Зависимость концентрации серы в чугуне от содержания ее в коксе

Марка кокса	Содержание серы, мае. %, менее
	в коксе	в чугуне
KJI1	0,6	0,1
KJI2	1,0	0,12
КЛЗ	1,4	0,14

Исследования показали, что для кислых ваграночных шлаков (Ca0/Si0₂ = 0,35...0,7) при температуре 1450 °С значения rj_s = 1... 2. Учитывая, что масса ваграночного шлака при кислом процессе составляет в среднем 6 % (q = 0,06), получим:

Я- .2*.

1 + 0,06-2 1,12

Таким образом, в результате диффузии серы из металла в кис­лый шлак первоначальное содержание серы в металле уменьшит­ся не более чем в 1,12 раза и поэтому десульфурирующую способ­ность кислого шлака следует оценить как низкую.

По практическим данным содержание серы в чугуне при кис­лой ваграночной плавке зависит, главным образом, от качества кокса и его расхода, и составляет 0,1... 0,14 % (табл. 10.4). Это ко­личество серы допустимо лишь для обычных серых чугунов.

Увеличение десульфурирующей способности кислого шлака на 10...20 % достигается при замене части извести СаО жженой маг­незией MgO и увеличении содержания в шлаке МпО. Для этого в печь вводят доломит CaC0₃MgC0₃, пиролюзит МпО или основ­ной мартеновский шлак, содержащий 40... 50 % СаО, 5... 7 % MgO и 8... 12% МпО.

Особенности плавки в вагранках с основной футеровкой

Футеровка выполняется магнезитовым, доломитовым или хромомагнезитовым огнеупорами, которые хорошо противостоят основному шлаку. Частицы оплавившейся футеровки увеличива­ют количество основных, а не кислотных оксидов в шлаке.

Флюс— известняк СаС0₃, дается в удвоенном по сравнению с кислым процессом количестве — 5...7%. Кроме того, для раз­жижения шлака добавляют 0,5...0,7 % плавикового шлака CaF₂.

Шлак при таком соотношении источников самородного шлака и флюса становится основным. Его ориентировочный состав, мае. %: СаО 40...50; Si0₂ 25...30; А1₂0₃ 2...20; MgO 1,5...5; FeO 0,5...3; МпО 1...3; Р₂0₅ 0,5...1; S 0,5...1.

Десульфурация чугуна протекает по реакции (8.9). Три условия успешного протекания этой реакции, сформулирован­ные в общем виде в подразд. 8.5, реализуются в условиях вагра­ночной плавки следующими технологическими приемами:

1. увеличенным расходом флюса (для получения высокой ос­новности шлака);

2. отказом от использования массивных неразделанных кусков шихты, мелкой окисленной шихты, недопущением работы на за­ниженной холостой колоше (для минимальной окисленности ме­талла и шлака);

3. использованием подогрева дутья (для высокотемпературно­го режима плавки).

При выполнении этих технологических рекомендаций коэффици­ент распределения серы rj_s может достигать значений 22... 25.

0,08...0,1 0,04...0,08 0,03...0,04 0,01...0,03

Содержание серы в чугуне, %

Степень основности

ваграночного шлака основности шлака

До 0,8 0,8...1,3 1,3...1,6 1,7...2,0

Установлена следующая зависимость содержания серы в чугу­не от степени

Из приведенных данных следует, что при степени основности шлака, близкой к 2, в основной вагранке можно выплавить чугун с содержанием серы, позволяющим получать высокопрочный чу­гун с шаровидным графитом.

Дальнейшее повышение основности шлака нецелесообразно, так как оно приводит к повышению температуры плавления шлака и даже при работе на горячем дутье его вязкость увеличивается, а коэффициент распределения серы r|_S, как следствие, уменьшается.

Дефосфорация чугуна при наличии основного шлака про­текает по реакциям (8.13) и (8.14). Для окисления фосфора по реакции (8.13) в вагранку вводят железную руду (около 1 %), не- металлизованные окатыши или мелкую окисленную шихту.

Образование прочного нерастворимого в чугуне фосфорнокисло­го кальция достигается увеличением количества известняка до 7 %.

Низкотемпературный режим плавки обеспечивается отказом от подогрева дутья и завышения холостой колоши.

При выполнении этих технологических приемов содержание фосфора может быть снижено на 35...45 %.

Угар элементов. В соответствии с общими закономернос­тями угара (подразд. 8.4), угар кремния в основной вагранке выше, а марганца ниже, чем в кислой.

Пригар углерода увеличивается по следующим причи­нам:

• основной шлак активнее смывает кислую золу с кусков кок­са и увеличивает поверхность их контакта с каплями металла;

• повышенный угар кремния увеличивает растворимость угле­рода в чугуне (формула (8.17));

• в условиях высокотемпературного режима, характерного для большинства основных вагранок, увеличивается растворимость уг­лерода в чугуне.

Следует отметить, что плавка в основных вагранках не нашла широкого практического применения в связи с большей сложнос­тью процесса, высокой стоимостью и дефицитностью футеровки.