistent application of these principles in conjunction with the existing system of monitoring and control of the submerged arc furnace should result in reducing the causes of disturbance of the process, and resulting therefrom losses. It has been presented the theoretical basis of the SPC and construction of control cards for the numerical assessment of the process.

4

Charakterystyki prądowe stref reakcyjnych pieców żelazokrzemowych rezystancyjno-łukowych o zróżnicowanych parametrach geometrycznych

Machulec B.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 3

112--118

PL

Szeroko stosowane w praktyce stałe podobieństwa Andre’a i Struńskiego-Westly (k, c3) nie uwzględniają istotnych różnic w wydzielaniu ciepła w dolnych i górnych strefach reakcyjnych pieca żelazokrzemowego. Pokazano, że parametr c3 można traktować, jako stałą podobieństwa cieplnego i elektrycznego jedynie dla stref reakcyjnych, w których ciepło wydziela się w wyniku nagrzewania rezystancyjnego. Parametr ten nie nadaje się do oceny warunków cieplnych w komorach gazowych łuku, w których ciepło wydziela się radiacyjnie w wyniku promieniowania łuku. Do oceny właściwości cieplnych komór gazowych zaproponowano parametr J1 Jaccarda, który do tej pory nie znajduje szerokiego zastosowania w teorii i praktyce procesu wytopu żelazokrzemu. Pokazano, że parametr c3 jest użyteczny przy określaniu charakterystyk prądowych stref reakcyjnych w których ciepło wydziela w wyniku nagrzewania rezystancyjnego. Parametr Jaccarda J1 jest natomiast przydatny przy określaniu charakterystyk prądowych stref reakcyjnych, w których ciepło wydziela się radiacyjnie w wyniku promieniowania łuku. Jest to wbrew poglądom Jaccarda, który całkowicie kwestionuje przydatność parametru c3 Westly przy doborze parametrów elektrycznych pieców żelazokrzemowych.

EN

Widely used in practice the criteria of similarity Andrea and Struński-Westly (k, c3) does not take into account significant differences in the release of heat in the lower and upper reaction zones of the ferrosilicon furnace. It has been shown that c3 parameter can be considered as a similarity criterion of electrical and thermal conditions only for the reaction zones in which heat is generated by resistive heating. This parameter is not suitable for evaluation of the thermal conditions in the arc gas chambers, in which heat is generated by radiation of arc. As a similarity criterion for the arc gas chambers has been proposed Jaccard J1 parameter, which so far is not in wide use in theory and practise of the ferrosilicon smelting. It has been shown that c3 parameter is useful for determining current characteristics of the reaction zones in which heat is generated by resistance heating. By contrast, when determining current characteristics of the reaction zones in which heat is generated by radiation of arc Jaccard J1 parameter is useful . This is contrary to the views of Jaccard, who completely dispute the usefulness of Westly c3 parameter in the selection of electric parameters for the ferrosilicon furnaces.

5

Zastosowanie badań termograwimetrycznych do oceny właściwości technologicznych kwarcytów dla procesu wytopu żelazokrzemu

Węgrzyn J., Machulec B.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 11

713--718

PL

Najbardziej obiektywne metody oceny przydatności kwarcytów dla procesu wytopu żelazokrzemu to metody badań przemysłowych, ale badania tego typu są długotrwałe i kosztowne. W celu sprawdzenia przydatności metody termograwimetrycznej do oceny w warunkach laboratoryjnych właściwości technologicznych kwarcytów przeprowadzono badania termograwimetryczne próbek pochodzących z różnych złóż kwarcytów, które są aktualnie stosowane jako surowiec w procesie przemysłowym wytopu żelazokrzemu, lub były stosowane w przeszłości. Badania polegały na pomiarach ubytku masy sproszkowanych próbek w postaci mieszaniny kwarcytu z grafitem o składzie molowym SiO2+3C podczas nagrzewania w atmosferze argonu do temperatury 1500°C. Ocenę właściwości technologicznych kwarcytów dokonywano porównując krzywe względnego ubytku masy z danymi technologicznymi przemysłowego procesu wytopu żelazokrzemu. Ustalono, że wyniki badań termograwimetrycznych wykazują zadowalającą zgodność z obserwacjami procesu przemysłowego, przy czym kwarcyty o lepszych właściwościach technologicznych charakteryzują się mniejszym ubytkiem masy w badaniach termograwimetrycznych. Badania tego typu mogą być przydatne jako jedna z metod obiektywnej oceny przydatności kwarcytów dla procesu technologicznego wytopu żelazokrzemu.

EN

The most objective methods of determining quartzite usefulness for the ferrosilicon smelting process are industrial research methods, but such studies are long-lasting and costly. In order to test the usefulness of thermo-gravimetric method to evaluate technological properties of quartzites in a laboratory, thermo-gravimetric studies of quartzites samples from various deposits were carried out. These quartzites are used or were used as a raw material in industrial ferrosilicon process. The study consisted of measuring the weight loss of powder samples in the form of mixture of quartz with graphite of molar ratio SiO2 + 3C during heating under an argon atmosphere in the temperature range up to 1500°C. The evaluation of technological properties of quartzites was made by comparing the curves of relative weight loss with industrial technological data of the ferrosilicon smelting process. It was obtained a good agreement the results of thermo-gravimetric studies with observations of industrial process, whereas quartzites of improved technological properties revealed a lower weight loss of weight in thermo-gravimetric studies. Studies of this type can be useful as one of methods of objective assessment of the usefulness of quartzites for the ferrosilicon smelting process.

6

Model stref reakcyjnych w piecu żelazokrzemowym rezystancyjno-łukowym

Machulec B.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 12

751--755

PL

Bazując na algorytmie minimalizacji Gibbsa przedstawiono model fizykochemiczny procesu wytopu żelazokrzemu. Modelem procesu jest układ dwóch reaktorów izotermicznych: górnego o temperaturze niższej T1, oraz dolnego o temperaturze wyższej T2 . Pomiędzy reaktorami i otoczeniem, oraz pomiędzy reaktorami wewnątrz układu zachodzi cyklicznie wymiana masy w chwilach, gdy w reaktorach osiągnięty jest stan równowagi. Skondensowane produkty reakcji przechodzą z góry w dół, a składniki fazy gazowej w kierunku przeciwnym. Można założyć, że reaktor 1 odpowiada strefom pieca rezystancyjno-łukowego w których ciepło wydziela się na zasadzie nagrzewania rezystancyjnego, a strefa 2 odpowiada strefom łuku, w których ciepło wydziela się na zasadzie nagrzewania łukowego. Wykorzystując pakiet do obliczeń termochemicznych HSC 7.1 przeprowadzono serię obliczeń symulacyjnych dla układu Fe-Si-O-C oraz określono wpływ temperatury T1, T2 na efektywność procesu redukcji krzemionki węglem.

EN

Based on the minimum Gibbs Free Enthalpy algorithm, model of the ferrosilicon smelting process has been presented. It is a system of two closed isothermal reactors: an upper one with a lower temperature T1, and a lower one with a higher temperature T2. Between the reactors and the environment as well as between the reactors inside the system, a periodical exchange of mass occurs at the moments when the equilibrium state is reached. The condensed products of chemical reactions move from the top to the bottom, and the gas phase components move in the opposite direction. It can be assumed that in the model, the Reactor 1 corresponds to the charge zone of submerged arc furnace where heat is released as a result of resistive heating, and the Reactor 2 corresponds to the zones of the furnace where heat is produced by electric arc. Using the model, a series of calculations was performed for the Fe-Si-O-C system and was determined the influence of temperatures T1, T2 on the efficiency of the carbothermic silica reduction process.

7

Conditions for The Preparation of Stable Ferrosilicon Dust Briquettes

Hycnar J. J., Borowski G., Józefiak T.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

R. 15, nr 1

155--162

EN

The article presents the results of the selection of optimal conditions for the preparation of mixture and the briquetting conditions for obtaining stable ferrosilicon dust briquettes. The dust of 0–3 mm grain size fractionswhich are residues (by-products) of ferrosilicon melting processwas analyzed. Briquetting of dust allows obtainingvery solid agglomerates. The method of material preparation was to add a particular quantity of binder to dust and mixing them carefully. An adhesive of the water glass withor without addition an aqueous solution of starch were used. The addition of water glass to ferrosilicon in the amount of about 6% allows manufacturing tough briquettes, however, the application of adhesives in the form of a mixture of water glass (about 2.0%) and starch (about 3.0%) found to obtain higher strength parameters. Finding the binder allowed to develop of industrial production technology of high-quality ferrosilicon briquettes, which are suitable for use in domestic and foreign steel foundries. Briquettes are not to crumble and dissolve easy when adding for melting to recovery of silicon.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad doborem optymalnych warunkówprzygotowania mieszanki i brykietowania dla uzyskania trwałych brykietów z pyłów żelazokrzemu. Analizowano pyły o frakcji ziarnowej 0–3 mm, które stanowią pozostałości (produkty uboczne) procesu wytapiania żelazokrzemu.Brykietowaniepyłów umożliwiło uzyskanie bardzo zwartych aglomeratów. Sposób przygotowania materiału polegał na dodaniu do pyłów określonej ilości spoiwa oraz dokładnym ich wymieszaniu. Stosowano spoiwa z samego szkła wodnego oraz z dodatkiem skrobi w roztworze wodnym. Stwierdzono, że dodatek szkła wodnego do żelazokrzemu w ilości ok. 6% gwarantuje tworzenie trwałych brykietów, jednakże zastosowanie mieszaniny spoiw w postaci szkła wodnego (ok. 2,0%) i skrobi (ok. 3,0%) zapewnia otrzymanie brykietów o wyższych parametrach wytrzymałościowych. Dobór spoiwa umożliwił opracowanie technologii przemysłowej produkcji wysokiej jakości brykietów z pyłów żelazokrzemu,które nadają się do wykorzystania w krajowych i zagranicznych odlewniach stali. Brykiety te nie kruszą się i łatwo rozpuszczają w przypadku dodania do wytopu w celu odzysku krzemu.

8

Właściwości reduktorów węglowych dla procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu

Machulec B., Bialik W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 10

688--691

PL

Wskazano na potrzebę zastosowania reduktora dla procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu w postaci mieszaniny węgli, w skład której wchodzą zarówno węgle o wysokim stopniu uwęglenia (Cfix = 60÷62%), jak również węgle uboższe, ale o wysokiej reakcyjności względem SiO (Vdaf > 38%, R0 ≤ 0,65%). Udział w mieszaninie wysokoreakcyjnych węgli określono bazując na modelu fizykochemicznym procesu. Ustalono, że udział ten powinien wynosić około 25÷30%.

EN

For the electrothermal ferrosilicon smelting process indicated the need for the reducer as a mixture of coals which includes both coals with a high degree of coal rank (Cfix = 60÷62%), as well as cols with low degree of coal rank , but with the high reactivity with respect to SiO (Vdaf > 38%, R0 ≤ 0,65%). Participation in a mixture of highly reactive carbon was determined based on the physicochemical model of the process. It was found that this proportion should be approximately 25 to 30%.

9

Wpływ zanieczyszczeń surowców na proces technologiczny wytopu żelazokrzemu

Machulec B., Bialik W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 6

411--414

PL

Bazując na algorytmie minimalizacji Gibbsa (FEM) oraz modelu fizykochemicznym, przedstawiono wyniki obliczeń teoretycznych dotyczących wpływu składu chemicznego surowców na proces elektrotermiczny wytopu żelazokrzemu. W obliczeniach wykorzystano możliwości, jakie stwarza włączenie do najnowszej wersji pakietu do obliczeń termochemicznych HSC 6.1 dodatku umożliwiającego korzystanie z bazy danych termochemicznych i rozwiązywanie zagadnienia FEM bezpośrednio na arkuszu kalkulacyjnym Excel. Jako model procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu w piecu rezystancyjno-łukowym wykorzystano układ złożony z dwóch reaktorów izotermicznych: górnego o temperaturze niższej T1 i dolnego o temperaturze wyższej T2 . Pomiędzy reaktorami i otoczeniem oraz pomiędzy reaktorami wewnątrz układu, zachodzi cyklicznie wymiana masy w chwilach gdy w reaktorach osiągnięty jest stan równowagi.

EN

Based on the Minimum Gibbs Free Enthalpy algorithm (FEM) and model of the reaction zones located around electrode tips in the submerged arc furnace, analysis of the raw materials chemical composition influence on the ferrosilicon smelting process was carried out. In the calculations new opportunities created by the HSC 6.1 software package which enables the use of a thermochemical database and equilibrium calculations directly in the Excel spreadsheet have been utilized. As a model of the ferrosilicon process in the submerged arc furnace is a system of two closed isothermal reactors: an upper one with a lower temperature T1 , and a lower one with a higher temperature T2 . Between the reactors and the environment as well as between the reactors inside the system, a periodical exchange of mass occurs at the moments when the equilibrium state is reached.

10

Określenie wpływu zastąpienia żelazokrzemu węglikiem krzemu a także odpadem złożonym z węglika krzemu i krzemu krystalicznego na własności wlewków i odlewów

Różański P., Pogorzałek J., Bulkowski L., Stecko J., Marcisz J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 3

88-91

PL

Celem pracy było zbadanie możliwości zastąpienia szeroko stosowanego drogiego żelazokrzemu odpadem, złożonym z węglika krzemu i krzemu krystalicznego, jako nośników krzemu, odtleniacza i modyfikatora struktury wlewków. Wykonano badania materiałowe odpadu z przemysłu elektronicznego złożonego z węglika krzemu i krzemu krystalicznego, laboratoryjne i półprzemysłowe próby otrzymania węglika krzemu z tego odpadu, porównawcze wytopy laboratoryjne stali z wykorzystaniem odpadu, badania metaloznawcze uzyskanej stali. W wyniku stwierdzono, że wykorzystanie odpadu na osnowie krzemu krystalicznego i węglika krzemu w metalurgii stali i w odlewnictwie wymaga odpowiedniego przygotowania, polegającego na aglomeracji zapewniającej zwiększenie jego rozpuszczalności w kąpieli metalowej. Nie stwierdzono ujemnego wpływu zastosowanego odpadu na wielkość uzysku na drodze ciekła stal - wlewek, makrosegregację pierwiastków oraz makrostrukturę i mikrostrukturę stali. Stwierdzono możliwość pełnej syntezy zawartego w odpadzie krzemu krystalicznego i węgla do postaci węglika krzemu oraz szansy na oszczędność w wyniku zastąpienia żelazokrzemu tym odpadem, nawet przy zwiększonych kosztach związanych z jego przygotowaniem i stosowaniem.

EN

The purpose of the work was to examine the possibility of replacement of widely used expensive ferrosilicon with a waste consisting of silicon carbide and crystalline silicon, as silicon carriers, deoxidiser and ingot structure modifier. The materials testing of the electronic industry waste consisting of silicon carbide and crystalline silicon, laboratory and semi-industrial tests for obtaining silicon carbide from this waste, comparative laboratory melts of steel using the waste and material evaluations of obtained steel were carried out. As a result, it has been found that the use of crystalline silicon and silicon carbide-based waste in the steel metallurgy and foundry engineering requires a suitable preparation, which is the agglomeration to ensure the increase in its solubility in metal bath. No negative impact of the waste on yield on the liquid steel - ingot way, macrosegregation of elements and steel macrostructure and microstructure was found. The possibility of full synthesis of crystalline silicon and carbon contained in the waste to silicon carbide and saving opportunities as a result of replacement of ferrosilicon with this waste, even with increased costs related to its preparation and use, were found.

11

Badania laboratoryjne właściwości technologicznych kwarcytów jako surowca do procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu

Kopeć G., Przeliorz R., Ochman J., Bialik W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 12

834--836

PL

Obserwacje przemysłowe procesu technologicznego Wytopu żelazokrzemu pokazują, że kwarcyty wykorzystywane w procesie elektrotermicznym spełniające kryterium składu chemicznego, różnią się właściwościami technologicznymi, co wpływa na wskaźniki techniczno-ekonomiczne procesu. Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych kwarcytów w celu określenia ich właściwości technologicznych jako surowca do produkcji żelazokrzemu. Badania porównawcze kwarcytów obejmują badania przemian fazowych przy użyciu wysokotemperaturowego kalorymetru Multi HTC ﬁrmy Setaram, oraz badania termograwimetryczne z wykorzystaniem termowagi ﬁrmy Setaram.

EN

Industrial observations of the electro-thermal ferrosilicon process show that the quartzites used as raw material fulfilling the appropriate criteria of chemical composition differ in technological characteristics which affected technical and economic indices of the process. lt has been shown the results of laboratory tests quartzites in order to determine their technological properties for the ferrosilicon process. Comparative studies of quartzites include studies of phase transitions and thermo-gravimetric studies using high-temperature Multi HTC calorimeter and thermo-gravimetric weight of the Setaram Company.

12

Wpływ warunków temperaturowych na proces wytopu żelazokrzemu w piecu rezystancyjno-łukowym

Machulec B., Kasprzyk H.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 7

529--534

PL

Przedstawiono model symulujący proces wytopu żelazokrzemu w piecu rezystancyjno-łukowym w postaci układu dwóch zamkniętych reaktorów izotermicznych : górnego o temperaturze niższej T1, oraz dolnego o temperaturze wyższej T2, pomiędzy którymi zachodzi cyklicznie wymiana masy. W obliczeniach wykorzystano niestechiometryczny algorytm obliczeniowy minimalizacji Gibbsa oraz nowe możliwości, jakie stwarza włączenie do wersji pakietu HSC 6.1 dodatku zawierającego funkcje umożliwiające korzystanie z bazy danych termochemicznych oraz rozwiązywanie zagadnienia minimalizacji Gibbsa bezpośrednio na arkuszu kalkulacyjnym MsExcel. Przedstawiono zależności pomiędzy warunkami temperaturowymi procesu, a wymianą masy i rozkładem ciepła w układzie reakcyjnym oraz określono na podstawie modelu teoretyczne wskaźniki techniczno-ekonomiczne procesu.

EN

It has been presented a model that simulates the process of the ferrosilicon smelting proces in submerged arc furnace. The model is a system of two closed isothermal reactors: the upper one with lower temperature T1, and the lower one with the higher temperature T2 among which there is exchange of mass cyclically. In calculations has been used algorithm of the Gibbs Minimization Method and the new opportunities created by the HSC 6.1 software package. The HSC 6.1 include additive functions that enable to use of thermochemical database and equilibrium calculations directly on the MsExcel spreadsheet. It has been made balance of heat and mass transfer of the process and it has been presented relations between process temperature conditions, and exchange of mass in the reaction system and on the base of model it has been identified theoretically technical and economic indices of the process.

13

Modelowanie procesu fizykochemicznego wytopu żelazokrzemu w arkuszu kalkulacyjnym Excel

Machulec B., Kopeć G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 9

732--734

PL

Bazując na metodzie minimalizacji Gibbsa przedstawiono model fizykochemiczny procesu wytopu żelazokrzemu w piecach rezystancyjno- łukowych. Wykorzystano możliwości pakietu do obliczeń termochemicznych HSC z dodatkiem zawierającym funkcje umożliwiające korzystanie z bazy danych termochemicznych oraz rozwiązywanie zagadnienia minimalizacji Gibbsa bezpośrednio na arkuszu kalkulacyjnym Excel. Model złożony jest z dwóch zamkniętych stref izotermicznych o zróżnicowanych temperaturach, pomiędzy którymi cyklicznie następuje przepływ masy. Uzyskane za pomocą modelu wyniki obliczeń wykazują zadowalającą zgodność z danymi przemysłowymi dotyczącymi uzysku Si oraz jednostkowego wskaźnika zużycia energii.

EN

Based on the Gibbs Energy Minimization Method it has been presented the physico-chemical model of the ferrosilicon smelting process in submerged resistance-arc furnace. It has been used the option of the HSC package for thermochemical calculations with the addition features that allow using of thermochemical database and solving the Gibbs Minimization Problems directly on the Excel spreadsheet. The model is composed of two closed isothermal zones with varying temperatures between which cyclically the mass flow. Obtained with the model calculation results show satisfactory agreement with the industrial data on the Si yield, and the specific energy consumption.

14

Model numeryczny nowej koncepcji kołpaka pieca do wytopu żelazokrzemu

Mocek P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 11

940--944

PL

Artykuł przedstawia model oraz wyniki obliczeń numerycznych zagadnienia przepływu ciepła i masy w kołpaku pieca rezystancyjno- łukowego o mocy 12 MVA do wytopu żelazokrzemu. Rezultaty obliczeń zostały uzyskane z wykorzystaniem pakietu numerycznej mechaniki płynów ANSYS FLUENT. Model uwzględnia konwersję entalpii chemicznej i fizycznej w ciepło gazów będących produktem ubocznym w procesie elektrotermicznym wytopu żelazokrzemu. Przedstawiono wyniki obliczeń rozkładu temperatur, przepływów i stężeń tlenku węgla w gazach wewnątrz kołpaka. Uwzględniając podstawowe parametry geometryczne kołpaka przeprowadzono obliczenia dla kilku wartości współczynnika nadmiaru powietrza. Wielkość strumienia powietrza doprowadzana pod kołpak determinuje odzysk energii z powstających w procesie produkcyjnym gazów.

EN

The article presents the results of numerical computations of heat and mass transfer in a cap of the 12 MVA ferro-silicon furnace. Results of the calculations were obtained using CFD package ANSYS Fluent. The model includes gas phase chemical and physical enthalpy conversion and it’s utilization into heat of gases that are side effect of the melting FeSi process. The results of calculations of gas flow, temperature and CO concentration inside furnace cap were presented. Taking into account the basic geometric parameters were performed calculations for several values of the excess air ratio. Air stream entering into the cap determines the energy recovery from process gases.

15

Badania statystyczne wpływu wybranych parametrów elektrycznych pieca rezystancyjno-łukowego na jednostkowy wskaźnik zużycia energii w procesie wytopu żelazokrzemu

Trederowski T., Kopeć G., Machulec B.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2010

|

T. 62, nr 3

30-33

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań statystycznych obejmujących 10-letni okres czasu pracy pieca żelazokrzemowego o mocy 20 MVA. Przedstawiono zależności pomiędzy wybranymi parametrami elektrycznymi, a jednostkowym wskaźnikiem zużycia energii. Badania obejmują okres pracy pieca w którym począwszy od 2000 roku zdołano radykalnie poprawić wskaźniki techniczno-ekonomiczne.

EN

This article presents the results of 10 years of statistical research of 20 MVA ferrosilicon furnace run time. There are shown dependencies between selected electrical parameters and specific energy consumption ratio. The studies include the period of furnace run time since 2000 when the technical- economical indicators were successfully improved.

16

Ocena zrównoważenia ilości węgla w strefach reakcyjnych pieca rezystancyjno-łukowego w procesie wytopu żelazokrzemu

Machulec B., Kopeć G., Trejderowski T.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2010

|

Vol. 77, nr 9

473-476

PL

Bazując na pomiarach elektrycznych pieca rezystancyjno-łukowego przedstawiono wyniki badań dotyczące oceny stanów pieca w procesie elektrotermicznym wytopu żelazokrzemu określanych jako „nadmiar” i „niedomiar” ilości węgla w strefach reakcyjnych. Pokazano związek pomiędzy ocenami dotyczącymi ilości węgla w strefach reakcyjnych dokonywanymi przez obsługę pieców, a pomiarami elektrycznymi pieca: mocą bierną, parametrami k, c3 (Andre’a, Westly), oraz współczynnikami kA zawartości harmonicznych w napięciach i prądach fazowych.

EN

Based on measurements of electric resistance-arc furnace it has been presented the research results of concerned the ferrosilicon process states defined as „excess” and „deficiency” amount of carbon in the reaction zones. It has been shown the relationship between opinions concerning the quantities of carbon in the reaction zones made by operating personnel of the furnace and furnace electrical measurements such as reactive power, the parameters k, c3 (Andre’a, Westly), and coefficients kA of harmonic content in the phase voltages and currents.

17

Teoretyczne podstawy procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu oraz krzemu technicznie czystego

Machulec B.

Zeszyty Naukowe. Hutnictwo / Politechnika Śląska

|

2003

|

z. 68

7-134

PL

Procesy wytopu żelazokrzemu oraz krzemu technicznie czystego prowadzone są w piecach elektrycznych rezystancyjno-łukowych i należą do najbardziej energochłonnych procesów elektrotermicznych. Długoletnia teoria i praktyka eksploatacji urządzeń elektrotermicznych przywiązywała mało uwagi do wnikania w skomplikowaną naturę zależności pomiędzy procesami elektrycznymi i fizykochemicznymi. Niniejsza praca jest usystematyzowaniem oraz uogólnieniem wyników badań dotyczących teorii procesu wytopu żelazokrzemu zamieszczonych w publikacjach, a także własnych wyników badań i obserwacji przemysłowych zebranych w trakcie wieloletniej współpracy z Hutą Łaziska. Przyjmuje się, że w procesie wytopu żelazokrzemu piec elektryczny rezystancyjno-łukowy jest nie tylko odbiornikiem energii elektrycznej o dużej mocy, ale przede wszystkim jest reaktorem chemicznym, w którym podobnie jak w innych reaktorach chemicznych decydujący wpływ na warunki fizykochemiczne mają warunki temperaturowe oraz skład mieszanki reakcyjnej. Rozkład temperatur w strefach reakcyjnych ma ścisły związek z właściwościami pól elektrycznych i temperaturowych w przestrzeni roboczej pieca, a parametry elektryczne i fizykochemiczne wzajemnie się przenikają i nie mogą być rozpatrywane w oderwaniu od siebie. Bazując na niestechiometrycznym algorytmie minimalizacji entalpii swobodnej Gibbsa, przedstawiono model fizykochemiczny zlokalizowanych wokół elektrod stref reakcyjnych w postaci zamkniętego układu złożonego z dwóch stref izotermicznych. Strefa o niższej temperaturze (T1) odpowiada strefie wsadu tworzącego sklepienia oraz ścianki komór gazowych łuku. W strefie tej ciepło wydziela się bezpośrednio na rezystancji wsadu w wyniku przepływu prądu i zużywane jest głównie w procesie topienia się krzemionki. Strefa o wyższej temperaturze (T2) odpowiada wnętrzu komór gazowych, w których ciepło wydziela się za pośrednictwem łuku elektrycznego. Wysoka temperatura oraz wydzielane tam ciepło sprawiają, że topi się węglik krzemu, a także występują warunki termodynamiczne dla przebiegu silnie endotermicznej reakcji pomiędzy SiO2 oraz SiC. Przedstawiony model różni się w sposób istotny od modelu stechiometrycznego redukcji węglem Scheia oraz modelu Erikssona i Johansona bazującego na metodzie minimalizacji Gibbsa. W odróżnieniu od modelu stechiometrycznego w zaprezentowanym modelu nie określa się reakcji chemicznych opisujących proces, a jedynie składniki oraz fazy, jakie występują w warunkach równowagi. W odróżnieniu od modelu Erikssona i Johansona, złożonego z większej liczby stref, przedstawiony model jest prostszy i nie wymaga przyjmowania w sposób subiektywny współczynników określających przepływ masy i energii pomiędzy strefami. Model posiada ścisły związek z mechanizmem wydzielania ciepła w piecu i ułatwia zrozumienie wzajemnych zależności pomiędzy procesami fizykochemicznymi i elektrycznymi. Umożliwia symulację procesu elektrotermicznego wytopu żelazokrzemu i teoretyczną interpretację różnych jego stanów. Uzyskane wyniki obliczeń teoretycznych poddano weryfikacji, porównując zdanymi przemysłowymi.

EN

The ferrosilicon and silicon metal melting process operated in submerged-arc furnaces are numbered among the most energy-consuming electrothermal processes. Historical, theory and practice of electrothermal installations operating had not penetrated too deep into complicated nature of interdependence between electrical and physicochemical processes. Presented thesis are the test of generalization and order in of theory ferrosilicon melting process finding in publications as well as own researches and industrial observations those had been collected during many years of cooperation with Łaziska Ferroalloys Work. It has been assumed that the submerged resistance-arc furnace for the ferrosilicon melting process is only a big electric energy receiver, but above all it is the chemical reactor in which the temperature conditions and reaction determine the physicochemical processes. The temperature distribution in reaction zone has exact connection with temperature and electric fields characteristics in a furnace working space as well as electrical and physicochemical parameters are mutually penetrate and cannot be separately considered. Based on non-stoichiometric algorithm of the Gibbs free energy minimization method it has been presented physicochemical model of reaction zones located around electrodes tips in the form of the closed system with two isothermal segment with lower temperature (T1) is correspond to the charge zone which form ceiling and walls of arc-gas chambers. In this zone heat is produced directly on the charge resistance as the result of current flow and it is used for the silica melting. The segment with higher temperature (T2) is correspond to inside gas chamber in witch the heat is produced by electric arc. The high temperatures and the heat that is produced there make possible to SiC melting and create thermodynamic conditions for the strongly endothermic reaction between SiO2 and SiC. Presented model is fundamentally differing from Shei's stoichiometric model of silica reduction by carbon as well as Eriksson's and Johanson's model based on Gibbs minimization method. Distinct from stoichiometric model in presented model is not defining chemical reactions which describe the process but only components and phases which appear in equilibrium conditions. Distinct from Eriksson's and Johanson's model which consist with many number of segments, presented model is simpler and don't require assuming by subjective way coefficients which determine mass and energy flows between segments. Model has close connection with the mechanism of heat production in furnace and make easier to understand mutual relationship between electrical physicochemical processes. The model make possible the ferrosilicon metal process simulation and theoretical interpretation its different conditions. Theoretical calculation results have been verified by comparison with industrial data.

18

Pole elektryczne i temperaturowe stref reakcyjnych w przestrzeni roboczej pieca rezystancyjno-łukowego wytapiającego żelazokrzem

Machulec B., Kurek K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2003

|

Vol. 70, nr 1

9--13

PL

Przedstawiono model termoelektryczny nagrzewania wsadu w piecu rezystancyjno-łukowym wytapiającym żelazokrzem. Przyjmując uproszczenia zakłada się, że bezźródłowe pole elektryczne prądu stałego (DC) jest sprzężone z polem temperaturowym. Przedstawiono wpływ położenia elektrod, kształtu powierzchni wsadu w piecu oraz rezystywności elektrycznej mieszanki wsadowej na rozkład temperatur oraz gęstość prądu w przestrzeni roboczej pieca. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych korzystając z pakietu FLUX2D do obliczeń sprzężonych pól elektrycznych i temperaturowych.

EN

Proper temperature distribution in the resistance-arc furnace has fundamental significance for the ferrosilicon process and it is necessary for correct course of physico-chemical processes in reaction zones. Thermo-electric model of the charge heating in the resistance-arc ferrosilicon furnace with assumption that non-source electric DC field and temperature field are coupled. Calculation results with using ofFLUX2D software for 2D finite elements method it have been presented. Temperature and current density distribution in the furnace, as well as influence of electrode position, form of charge surface, and electrical resistivity on electrical and temperature fields in the furnace have been shown.

19

Pneumatyczne wprowadzanie żelazokrzemu do ciekłego żeliwa

Jezierski J., Jura S., Janerka K.

Archiwum Odlewnictwa

|

2001

|

R. 1, nr 1

45--50

PL

W artykule przedstawione zostały zagadnienia wprowadzania żelazokrzemu do ciekłego żeliwa metodą pneumatyczną. Przeanalizowano głównie wpływ wielkości ziarna wdmuchiwanego żelazostopu na efektywność przyswajania krzemu przez ciekłe żeliwo, jak również spadek temperatury kąpieli w czasie trwania procesu. Eksperymenty dotyczyły przypadku wdmuchiwania proszku do pieca elektrycznego indukcyjnego lancą nie zanurzoną (znad powierzchni kąpieli).

EN

This paper presents problem of pneumatic injection of FeSi into the liquid cast iron. Influence of grain size injected ferroalloys for increase of silicon contents and a temperature of liquid decrease in process time was analyzed. Experiments were concern for a case of injection into an induction furnace with non-submerged lance (above the liquid).