О компанииСтатьиНапишите намНаш адресСправочникРегистрация

Меню

Статьи

Дефосфорация чугуна

Решение вопроса выбора рациональной технологии обработки жидкого чугуна в значительной степени зависит от технологии дальнейшего сталеплавильного передела, наличия оборудования и возможностей для внепечной обработки стали. Характерным примером является опыт завода "Oxelosund" фирмы SSAB (Швеция). Завод имеет две доменные печи, восемь чугуновозных ковшей миксерного типа вместимостью по 325 т оборудованных для продувки чугуна порошками, конвертер комбинированного дутья (LBE-процесс), установки для внепечной обработки стали (ASEA-SKF) и для вдувания порошков (TN). В чугуновозных ковшах миксерного типа производится продувка чугуна (газ-носитель - азот) смесью СаС2 + СаСО3, при этом содержание серы снижается с 0,05...0,07 до 0,005...0,02 %. При продувке такого низкосернистого чугуна в обычном конвертере верхнего дутья содержание серы не только не уменьшалось, но часто несколько возрастало. После переоборудования конвертера для работы с комбинированной продувкой появилась возможность проводить в конвертере в конце плавки операцию перемешивания ванны при помощи нижнего дутья (так называемое послепродувочное перемешивание). Все это способствовало существенному изменению многих параметров технологии: уменьшилось содержание кремния в чугуне с 0,80 до 0,35 % и соответственно количество шлака в конвертере; вдвое снизились потери железа со шлаком; уменьшился расход извести, повысился срок службы футеровки и т.д. Перемешивание металла с высокоосновным и сравнительно маложелезистым шлаком в конвертере позволило приблизить степень распределения серы между металлом и шлаком к равновесному. В результате при использовании чугуна, содержащего 0,007...0,025 % S, содержание серы в конвертере в конце послепродувочного перемешивания снизилось до 0,0015 %. Для получения в обычной стали 0,010...0,015 % S дальнейшей обработки стали для ее десульфурации не требовалось.

Таким образом, в данном случае в результате организации внедоменной обработки чугуна и замены обычной продувки в конвертере комбинированной исключена необходимость внепечной обработки стали. Не меньшее влияние на технологию оказал ввод в эксплуатацию установки ASEA-SKF и TN. На основе опыта, накопленного в процессе эксплуатации этих установок, оказалось рациональным разделение всех производимых на заводе марок сталей на четыре группы в зависимости от содержания серы и выбора технологии обработки для каждой группы. Для групп марок сталей I, II, III, IV содержание серы в готовой стали должно быть соответственно 0,015...0,030, 0,01...0,015, < 0,007, < 0,004 % и минимальное количество водорода. Для группы I рекомендуется облегченная, для остальных - глубокая десульфурация жидкого чугуна. Десульфурация стали проводят в случае необходимости - для групп I, II; глубокая - для групп III, IV. Обработка синтетическим шлаком и вакуумирование проводится только для группы IV. Таким образом, оказалась рациональной оптимизация технологии десульфурации чугуна и стали в зависимости от требуемого содержания серы в стали, условий удаления серы в конвертере (или восстановления ее из шлака) и стоимости обработки.

Комплексное решение по организации внепечной обработки чугуна и стали принято на заводах "Thyssen Stahl AG", где работают девять установок для десульфурации чугуна (вдуванием смеси СаС2 + Mg), девять конвертеров комбинированного дутья типа ТВМ, три установки циркуляционного вакуумирования, установки вакуум-кислородного рафинирования типа VOD и VODC, пять установок TN для десульфурации стали путем инжекции десульфураторов [32]. Особенностью является разработка двухступенчатой технологии десульфурации чугуна:

  1. до < 0,020 % S в ковше миксерного типа;

  2. до 0,001...0,003 % S в заливочных ковшах.

В 1982 г. на заводе "Kimitsu Works, NSC" (Япония) Внедрена ORP-технология. Основной целью разработчиков технологии является снижение до минимума потерь железа и затрат энергии при максимальной производительности и максимальном использовании оборудования [33]. Обработка начинается проведением обескремнивания чугуна на желобе при выпуске чугуна из доменной печи введением порошка железной руды в струю чугуна из расчета 45 кг кислорода на 1 т. При этом содержание кремния снижается с 0,5 до 0,15 % при основности шлака 1,5...2,0. В результате обескремнивания облегчается проведение операции дефосфорации. Окисление фосфора производится в 290-т передвижном ковше миксерного типа вдуванием порошка (газ-носитель - азот). Продолжительность обработки - 45 мин, продувки - 25 мин. Порошкообразная смесь состоит из 55 % FeO (окалина), 35 %СаО, 5 % CaF2 и 5 % СaС2. Образующийся при обработке такой смесью высокоосновный шлак обеспечивает также десульфурацию чугуна. Содержание фосфора снижается с 0,12 до 0,015 %, серы - с 0,025 до 0,005 %. Расход порошка составляет 52 кг/т. Окисление углерода осуществляется в 300-т конвертере с верхним и нижним дутьем (LD-ОВ). При использовании 21 кг флюса (40 % СаО; 12 % MgO; 39 % Fe2O3; 9 % МnО) на 1т стали содержание углерода снижается с 4,67 до 0,05 %. Сталь после выпуска продувают в ковше смесью извести и ферросплавов в струе аргона, а также, при необходимости, вакуумируют. Производимая сталь содержит гарантированно низкое содержание нежелательных примесей [22].

Наряду с ORP-технологией компанией "Nippon Steel Corp." (NSC) широко используется технология, названная SMP (Slag Minimising Process). SMP-процесс используют в основном для получения стали промышленного производства с минимальными затратами на рафинирование путем стабилизации содержания кремния в чугуне на низком уровне (0,2...0,25 %). При этом увеличивается выход годного, снижается расход флюсов в конвертерном цехе, увеличивается стойкость футеровки, производительность и т.д. Окисление кремния производится в передвижном миксере путем верхней подачи окалины (28 кг/т) в струе газа.

Полученный шлак удаляется отсосом при помощи вакуумной системы (VSC). К началу 1985 г. практически на всех заводах компании использовался тот или иной, метод внепечной обработки [34]:

  • 1) Muroran - SMP, ORP;
  • Kimitsu - ORP;
  • Nugoya - ORP;
  • Sakai - SMP;
  • Hurohata - SMP;
  • Jawata - SMP, ORP;
  • Oita - ORP.

Во всех случаях использования SMP-процесса особое внимание уделяется обескремниванию чугуна. Интенсивное обескремнивание, проводимое на качающемся желобе доменной печи (порошками оксидов железа), обеспечивает на следующей стадии эффективную дефосфорацию под высокоосновным шлаком (вдуванием смеси 55...58 % FeO; 33...36 % СаО; 7...10 % CaF2; до 2 % СаС2) и десульфурацию (1.40). Разработчики назвали WOT процесс "новым" сталеплавильным процессом [35].

Схема производства на заводе "Kakogawa" той же компании [36] следующая: в миксерном ковше окалиной удаляют кремний, затем скачивают шлак и в конвертере аналогичной продувкой (так же, как и на заводе "Kobe") Удаляют фосфор, а серу - вдуванием карбида кальция СаС2 с последующим обезуглероживанием в другом конвертере с комбинированной продувкой.

В 1985 г. на заводе "Mizushima Works" (Япония) пущен комплекс по внепечной обработке чугуна (более 100 тыс. т чугуна в месяц). Комплекс состоит [37] из оборудования для десиликонизации чугуна на желобе доменной печи №4 и для десиликонизации, дефосфорации и десульфурации чугуна в передвижном миксере. Для десиликонизации в миксерном ковше используется смесь агломерационной пыли (5 %) и извести (25 %); для дефосфорации смесь состоит из 54 % агломерационной пыли, 38 % извести, 4 % CaF2 и 4 % Na2CO3. Для инжекции служат четыре пневмонагнетателя с роторным питателем. Максимальная скорость инжекции 500 кг/мин. Система оборудования включает установку для грануляции шлака производительностью 24 т/ч. Чугун после обработки в передвижном миксере содержит < 0,03 % Si, 0,01...0,03 % Р, 0,003...0,02 % S.

Практически все варианты технологических комплексов получения чистых по фосфору чугунов включают операции одно- или (чаще) двукратного скачивания шлака. Это позволяет гарантированно получать в готовой стали < 0,0015 % Р (при использовании для десульфурации силикокальция) и < 0,0010 % Р (без силикокальция). Комплексы включают также оборудование для извлечения соды из отработанного шлака как с целью экономии, так и для исключения опасности загрязнения среды вредными выделениями.

Технология получения, а затем эффективного использования обескремненного чугуна получила название малошлаковой или бесшлаковой технологии (процесса). Бесшлаковый процесс имеет ряд преимуществ: экономия флюсов, уменьшение потерь железа в шлаке и соответствующее увеличение выхода стали, экономия ферросплавов и пр. Имеются сообщения о рентабельности использования в таком процессе марганцевой руды (в конвертере). При малом расходе флюсов "выход" по марганцу возрастает примерно вдвое [38].

Использование обескремненного чугуна имеет существенный недостаток: несмотря на некоторое повышение температуры чугуна в процессе обескремнивания и уменьшение потерь тепла на нагрев шлака, избыток тепла, используемый для переработки в конвертере лома, уменьшается. Вместе с тем, если имеются другие потребители лома (электропечи, мартеновские печи), ситуация рассматривается в комплексе. При этом следует учитывать возможность получать в конвертерных цехах сталь, чистую не только от серы и фосфора, но и от примесей цветных металлов. На заводах Японии затраты на производство стали при переходе на бесшлаковый процесс снижаются примерно на 28 % [38].

Наши партнёры

Спец-предложение

Предлагаем услуги по оптимизации геометрии разливочной оснастки с целью обеспечения повышения коэффициента использования металла и снижения осевой пористости слитков

подробнее

О компанииСтатьиНапишите намНаш адресСправочникРегистрация
© 2009
Создание сайтов в студии Мегагруп

При копировании материалов сайта размещение активной ссылки на steelcast.ru обязательно | статьи партнеров

Rambler's Top100
Дефосфорация чугуна