десульфурація
В якості реагентів-десульфуранти при позапічної обробці чавуну використовують магній (у вигляді чистого магнію, суміші вапна і магнію, у вигляді шматків коксу, просочених магнієм, у вигляді гранул магнію, покритих сольовими покриттями і ін.), Кальцій матеріали (у вигляді вапна, вапняку, карбіду кальцію) і соду. Основні реакції десульфурації чавуну:
Розрахунки показують, що для зв'язування 1 кг сірки необхідно 0,75 кг Mg, 1,75 кг СаО, 2 кг СаС2. 3,31_кг Na2 CO3. Найбільш низьку витрату реагенту - в разі використання металевого магнію. При цьому забезпечується висока ступінь десульфурації. До переваг використання саме магнію можна віднести такі фактори, як мала кількість що утворюється шлаку і те, що в процесі десульфурації магнієм практично не утворюється продуктів, шкідливих для навколишнього середовища. Однак вартість магнію порівняно висока і вибір реагенту визначається в кінцевому рахунку економічними міркуваннями.
Введення реагентів в метал може здійснюватися у вигляді шматків, гранул, порошків, дроту. При вдувании порошків в якості несучого газу використовують повітря, азот, природний газ. Перемішування реагентів з металом можна здійснювати різними способами, в тому числі:
1) падаючим струменем металу;
2) різними механічними мішалками;
3) барботажем під впливом продувки газом;
4) пульсуючого затопленої струменем і ін. (Впливом вібрації, впливом ультразвуку, газліфтним перемішуванням).
Робота з магнієм має свої особливості, пов'язані, по-перше, з тим, що магній при нагріванні до температури розплавленого металу випаровується, обсяг його зростає в тисячі разів і, по-друге, енергія взаємодії парів магнію з домішками рідкого металу і з навколишнім повіт хом (окислення магнію з утворенням MgO з виділенням большогоколічества тепла 2Mgr + О2 = 2MgO;
ДС7 ° = - 726900 + 202,027
Настільки велика, що спостерігається піроефект у вигляді яскравого спалаху). Тому магній вводять в метал зазвичай під спеціальним ковпаком - випарником зі щілинами для виходу парів магнію або будь-яким іншим способом, що виключає викид рідкого металу (пассивированием шматків магнію, заповненням магнієм пір в шматках інертного матеріалу, в пористих шматках коксу введенням в чавун гранульованого магнію в струмі природного газу або азоту і т.п.).
При використанні сумішей типу [вапно + плавиковий шпат + реагент, що знижує окислення ванни (алюміній, кокс і т.п.)] використовують мішалки Перемішування металу з реагентом досягається обертанням ротора-мішалки і пропусканням через ротор газу-перемешівателі (зазвичай азоту), що створює ефект кипіння. Останнім часом все більшого поширення набуває метод обробки чавуну з використанням дроту, наповненою реагентами - десульфуранти. Перемішування маси металу досягається при цьому додаткової продувкою ванни газом (азотом).
Недоліком відомого способу є застосування складної рецептури реагентів, що ускладнює процес. При цьому застосування реагентів у вигляді чушок і порошків призводить до втрати теплосодержания рідкого чавуну на їх розплавлення при його десульфурации, що підвищує енерговитрати при конвертерної виплавки сталі. Крім того, при відомому способі не забезпечується досягнення наднизького вмісту сірки в чавуні. Пpи цьому застосування для десульфурації чавуну вапна призводить до утворення тугоплавких шлаків, що ускладнює процес їх скачування. Крім того, при застосуванні вапна відбувається ендотермічна реакція при утворенні CaS, що збільшує втрати температури чавуну, подовжує процес його десульфурации.
Технічний ефект при використанні винаходу полягає в досягненні наднизьких значень вмісту сірки в чавуні перед його заливкою в конвертер.
Це досягається тим, що заливають чавун в заливний ківш конвертера і подають в ківш необхідні реагенти.
У ківш подають сталевий дріт з наповнювачем магнієм з витратою 0,3-1,0 кг / т чавуну, потім продувають чавун нейтральним газом через занурювальну фурму протягом 0,5-4,0 хв з витратою 0,1-0,14 м3 / т чавуну, скачують шлак з ковша і заливають чавун в конвертер.
Досягнення наднизьких значень вмісту сірки в чавуні відбуватиметься внаслідок застосування в якості реагенту магнію, що забезпечує високу ступінь засвоєння сірки і освіти MgS. Сказане забезпечує також застосування продувки чавуну нейтральним газом, що підвищує швидкість і інтенсивність утворення MgS і більш повне видалення сірки з чавуну.
Крім того, застосування в якості реагенту магнію робить шлак легко рухомим, що забезпечує його швидке видалення. Останнє усуває можливість зворотного переходу в чавун утворилися сульфідів.
Використання дроту зі сталевою оболонкою і наповнювачем магнієм дозволяє доставляти магній на всю глибину розливного ковша, що підвищує інтенсивність процесу десульфурації та скорочення часу обробки чавуну.
Діапазон значень витрати магнію в межах 0,3-1,0 кг / т пояснюється закономірностями десульфурації чавуну. При менших значеннях не відбуватиметься видалення сірки з чавуну в межах, заданих за технологією. Великі значення встановлювати не має сенсу, так як при цьому буде відбуватися перевитрату магнію без подальшого зниження вмісту сірки в чавуні.
Зазначений діапазон встановлюють в прямій пропорційній залежності від початкового вмісту сірки в чавуні. Діапазон витрати нейтрального газу в межах 0,1-0,14 м3 / т пояснюється закономірностями перемішування чавуну в заливальному ковші. При менших значеннях не відбуватиметься необхідного перемішування чавуну і усунення сірки.
При великих значеннях відбуватиметься перевитрата нейтрального газу без подальшого підвищення ефективності перемішування чавуну, а також буде відбуватися його переохолодження.
Зазначений діапазон встановлюють в прямій пропорційній залежності від обсягу чавуну в розливному ковші.
Діапазон часу продувки чавуну нейтральним газом в межі 0,5-4,0 хв пояснюється закономірностями десульфурації чавуну в процесі освіти сульфідів магнію. При менших значеннях не встигатиме відбуватися реакція освіти MgS з необхідним видаленням сірки. При великих значеннях відбуватиметься переохолодження чавуну в заливальному ковші.
Зазначений діапазон встановлюють в прямій пропорційній залежності від ємності розливного ковша.
Спосіб десульфурації чавуну перед конвертерної плавкою
Спосіб десульфурації чавуну перед конвертерної плавкою здійснюють наступним чином.
При десульфурації чавуну в заливний ківш подають дріт, що складається з тонкої сталевої оболонки з наповнювачем порошкоподібною магнієм. Температура чавуну складає 1350С. Зовнішній діаметр дроту становить 9,6 мм. Дріт подають за допомогою трейбаппарата зі швидкістю до 3,6 м / с, при цьому витрата магнію встановлюють в межах 0,3-1,0 кг / т чавуну. Після подачі необхідної кількості магнію чавун продувають нейтральним газом азотом через занурювальну фурму протягом 0,5-4,0 хв з витратою 0,1-0,14 м3 / т чавуну. Після продувки чавуну азотом зливають утворився шлак з розливного ковша за допомогою, наприклад, його нахилу або машини для скачування шлаку. Після скачування шлаку заливний ківш транспортують до конвертер протягом 2-10 хв і заливають чавун в конвертер. Протягом цього періоду чавун в заливальному ковші усредняется по температурі і складу.
У таблиці наведено приклади здійснення способу десульфурації чавуну перед конвертерної плавкою з різними технологічними параметрами.
Застосування запропонованого способу дозволяє досягти наднизьких значень вмісту сірки в чавуні.
При цьому вихід низькосірчистого чавуну підвищується на 95% Економічний ефект підраховано в порівнянні з базовим об'єктом, за який прийнятий спосіб десульфурації чавуну перед конвертерної плавкою, застосовуваний на Новолипецькому металургійному комбінаті.
СПОСІБ десульфурації чавуну ПЕРЕД конвертерного плавки, що включає заливку чавуну в заливний ківш конвертера, подачу в ківш магнію і заливку чавуну в конвертер, який відрізняється тим, що магній подають в ківш з витратою 0,3-1,0 кг / т чавуну у вигляді наповнювача дроту зі сталевою оболонкою, а перед заливкою чавуну в конвертер його спочатку продувають нейтральним газом з витратою 0,10-0,14 м3 / т чавуну через занурювальну фурму протягом 0,5-4,0 хв, а потім здійснюють скачування шлаку і витримку чавуну в ковші не менше двох хвилин.