книги из ГПНТБ / Внедоменная десульфурация чугуна

достигается более высокая степень удаления серы, од­ нако расход соды, а, следовательно, и степень де­ сульфурации ограничены в этом случае размерами

ковша.

Показатели десульфурации чугуна в сталеплавиль­ ном цехе могут быть выше или ниже показателей, достигаемых в доменном цехе. Наиболее высокие

(по схеме тИ—Р—/3) и мартеновского чугуна (90%) при заливке из сигарообразного ковша в обычный (по схе­ ме Т—Р). При десульфурации последним способом достигаются также и самые стабильные результаты. Исключительно стабильные результаты достигаются при десульфурации в сифонном ковше и при обработке мартеновского чугуна в доменном цехе (по схеме//—Р): в 82% случаев конечное содержание серы в чугуне не превышало 0,008%. При этом соду, общий расход которой составлял 5—8 кг/т чугуна, добавляли не­ большими порциями во время наполнения ковша.

Понижение температуры чугуна за время обработ­ ки в 200-тонном ковше составляет 1,7° С на 1 кг соды [781. Место подачи соды определяется степенью насыщения чугуна углеродом. Доэвтектический томасовский чугун в целях уменьшения испарения соды следует обрабатывать только в сталеплавильном цехе. При обработке в сифонном ковше с расходом соды 3 кг/т чугуна средняя степень удаления серы может і достигать 50—60%, так как шлак в этом случае отде­ ляется от чугуна. Поэтому сифонный ковш необходи­ мо устанавливать перед ковшом для обработки чугу­ на. При расходе соды 8—10 кг/т чугуна достигается степень десульфурации 80%, получение же конечного содержания серы в чугуне 0,008% в 100% случаев достигается лишь при использовании метода перелива при расходе соды 15 кг/т чугуна. Для мартеновского

80

менее 90%.

Применение сифонных ковшей позволяет значите льно снизить расход соды вследствие повышения стс пени ее использования. Так, на заводе Август Тиссен— Хютте расход соды при та­ ком способе обработки чугуна составляет 2,7— 4,5 кг/т чугуна, а на заводе в Диффердингене — 1,2 — 4,4кг/т чугуна. Содержа­ ние серы в чугуне снижает­ ся при этом с 0,04—0,14 до 0,02—0,055% соответствен­ но.

В доменном цехе заво­ да Генрихсхютте в Хаттингене проводились ОПЫТЫ ПС непрерывной десульфура­ ции чугуна кальцинирован­ ной содой и содоизвестко­ вой смесью в сифонном ков­

3) устанавливали у конца желоба таким образом, что чугун из желоба попадал

сначала в сифонный ковш, а затем уже в чугуновозный. Наклон сифонного ковша, подвешенного на траверсе, осуществлялся от электропривода. Незадолго до на­ полнения первого чугуновозного ковша сифонный ковш

31

частично опорожняли, и, пока он вновь наполнялся, подавали второй чугуновозный ковш. Это позволяло проводить непрерывную обработку чугуна. Внутрен­ ний диаметр сифонного ковша, использовавшегося на заводе в Хаттийгене, составлял 1,2 м, высота — 1,65 м, максимальная высота шлакового слоя — 0,65 м. Десульфуратор подавался виброжелобом с механиче­ ским приводом, когда сифонный ковш наполнялся на одну треть, что позволяло избежать уноса соды че­ рез сифон. В соответствии с вместимостью ковша мак­ симальный расход соды составлял 300 кг.

В результате опытов было выяснено, что если при десульфурации в чугуновозных ковшах конечное со­ держание серы в чугуне 0,015% (при исходном 0,035) достигалось при расходе соды 7—10 кг/т чугуна, то в сифонном ковше такие же результаты получали при расходе соды 3—3,5 кг/т чугуна (исходное содер­ жание 0,03%). Установлено также, что смолодоломи­ товая футеровка является устойчивой в контакте с со­ довыми шлаками — с такой футеровкой обработано 1150 т чугуна без значительных дефектов футеровки, в то время как шамотную футеровку приходится заме­ нять после обработки 320—330 т.

В Англии обессеривали чугун содой методом пере­ лива в двух и трех ковшах [95]. Если обработка про­ водилась в двух ковшах, после обработки чугуна со­ дой в первом ковше при переливе во второй чугун освобождали от содового шлака с помощью шлакоотделителя. Степень удаления серы — 70—80%. По «трехковшовой системе» в первом ковше производится удаление кислого шлака, во втором — обработка чу­ гуна содой, а при переливе чугуна из второго ковша в третий удаляется содовый шлак. Степень десульфу­ рации в этом случае — 75%. Было испытано два спо­ соба перемешивания чугуна с десульфуратором — механическое и путем продувки азотом. Расход азота

32

составлял 0,015—0,030 м3/мин на 1 т чугуна. Переме­ шивание позволяло повысить степень десульфурации до 90%.

В работе [881 сообщалось, что добавка каждых 0,5% соды понижала температуру чугуна на 10° С, выдержка в ковше сопровождалась понижением тем­ пературы чугуна на 8—10 град/мин при исходной температуре чугуна 1500—1400° С и на 4—6 град/мин при исходной температуре металла 1400—1300° С. Вви­ ду интенсивного образования дыма применялась вентиляция.

На одном из заводов Франции проводились опыты по непрерывной десульфурации чугуна порошковой содой при выпуске его из доменной печи по способу института ИРСИД [118]. Установка состояла из бун­ кера для соды и вибрационного питателя для подачи десульфуратора в струю чугуна. Питатель снабжен пористыми плитами для продувки металла азотом или сжатым воздухом. Поверхность плит — 0,06 м2, расход газа — 0,5 м3/мин при давлении 98,1— 588,6 кПа. Расход соды составлял от 4 до 18 кг/т чугуна. Содержание серы в чугуне в результате та­ кой обработки уменьшалось от 0,075 до 0,029%.

Интересные экспериментальные исследования не­ прерывных способов обработки чугуна содой прове­ дены X. Лангхаммером и др. [107]. Им предложены схемы с использованием установок типа стационарно­ го сифонного ковша, а также противоточного желоба.

Несмотря на определенный прогресс в обработке чугуна содой, авторы исследований делают вывод о том, что при необходимости получения более низких содержаний серы в чугуне и более стабильных резуль­ татов десульфурации, преимущество остается за обра­ боткой чугуна неплавящимися десульфураторами — известью, карбидом кальция и различными смесями на их основе. Именно разным способам обработки

чугуна этими десульфураторами и уделяется за ру­ бежом в настоящее время основное внимание.

Неплавящиеся десульфураторы при сливе чугуна перемешиваются с ним неудовлетворительно, поэтому, как правило, необходимо принимать специальные ме­ ры по обеспечению требуемого для десульфурации контакта металла с десульфуратором. Достигается это самыми различными путями. Для этой цели ис­ пользуют вращающиеся печи, качающиеся ковши, ви­ брирующие ковши, стационарные ковши с продувкой методом погружаемого копья или донной продув­ кой, перемешивающие устройства с мешалками раз­ личных типов, устанавливаемые на желобе, ковши с перемешивающими устройствами и др.

Большое распространение в зарубежной практике получили различные способы десульфурации чугуна известью, которая является легкодоступным и доста­ точно эффективным десульфуратором, хотя для полу­ чения удовлетворительных результатов десульфура­ ции к ней предъявляются жесткие требования по крупности помола и чистоте. Хорошие результаты об­ работки чугуна известью были получены В. Тренти­ ни [126].

В ряде стран Западной Европы широко применя­ ется десульфурация чугуна по способу Каллинга [105]. Особенно распространен этот способ в Швеции, где десульфурации подвергается практически весь чугун, идущий на производство качественных ста­ лей.

Большое распространение получил в Швеции также способ десульфурации, разработанный фирмой «Домнарветс Ернверк». Чугун обрабатывается во вра­ щающейся печи или в виброковше порошкообразной известью или карбидом кальция. Применение послед­ него в качестве десульфуратора обходится несколько дороже, чем извести, однако, при этом меньше охла­

34

ждается чугун; по металлургической эффективности же десульфурация во вращающейся печи и в вибро­ ковше дает почти одинаковые результаты. Преиму­ щество виброковшей состоит в большем удобстве обслуживания и транспортировки. При большой мас­ се выпускаемого металла удобнее использовать вра­ щающуюся печь, так как ее конструкция проще, кро­ ме того, ее можно приспособить для работы в непре­ рывном режиме.

На шведском заводе «Херренгс Грув АВЦ» рабо­ тает вращающаяся печь вместимостью 20 т, в которой обрабатывается чугун следующего состава, %: С —

4,2; Si 1,2; Мп 0,6; Р 0,02—0,025; S 0,08—0,12%.

Частота вращения печи — 35 об/мин, длительность обработки — 20 мин, состав десульфуратора — 1,2— 1,5% извести и 0,2—0,5% коксовой мелочи. В резуль­ тате такой обработки содержание серы в чугуне сни­ жается до 0,001%. На заводе десульфурируют весь выплавляемый чугун — 40 000 т в год. Стойкость футеровки печи — 1000 наливов, ее заменяют через каждые семь месяцев.

В институте ИРСИД [127] десульфурируют чу­ гун в специально сконструированном ковше. Он футе­ рован силикатноглиноземистым кирпичом с толщиной кладки у стенок 0,15 м и у днища — 0,2 м, оборудован 4—6соплами для продувки. Обработке в таких ковшах подвергается, в основном, томасовский чугун следую­ щего состава, %: Si 0,18—1,20; С 2,7—3,5; S 0,03— 0,250. Температура обработки — 1205—1285° С. Из­ весть, применяемая для продувки, просеивается через сита с ячейками 0,0005 или 0,001 м, она хорошо обож­ жена. Расход извести на десульфурацию составляет 12 кг/т чугуна. В качестве газа-носителя использует­ ся азот, расход которого составляет 3 м3/мин, концен­ трация извести в дутье составляет около 9 кг/м3, длительность продувки — 5 мин.

Авторами работы [127] не были преодолены труд­

На устранение этих трудностей были направлены исследования немецких металлургов в Дортмунде [961. Они использовали вместо азота сжатый воздух, увеличив в нем концентрацию извести. Для вдувания десульфуратора ими была применена специальная неохлаждаемая фурма погружения длиной 2,5 м, защищенная огнеупорной футеровкой. Входные от­ верстия в фурме для поступления воздуха с реагентом располагались под углом 180° друг к другу, благодаря чему фурма не вибрировала при продувке. Для пре­ дотвращения образования густых известковистых шла­ ков и снижения потерь металла к извести добавляли соду. Десульфуратор смешивался с газом-носителем в специальном барабане-смесителе, в который загру­ жали известь (97% фракции 0,00009 м и 3% фракции

0,000053 м) и соду (фракции 0,002 м). С помощью

такого способа смешения удавалось довести расход газа-носителя до 0,003—0,004 м3/кг десульфуратора. Из всех опробованных добавок — плавикового шпата, угля и других наилучшей с технологической точки зрения зарекомендовала себя сода, применение кото­ рой позволило снизить потери металла до 1 % (табл. 3).

Опытами установлено, что величина потерь чугу­ на при продувке определяется расходом десульфурато­ ра. Так, например, при расходе десульфуратора 8,5 кг/т (смесь извести с содой) потери чугуна состав­ ляют 1%, при повышении расхода смеси до 22 кг/т потери возрастают до 2,2%. Это говорит о том, что по­ тери все же довольно велики.

По опыту института ИРСИД на заводе «Зальцгиттер» после получения обнадеживающих результа­ тов десульфурации в ковшах вместимостью 5 т была

36

Таблица З

50-тонных ковшах. Технологическая схема установ­ ки показана на рис. 4. Результаты десульфурации были высокими. При начальном содержании серы в чу­

ег'"'

СжатыііА- Воздух

Азот А-

37

I

соды) 20 кг/т чугуна конечное содержание серы сни­ жалось до 0,01%. Результаты опытов в зависимости от расхода десульфуратора показаны на рис. 5.

кислых шлаках позволила достигнуть повышения производительности на 20% при снижении расхода кокса на 5%.

Большое распространение за рубежом получили способы десульфурации чугуна в вибрационных ков­ шах. Метод удаления се­ ры из жидкого металла во

с сосудом, наполненным водой, вместимостью 308 л была сооружена вибрирующая установка вместимос­ тью 3 т. Опыты по обессериванию передельного и ли­ тейного чугунов показали, что при частоте вращения ковша 70 об/мин и при эксцентриситете вращающегося

38

поддона 0,061 м за 31 мин удалось присадкой 1,5— 2,3% (по массе) извести и 0,6—1,0% коксика понизить содержание серы в чугуне на 95% (от 0,078 до 0,003). Увеличение эксцентриситета вращения до 0,079 м и ввод в ковш 0,08% (по массе) соды вместе с 1,6% извести и 0,8% коксика позволили через 20 мин получить чугун, содержащий 0,004% S (при частоте вращения 60 об/мин).

Схематически вибрационный ковш изображен на рис. 6. Ковш 5 подвешивается на трех цапфах 6. Рама 2 крепится на трех стойках 7, имеющих кривошипы, которые приводятся в движение электромотором 1. Число оборотов, как правило, регулируется. Вибра­ ционный ковш накрыт крышкой для сохранения тре­ буемой атмосферы, предотвращения выплесков ме­ талла и остывания его. Через отверстие 3 металл сли­ вается из ковша, в то время как шлак задерживается в ковше и сливается после удаления обработанного металла через загрузочное отверстие 4. В результате вибрации ковша на поверхности находящегося в нем металла образуются волны, подобные тем, которые можно наблюдать, взбалтывая стакан с жидкостью, не вращая его вокруг оси. Ковш описывает круго­ образные движения вокруг вертикальной оси, но не вращается вокруг нее. Возникающая в результа­ те такого движения зыбь на поверхности металла позволяет достигать хорошего перемешивания ме­ талла с десульфуратором. В этих условиях реакции, для протекания которых требуется в спокойном со­ стоянии несколько чіхсов, могут протекать за несколько минут. По данным.[121], в результате 6-минутной об­ работки 2,1 т чугуна карбидом кальция (0,7—0,8% от массы чугуна) в трехтонном вибрационном ковше Каллинга с основной футеровкой содержание серы в чугуне понижается с 0,14 до 0,01% (степень десуль­ фурации 93%).

39