книги из ГПНТБ / Внедоменная десульфурация чугуна

Для получения гомогенной смеси магний с известью подают пневмотранспортом в смеситель, в котором с помощью сжатого воздуха порошкообразные мате­ риалы тщательно перемешиваются, приводятся в псев­ доожиженное состояние. Гомогенизирования смесь магния и извести подается через фурму в металл. Расход воздуха на транспортирование смеси составляет 50—60 м3/ч, расход смеси — 50—60 кг/мин. Соотноше­ ние магния и извести в смеси (массовое)—1 : 2, при этом основным десульфурирующим веществом является маг­ ний. Образующийся за счет вводимой извести основ­ ной шлак благоприятно влияет на процесс десульфу­ рации, препятствуя переходу серы из шлака в металл.

Продолжительность продувки 50 т металла в 80тонном ковше составляет 3—4 мин, производительность установки — 1000 т/сутки. Такой способ обессерива­ ния чугуна обеспечивает достаточно высокую степень усвоения магния* и достаточную глубину десульфура­ ции; в отдельных случаях содержание серы снижается, до 0,003%, а кислорода —до 0,002%.

гуне и регулируется расходом магния. Степень десуль­

по степени использования магния нужно учитывать различную методику подсчета этого коэффициента. Так, например, ИЧМ считает полезно использованным магнием ту его часть, которая соединяется с серой и кислородом чугуна, а также остаточ­ ный магний [6], хотя в состав «остаточного магния» в чугуне обычно входит и магний, находящийся в виде сульфидов и окис­ лов. ДонНИИчермет к полезно использованному относит толь­ ко магний, соединившийся с ,серой чугуна. Более удобным для сопоставления является коэффициент р, показывающий, какое количество магния расходуется на удаление 1 кг серы, хотя и здесь нужно учитывать, при каких концентрациях серы в чугу­ не производится десульфурация. Для условий работы с магний­ содержащими смесями ß = 2,5... 7,0 кг/кг [21].

десульфурации чугуна по описанной технологии приведены в табл. 8.

Таблица 8

Результаты десульфурации чугуна

После некоторого периода работы на промышлен­ ных режимах были уточнены параметры технологичес­ кого процесса: содержание магния в десульфурационной смеси было снижено до 25%, расход воздуха на фурму повышен до 60—70 м3/ч, давление в расходном бункере повышено до 0,3—0,4 МПа. Удельный расход магния 0,7—0,95 кг/т чугуна обеспечивал достаточно полное удаление серы из чугуна. Увеличение его выше оптимального значения, без повышения степени де­ сульфурации, приводило к снижению степени испотьзования магния с 70 до 40% при расходе его 1,3 кг/т чугуна.

Промышленная проверка показала, что способ десульфурации чугуна вдуванием магнийизвестковой смеси технологичен, достаточно эффективен и надежен.

82

Рафинированный литейный чугун завода «Азовсталь» * поставляется автомобильным заводам, а передельный— заводам качественной металлургии: волгоградско­ му «Красный Октябрь», московскому «Серп и молот».

, Способ десульфурации чугуна вдуванием магний­ содержащих смесей, апробированный в промышленном масштабе и внедренный на заводе «Азовсталь», был положен в основу проекта промышленной установки для десульфурации передельного чугуна в 140-тонных ковшах [63; 64]. В 1971 г. такая установка была по­ строена на заводе им. Ильича. Она размещена по хо­ ду движения чугуновозных ковшей из доменного цеха в сталеплавильный, представляет собой трехэтажное здание эстакадного типа длиной 50, шириной 13 и вы­ сотой 22 м (рис. 18). На установке одновременно мо­ гут обрабатываться пять ковшей с чугуном. Управле­ ние процессом десульфурации производится с пяти пультов управления, расположенных над чугуновозными ковшами.

Установка состоит из двух пролетов: в одном расположено технологическое оборудование и уча­ стки подготовительных операций; во втором — продувка и оборудование, обеспечивающее вдувание магния в жидкий чугун. В первом имеется свободное место для размещения газоочистки (показано пункти­ ром). Установка имеет две самостоятельные линии,

,фурм), а вторая — в два расходных бункера (для двух фурм).

о Как и на заводе «Азовсталь», основными техноло­ гическими элементами установки являются бункеры, перемешиватели и фурмы. Установка предназначена для глубокой десульфурации доменного чугуна, иду- if щего на выплавку мартеновской и конвертерной

стали.

На этой установке была отработана технология десульфурации чугуна магний-доломитной смесью, содержащей 30% Mg. Смесь вдували в жидкий чугун сжатым воздухом с расходом 100—130 м3/ч при избы-

Рис. 18. Установка для десульфурации чугуна, рабо­ тающая на заводе им. Ильича:

J — вагон с магнием; 2 — раздаточный бункер; 3— расход­ ный дозировочный бункер; 4 — крышка; 5 — пульт уп­ равления; 6 — фурма; 7 — чугуновозный ковш.

точном давлении 0,4—0,5 МПа. Ковши наполняли чугуном на 75% их номинальной вместимости. Про­ дувка продолжалась 3—5 мин. За это время одним погружением фурмы в ковш подавали требуемое ко­

84

Существенным недостатком установки является стационарное расположение механизмов управления фурмами над чугуновозными ковшами и связанны с этим затруднения в ремонте и обслуживании фурм Завод «Запорожсталь» является одним из основ­ ных поставщиков листовой стали для сложной и осо­ бо сложной вытяжки. Получение низкосернистого передельного чугуна для выплавки такой стали в мар­ теновских печах на заводе осложняется непрерывным повышением содержания серы в коксе донецких углей. Установка для десульфурации чугуна на этом заводе размещена на площадке у западного торца миксерного отделения, через которую проведены два железнодорожные пути для подачи чугуна из домен­ ного цеха. Размеры площадки позволяют на одном пути осуществлять десульфурацию чугуна одновремен­ но только в двух чугуновозных ковшах. Ограничен­ ность свободной площади для сооружения установки и необходимость производить обработку чугуна на двух железнодорожных путях поочередно определили конструктивное исполнение установки, технологичес­ кое оборудование которой размещено в вертикальном

направлении («в колонну»).

При десульфурации чугуна на установке цикл обработки одного состава из четырех чугуновозных

85

Следует отметить, что расположение установки непосредственно у миксерного отделения нельзя при­ знать удачным, так как цикл работы миксера накла­ дывает большие ограничения на работу установок.

содержащими смесями ориентирована на применение порошкового фрезерованного магния, выпускаемого отечественной промышленностью. Однако фрезерован­ ный магний дорогой, использование его требует при­ менения специальных мер противопожарной безопас­ ности. Поэтому, начиная с 1972 г. установки заводов «Азовсталь», им. Ильича и «Запорожсталь» переведены на работу с гранулированным магнием, технология производства которого разработана Институтом чер­ ной металлургии совместно с Институтом титана [7; 10; 691.

Гранулированный магний состоит из частиц раз­ мером 0,0005-0,002 м и содержит около 90% Mg;

содержатся в нем также соли щелочных и щелочно­ земельных металлов. Он обладает хорошей текучес­ тью и достаточно легко транспортируется по пневмо­ проводу. Одновременно с переходом на гранулирован­ ный магний была изменена и конструкция фурмы для ввода его в чугун. Для обеспечения полного испа­ рения магния в чугуне фурма снабжена уширенным наконечником, подобным испарительной камере в ис­ парителях для ввода слиткового магния.

Экспериментальные исследования были выполнены при вдувании чистого (без добавки наполнителей) пер­ вичного гранулированного магния в жидкий чугун в 75-тонных ковшах (завод «Азовсталь»), Расход гра­

86

нулированного магния варьировали в пределах от 4 до 18 кг/мин, в этом случае удельный расход магния составлял 0,2—1,4 кг/т чугуна. Расход воздуха из­ меняли в пределах от 60 до 110 м3/ч. Установлено, что для надежной подачи в жидкий металл гранулирован­ ного магния с диаметром частиц 0,5—1,0 мм необхо­ димо обеспечивать расход транспортирующего газа не менее 70 м3/ч, а при повышении размера частиц магния до 2 мм — ПО м3/ч. В этих условиях канал фурмы не заваривается. Экспериментально доказано, что гранулированный магний, в отличие о г фрезеро­ ванного, можно вдувать без добавки наполнителей, в чистом виде. Глубина десульфурации при примене­ нии чистого гранулированного магния такая же, как и в случае обработки магний-известковой смесью, а степень* усвоения гранулированного магния на 5—7 % выше, чем порошкового.

Возможность десульфурации чугуна продувкой его гранулированным магнием без добавок наполни­ телей и более низкая стоимость гранулята по сравне­ нию с порошковым позволили значительно упростить процесс обработки чугуна и снизить затраты на обра­ ботку, хотя сама по себе стоимость гранулированного магния все еще высокая (1200 руб/т).

С применением грануляции заметно уменьшаются пожаро- и взрывоопасность магния. Степень наполне­ ния ковшей при десульфурации доведена до 80—90% от номинального налива. Расход магния на десульфура­ цию зависит от исходного содержания серы в чугуне и требуемой глубины обессеривания. Для снижения серы, например, с 0,045 до 0,01% требуется израсходовать

* По нашему мнению, основной причиной повышения степе­ ни использования магния и возможности ввода его в чугун без наполнителя явился переход на фурмы новой конструкции, а не сама замена порошкового магния гранулированным, как это сле­ дует из сообщения авторов.

87

В течение 1972 г. на установке завода им. Ильича было обработано 738 тыс. т чугуна. В 1973 г. обра­ ботано 1,22 млн. т чугуна, содержание серы в нем сни­ жено с 0,05 до 0,019%. Обессеренный чугун поступал в конвертерный цех, в два мартеновских и на разливоч­ ную машину. На заводе организовано производство низколегированного передельного рафинированного магнием товарного чугуна марок М2, М3 и ПВКВы­

Заводам.

По предварительным данным эффективность обра­ ботки чугуна гранулированным магнием составляет:

88

при обработке передельного чугуна высшего качест­ ва — 5,6, при использовании для производства низко­ легированных сталей — до 3,0 руб/т.

Начиная с 1970 г. в развитии внедоменной десуль­ фурации чугуна магнием наметилось новое направле­ ние, отличающееся от выше­ описанных. Основой для него послужил способ, разработан­ ный Донецким политехничес­ ким институтом совместно с Донецким металлургическим заводом и обеспечивающий регулируемый ввод как гра­ нулированного, так и слитко­ вого магния с независимым поддувом газа в испаритель

[3; 22].

На рис. 19 изображено уст­ ройство для регулируемого ввода слиткового магния. Оно состоит из испарителя с штан­ гой, внутрь которого подают

с заданной скоростью. Как показала практика, при этом обеспечивается устойчивый процесс с достаточно равномерной и хорошо регулируемой скоростью испа­ рения магния (от 0 до 0,3 кг/с).

Устройство надежно и просто в эксплуатации. Про­ цесс подготовки слитков (соединение их между собой)

89

Таблица 10

Результаты десульфурации чугуна

с регулируемым вводом слиткового магния

и процесс заряжания испарителя (подвешивание гир­ лянды слитков на крюк механизма подачи магния, опускаемый ниже нижней кромки испарителя) зна­ чительно проще и менее трудоемок, чем при примене­ нии слитков магния с огнеупорной обмазкой. Слитки магния внутри штанги не заклиниваются, плавление магния происходит только в нижней части слитка, сплавление боковой поверхности не наблюдалось даже по истечении 8—10 мин пребывания испарителя со

90