У НТУ "Дніпровська політехніка" вдосконалили метод прогнозування якості чавуну.

Незважаючи на актуальність дослідження поведінки важких металів у доменній плавці, на сьогодні не розроблено єдиної методології. Проведені роботи є поодинокими, кожна виконана за оригінальною авторською методикою.

Формуючася в доменній печі металургійна система включає всі види середовищ і має складні закономірності масообмінних процесів. Сучасна доменна плавка характеризується високою інтенсивністю процесів у горні печі та зменшенням часу контакту чавуну і шлаку. Введений стандарт ДСТУ передбачає необхідність вивчення поведінки мікроелементів у металургійних процесах. Тому розробка методології аналізу поведінки важких металів у доменному процесі є однією з найбільш актуальних і наукоємних проблем сучасної металургії чорних металів.

Традицію вивчення мікроелементів започаткував на кафедрі руднотермічних процесів (тепер кафедра енергоефективних та ресурсозберігаючих промислових технологій) НІТУ МІСІС учений-металург Анатолій Похвіснєв. У 1980-х роках особливу увагу приділяли дослідженню поведінки в доменній плавці цинку, лужних металів, свинцю. Пізніше в Університеті МІСІС розпочалися регулярні дослідження. Аналіз металургійної сировини та продукції для умов центральної Росії показав наявність у них до 40 елементів з таблиці Менделєєва в кількості 2–5 ppm і вище.

Було введено поняття «елементопотоку» – аналіз руху елемента протягом всього виробничого циклу, а потім – «глобального, життєвого циклу». Також проведено дослідження на металургійних комбінатах «Северсталь», НЛМК, «Тулачермет», «НТМК», «Косогорський металургійний завод», «EKO-Stahl» (Німеччина), «Кардемір» (Туреччина), «Хадісолб» (Єгипет). В результаті досліджень встановлено, що вироблені в Росії чавуни містять від 20 до 28 домішкових елементів загальною кількістю від 0,55 до 1,6 кг/т чавуну.

Серед мікродомішок виділяються циркулюючі, легуючі та композитні елементи. Проблема перших у сучасній чорній металургії займає особливе місце. Елементи (мідь, хром, нікель, олово, молібден) поступово накопичуються в готовому сталевому продукті в процесі круговороту «сталь → металобрухт → сталь». Мікроелементи, що потрапляють у доменну піч, розподіляються між чавуном, шлаком, доменним газом, колошниковим пилом та шламом, переходять у склад утворень, що формуються в печі в процесі експлуатації. Мікроелементи можуть формувати контури циркуляції у внутрішньому просторі печі, а потрапляючи в шлами, накопичуються в циклі «доменна піч → шлам → агломерація → доменна піч».

В результаті досліджень виділено чотири групи мікроелементів. Елементи першої групи поводяться аналогічно шлакоутворюючим (алюмінію, кальцію, магнію) і практично повністю переходять в оксидний розплав. Для стронцію відзначається накопичення в шламі, для лантаноїдів і берилію – нев'язка балансу. Елементи другої групи розподіляються між металевим і шлаковим розплавом (аналогічно марганцю або кремнію), а ванадій, миш'як і фосфор переходять у газову фазу процесу. Елементи третьої групи практично повністю перетворюються на чавун. При цьому для нікелю та галію відзначається перехід у газову фазу. Для елементів четвертої групи характерний прихід у доменну піч тільки в складі «мінеральної» частини шихти, вони розподіляються між чавуном і газовою фазою процесу.

Урахування особливостей поведінки мікроелементів дає можливість прогнозувати якість виплавленого чавуну, оцінювати накопичення домішок у циклі «доменна піч → шлам → агломерація → доменна піч» та вплив шкідливих мікроелементів, перш за все важких металів, на навколишнє середовище.