Влияние технологических параметров на удаление серы при переделе фосфористых чугунов

Размещено на http://www.allbest.ru/

45

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА УДАЛЕНИЕ СЕРЫ ПРИ ПЕРЕДЕЛЕ ФОСФОРИСТЫХ ЧУГУНОВ

Шишкин Ю.И., Егорова Т.Г., Харченко Е.М., Атакишиев С.А.

Карагандинский государственный индустриальный университет, г. Темиртау

В производственных условиях исследованы и оценены факторы, определяющие процесс десульфурации в кислородном конвертере. Исследования проводились в условиях работы действующего кислородно-конвертерного цеха АО «АрселорМиттал Темиртау», перерабатывающего фосфористые чугуны с содержанием фосфора 0,5-0,8%. Анализировались данные плавок, проводимых двухшлаковым процессом.

Анализ данных опытных плавок показал, что определяющее значение на полноту удаления серы оказывают шлаковый режим конвертерной плавки и тип используемой извести.

Ключевые слова: десульфурация, шлаковый режим, основность, фосфористый чугун, сталь.

INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON REMOVAL OF SULFUR AT REPARTITION OF PHOSPHOROUS CAST IRON

Shishkin Y.I., Egorova T.G., Kharchenko E.M., Atakishiev S.A.

Keywords: desulfurization, slag treatment, basic, phosphorous, iron and steel.

Расширение сортамента и увеличение спроса на новые виды непрерывнолитой стали для жести, холодного проката и трубных заготовок обусловливают ужесточение требований по содержанию серы. В то же время, возможности кислородно-конвертерной плавки ограничены [1,2]. Анализ промышленных плавок, проведенных в условиях работы конвертерного цеха АО «АрселорМиттал Темиртау», показал, что переработка жидкого чугуна с содержанием серы 0,02…0,03% даже двухшлаковым процессом не гарантирует получения серы в готовой стали менее 0,015% [3]. Ситуация усугубляется в связи с переходом на непрерывную разливку, что привело к снижению доли оборотного лома и соответственно, к увеличению количества привозного, самого неприятного для металлургов лома, прежде всего, с точки зрения повышенного и непредсказуемого содержания серы в нем. Необходимо отметить, что показатель степени десульфурации на реальных промышленных плавках колеблется в широких пределах (050%).

В этой связи необходимо выявить наиболее значимые факторы, влияющие на процесс десульфурации.

Исследования проводились в условиях работы действующего кислородно-конвертерного цеха, перерабатывающего фосфористые чугуны с содержанием фосфора 0,5-0,8%. Анализировались данные плавок, проводимых двухшлаковым процессом. Первый период продувки заканчивали по израсходованию 65-70% суммарного количества кислорода дутья на плавку. При этом содержание углерода в продутом металле находилось в пределах 0,20-0,40%, фосфора - в пределах 0,1%. После слива шлака продолжали продувку до получения металла с заданным содержанием фосфора.

Ранее проведенными исследованиями [4,5] было установлено, что активная десульфурация металла имеет место во втором периоде продувки, при этом наибольший эффект наблюдается при использовании извести мягкого обжига (рис. 1).

Рисунок 1 - Поведение серы по ходу продувки: а - плавка с промежуточными повалками конвертера (известь мягкого обжига) б- использование извести, полученной в шахтных печах в- использование извести мягкого обжига Q- расход кислорода дутья.

В первом периоде происходит даже прирост серы в металле из-за расплавления скрапа и попадания миксерного щлака (рис. 1, кривая а).

Ввод во втором периоде продувки извести мягкого обжига из вращающихся печей и печи кипящего слоя обеспечивает достаточно надежное удаление серы (менее 0,02%) даже при высокой её концентрации на промежуточной повалке - до 0,08% (рис.1 кривая в), в то время, как при использовании во втором периоде продувки шахтной извести содержание серы составляло 0,0260,027%

В этой связи правомочно оценивать степень десульфурации по конечным параметрам продувки. С этой целью математической обработке были подвергнуты данные 18 промышленных плавок, проведенных в конвертерном цехе АО «АрселорМиттал Темиртау». Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Данные опытных плавок

[S]_ч, % - содержание серы в чугуне; [S]_в, % - содержание серы на выпуске

кислородный конвертер чугун фосфор

Данные таблицы свидетельствуют о том, что степень десульфурации (h_S) колеблется в широких пределах (18,75…47,83%), а содержание серы на выпуске находилось в пределах 0,009…0,015%. Колебания серы в перерабатываемом чугуне варьировалось от 0,015 до 0,025%. Химический состав шлака менялся в следующих пределах: (FeO) - 13…21 %; (CaO) - 45… 50,75%; Основность шлака составляла 2…4,4.

Оценивалось влияние основных параметров плавки на удаление серы.

По результатам математической обработки данных таблицы были построены графики зависимости степени десульфурации от содержания СаО в шлаке (рис. 2). основности шлака (В) (рис. 3), от содержания FeO в шлаке (рис.4).

Данные рис.2 свидетельствуют о том, что степень десульфурации повышается с увеличением СаО в шлаке, что согласуется с термодинамикой процесса.

Параболический характер кривой (рис.3) можно объяснить, исходя из следующих соображений: увеличение основности шлака способствует процессу удаления серы (левая часть кривой), однако при достижении определенного значения этого показателя степень десульфурации снижается, что связано с кинетикой процесса. Известно, что с увеличением основности выше оптимальных пределов шлак теряет жидкоподвижность, становится густым, что тормозит рафинировочные процессы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

45

Рисунок 2 - Зависимость степени десульфурации от содержания (СаО)

Размещено на http://www.allbest.ru/

45

Рисунок 3- Зависимость степени десульфурации от основности шлака

Размещено на http://www.allbest.ru/

45

Рисунок 4 - Зависимость степени десульфурации от содержания (FeO)

С увеличением содержания закиси железа в шлаке наблюдается тенденция к снижению показателя десульфурации (рис.4), что термодинамически объяснимо. Следует отметить, что снижение (FeO) ниже 15% может привести к ухудшению процесса растворения извести, а, следовательно, к понижению активности шлакового расплава и его рафинирующих свойств.

Анализ данных опытных плавок показал, что определяющее значение на полноту удаления серы оказывают шлаковый режим конвертерной плавки и тип используемой извести.

Список литературы

1. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. М.: Изд-во «Мир», 2003. - 528 с.

2. Шишкин Ю. И., Торговец А.К., Григорова О.А. Теория и технология конвертерных процессов. Алматы.: «?ылым» 2006г. 192с.

3. Шишкин Ю.И., Григорова О.А., Добромилов А.А. и др. Десульфурация стали при обработке на установке печь-ковш. Сб. «Современные проблемы электрометаллургии стали» Часть 2.-Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2007. с.138-143

4. Польшиков Г.В., Богомяков В.И., Максимов В.И. и др. Влияние обжига извести на технико-экономические показатели процесса // Сталь. 1989. № 5. С. 31-33.

5. Шишкин Ю.И., Польшиков Г.В., Богомяков В.И. Эффективность использования извести при переделе фосфористых чугунов в большегрузных конвертерах. - Караганда.: Союз научных и инженерных обществ СССР, 1991. - 43 с.

Размещено на Allbest.ru