Автореферат выпускной работы магистра Кузьминова А.В.:
"Использование ковшевого шлака для десульфурации чугуна на желобе доменной печи"


Главная Библиотека Ссылки

Введение

      В мировой металлургической практике однозначно решен вопрос о необходимости внепечной обработки чугуна, который является основной шихтовой составляющей частью сталеплавильного производства. Повышение качества передельного чугуна позволяет стабилизировать процесс выплавки стали, снизить энергетические и материальные затраты плавильной переработки, улучшить экологию. Существенное улучшение качества передельного чугуна и доведение его характеристик до уровня, соответствующего требованиям сталеплавильного производства, достигается внепечными процессами десульфурации, деформации и десиликонизации. Особенно эффективно применение методов внепечной десульфурации чугуна, так как повышение его качества сочетается с ростом производительности печей, которые освобождаются от энерго- и материалоемкой операции удаления серы из металлической в шлаковую фазу. К настоящему времени накоплен большой производственный опыт применения внепечной обработки металлических расплавов, разработаны теоретические основы и промышленные технологии, получены убедительные доказательства эффективности их использования на предприятиях черной металлургии. В нашей работе сделана попытка представить наиболее распространенные способы внепечной обработки чугуна, показать их рафинирующие способности и резервы. Значительное внимание уделено также новым процессам, отличающимся повышенными технико-экономическими показателями. Обсуждены некоторые металлургические аспекты этих процессов.
Целью моей работы является определение физико-химических свойств ковшевого шлака при температуре, выпускаемого из доменной печи чугуна.

Обзорная часть

В настоящее время наиболее распространёнными в черной металлургии являются следующие способы десульфурации чугуна:
• Внепечная десульфурация чугуна натрий и кальцийсодержащими материалами;
• Внепечная десульфурация чугуна магнием;
• Внепечная десульфурация чугуна шлаками.

При внепечной десульфурации чугуна натрий и кальцийсодержащими материалами применяют:

• Соду, десульфурацию которой проводят в ковшах. Однако в связи с высокой стоимостью и дефицитностью соды, ускоренным износом футеровки ковшей под воздействием щелочей, необходимостью тщательного скачивания отработанного содового шлака для предотвращения обратного перехода серы в металл, сложностью мероприятий по защите окружающей среды и охране труда использование соды для десульфурации чугуна в ряде случаев ограничено.
• Неплавящиеся реагенты: известь, карбид кальция, цианомид кальция и различные смеси на их основе, ввод которых чаще всего осуществляется вдуванием их через погружаемую фурму или загрузкой на поверхность расплава. В ряду используемых в металлургической практике кальций-содержащих десульфураторов чугуна наибольшей обессеривающей способностью обладает карбид кальция, который реагирует с выделением безвредных паров, благодаря чему улучшается циркуляция металла без использования большого количества транспортирующего газа, в качестве которого применяется сухой сжатый воздух, азот, природный газ. Он может удалять значительное количество серы при малых удельных расходах, образует очень прочные соединения серы, что исключает возможность ее обратного перехода в чугун. Применение карбида кальция в качестве десульфуратора обходится несколько дороже, чем извести, однако при этом меньше охлаждается обрабатываемый металл.

Внепечная десульфурация чугуна магнием. Магний является одним из наиболее эффективных десульфураторов чугуна. При его самом низком удельном расходе по сравнению с другими реагентами (0,3-1,0 кг/т чугуна) удается удалить из металла до 90 % серы и получить чугун с содержанием серы до 0,005 % с минимальными потерями железа и совершенно незначительным количеством образующегося шлака (0,5-1,6 кг/т чугуна). Применяемые в настоящее время в промышленных условиях способы ввода магния в чугун могут быть разделены на четыре группы:

- подача слиткового магния с регулируемой линейной скоростью механическим дозатором при независимом от ввода магния поддуве газа в испаритель (так называемый способ «магний-газ»);
- подача слиткового или кускового магния с инертным наполнителем, тормозящим процесс испарения магния (пассивированный магний, магкок, магдоломит, пеламаг и др.);
- вдувание газоносителем мелкодисперсного (гранулированного или фрезерованного) магния через погружаемую в расплав фурму;
- подача магния в виде порошковой проволоки.
Обработка чугуна этими способами осуществляется в открытых ковшах или в ковшах миксерного типа емкостью до 250 т. Магний подается в расплав чугуна на максимально возможную глубину посредством специальных погружных устройств с расширяющейся нижней частью.

      При внепечной обработке металла в сталеразливочном ковше или агрегате печь-ковш образуется высокоосновной шлак (основность приблизительно равна 4) в количестве 20кг/1 тонну металла. Исследованиями было установлено, что способность этого шлака как десульфуратора используют на 10-20%, то есть этот шлак можно вторично использовать использовать в качестве десульфуратора чугуна и стали. Кафедрой «Электрометаллургией» был предложен и защищен авторским свидетельством способ десульфурации чугуна на желобе доменной печи. Моей задачей являются исследования химического состава ковшевого шлака, температуры плавления шлака, вязкости шлака и коэффициента распределения серы между ковшевым шлаком и чугуном. На данный момент исследована температура плавления шлаков.

Температура плавления шлаков

N плавки N пробы T плавления, °C
2801374 1 1445-1453,2
2801433 2 1348,2-1355,3
2801376 3 1463-1469,5
2801375 4 1448,2-1456,1
2801373 5 1487,2-1471,7
2801400 6 1385,5-1353,3
2801368 7 1462,4-1463,8
2801401 8 1373-1351,3
2801342 9 1351,2-1360,9
2801344 10 1475-1489,2

Заключение

      Предполагаем, что применение ковшевого шлака для десульфурации чугуна на желобе доменной печи позволяет снизить содержание серы в нем на 50%.

Библиотека


1. Квитко М.П., Афанасьев С.Г. Кислородно-конвертерный процесс- М.: Металлургия, 1974.-343 с.
2. Роменец В.А., Кремневский СВ. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства.- М: Металлургия, 1973.- 511с.
3. Жигулин В.И., Рубинский Н.Г. О роли марганца в кислородно-конвертерном процессе // Сталь.- 1965.- № 5.
4. Андреев В.Ф. Основные проблемы технического прогресса и экономики черной металлургии СССР.- М.: Металлургия, 1976.-416 с.
5. Серов Ю.В., Михалевич А.Г. //Черная металлургия. Бюл. НТИ, 1978.-№11.-С.З-16.
6. Sherman C.W., Chipman J. // Metaks, 1952, 4.- P.597; Проблемы современной металлургии, 1953.-№ 1.- С.22.
7. Е.К Бородулин. Производство десульфураторов и концепция снабжения ими металлургических предприятий. /VIII Международный симпозиум по десульфурации чугуна и стали.
8. Внедомененая десульфурация чугуна / Н.И. Красавцев, Ю.А. Корнееев, В.И. Мачикин, К.: Техника, 1975. – 119с.
9. Koros P. Review of existing techniques for desulphurization of hot metal or so many process // Iron and steelmaking. 1983, v.10.-7.-P.23, 25-29
10. Nolle U., Puskoff U., Stromender P. // Stahl und Eisen, 1972.- N 22.- S.92.
11. Шевченко А.Ф., Двоскин Б.В., Днепренко Н.Н. и др. Снижение затрат порошковой извести на внепечную десульфурацию чугуна // Черная металлургия. Бюл., 1999.-№ 1-2.
12. Омесь Н.М., Савранский Л.В., Боровиков Г.Ф. // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1994, № 2.- С.23-24
13. Половченко И.Г., Логинов В.П., Дуденко Ю.С., Соломатин СМ. Внедоменное обессеривание чугуна // Известия вузов. Черная металлургия.- 1964.-№4.
14. Борнацкий И.И., Мачикин В.И., Шевченко B.C. и др. Внепечное рафинирование чугуна и стали,- К.: Техника, 1979.
15. Дворянинов В.А., Бондаренко А.И., Попов Н.Н. и др. Десульфурация чугуна слитковым магнием //Черная металлургия.- 1978,- № 9.- С.34-35.
16. Воронова П.А. Повышение качества чугуна путем внедоменной десульфурации // Черная металлургия. Бюл. научно-технической информации.- 1976.- № 12 (776)
17. "Steel Times", 1977, 205.-N 1,-Р.121-125.
18. Proc. 35-th Annu Meet., Spoxane.- 1978 Dayton, ohio,- S.19-23.
19. "Circ. inform, techn. Cent, cloe sider", 1978, 35.- N 2.- P.285-298.
20. Воронова Н.А., Плискановский СТ., Гулыга Д.В. и др. Рафинирование доменного чугуна в ковшах вдуванием порошкового магния на промышленной установке завода «Азовсталь» // Повышение качества чугуна и чугунного литья,- 1971, вып. 40.
21. Носоченко О.В., Зотов А.В., Гилев Е.Е. Десульфурация передельного чугуна магнием по принципу моноинжекции через специальные фурмы // Сталь- 1999.-№ 12,-С. 19-21.
22. Зборщик А.М., Цупрун А.Ю. Рациональные технологии десульфурации чугуна в условиях современной Украины// Сталь, №8, 2002
23. Шевченко А.Ф., Двоскин Б.В. и др. Процесс особо глубокой десульфурации чугуна вдуванием магния в условиях крупнопромышленного производства стали// Металл и литьё Украины, №1, 2006
24. Зборщик А.М. Анализ эффективности десульфурации чугуна в 350-тонных заливочных ковшах// Известия вузов: ЧМ, №5, 2002

ДонНТУ   Портал магистров ДонНТУ