книги из ГПНТБ / Производство стали в конвертерах учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве С. И. Лифшиц. 1960- 17 Мб
.pdfДесульфурация стали |
159> |
Из приведенных данных следует: |
без присадок |
1. Шлак формируется быстрее, чем при работе |
боксита. Через 2 мин. 10 сек. после начала продувки основность
шлака уже выше единицы — у |
плавки |
без |
присадки |
боксита |
основность шлака через 3 мин. |
была |
всего |
0,77 (см. |
рис. 49). |
Рис. 50. Изменение со става металла и шла ка по ходу плавки с
бокситом
Через 9 мин. 33 сек. шлак уже имел основность 1,73. За 3 мин. 15 сек до конца продувки шлак имел основность 2,65 при содер жании А12О3 6,2—5,1% и был жидкоподвижным За эти 3 мин. 15 сек. содержание серы в стали понизилось с 0,04/ до U,Uoo /0. Общая степень десульфурации составила 45%. В плавке без присадки боксита шлак такой основности образовался в самом
конце продувки и не успел оказать достаточное обессеривающее действие на металл. Содержание А^Озвшлаке без присадки бок
сита было низким — 3,42%.
160 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху
2. Низкое содержание окислов железа |
в шлаке, несмотря |
на достаточную основность, препятствовало |
надлежащему ходу |
дефосфорации.
3. Содержание магнезии в шлаке непрерывно увеличивается. Особо резкое увеличение произошло в последние 3 мин. 15 сек.
продувки. По-видимому, это является следствием размыва фу теровки жидкоподвижными шлаками и высокого содержания
кремнезема в шлаке.
4. Окисление кремния, марганца и углерода протекало так же, как и при продувке без присадок боксита.
Присадки боксита должны быть согласованы с содержанием кремния в чугуне, так как боксит при высоком содержании SiOa в шлаке сильно разжижает шлак, что способствует размы ванию футеровки.
На одном заводе в СССР боксит присаживается в конвертер
вследующем порядке:
1)при содержании в чугуне кремния до 0,7% и серы до 0,07%
присаживается 0,4% До начала продувки и 0,6% после слива шлака; если шлак не сливается и вся шихта дается до продув ки, присаживается сразу 1,0% боксита по отношению к весу чугуна;
2) при чугунах с содержанием кремния до 0,5% и серы выше 0,07% присаживается 0,8% боксита до продувки и 1,2% после слива шлака;
3) при чугунах с содержанием кремния выше 0,7% боксит
в первый период не даемся; во второй период дается 1,0%.
Степень десульфурации при применении боксита при про
чих равных условиях повышается (табл. |
37). |
|
||
|
|
|
|
Таблица 37 |
|
|
Содержание серы в чугуне, % |
|
|
|
до 0,05 |
0,051-0,060 0,061-0,070 |
0,071 -0,080 |
|
С присадкой 1% боксита |
18,6 |
25,2 |
31,8 |
41,6 |
Без присадок боксита . . |
13,6 |
21,9 |
23,5 |
29,0 |
С увеличением содержания серы в чугуне степень десульфу рации увеличивается.
Приведенные материалы свидетельствуют о том, что примене ние боксита облегчает десульфурацию стали, ускоряя растворе ние извести и образование жидкоподвижного, активного и доста
Работа с присадками марганцевой руды |
161 |
точно основного шлака. Присадки плавикового шпата в количе стве 5 кг на 1 т садки при работе без спуска первичного шлака
или 2 кг/т при добавке плавикового шпата после слива шлака обеспечивают быстрый переход в раствор извести и высокую сте пень десульфурации, которая в среднем выше 35% при низком исходном содержании серы в чугуне—0,030—0,053 (в среднем 0,039%). Это дает возможность выплавлять сталь с содержанием
серы до 0,028% (например, марки СВ — 08А). Плавки, проду тые на тех же чугунах, но без присадки плавикового шпата, име ли степень десульфурации всего 18,6%.
Влияние содержания закиси марганца в шлаке на содержа ние серы в металле. В табл. 38 приведено влияние содержания
МпО в шлаке на содержание серы в металле при основности
шлака 2,6—3,0 и при содержании серы |
в ^гуне |
в пределах |
|||||
0,060—0,065%. |
|
|
|
|
|
Таблица 38 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Содержание МпО в шлаке, % |
|
||||
|
ДО 7,0 |
7,1 — |
9,1- |
11,1- |
13,1- |
>15,1 |
всего |
|
9,0 |
11,0 |
13,0 |
15,0 |
плавок |
||
Число плавок........................ |
88 |
1400 |
3968 |
1931 |
546 |
168 |
8101 |
Среднее содержание серы, % |
0,046 |
0,042 |
0,040 |
0,038 |
0,036 |
0,035 |
|
Степень десульфурации, % |
27,0 |
33,4 |
36,5 |
39,8 |
42,9 |
44,5 |
|
С ростом содержания закиси марганца в шлаке степень де
сульфурации увеличивается. При работе со сливом первичного шлака значительная часть МпО удаляется из системы и не при нимает участия в обессеривании стали. Содержание МпО во вто ричных шлаках (после спуска и наводки нового шлака) состав ляет 6—8% (см. рис. 49 и 50), что не обеспечивает надлежа щей степени десульфурации. Поэтому при выплавке малосер нистых сталей приходится после слива шлака присаживать
в конвертер ферромарганец для компенсации закиси марганца,
удаленной из ванны со слийым шлаком.
10. Работа с присадками марганцевой руды
Для увеличения содержания МпО во вторичных шлаках ра
ционально присаживать в конвертер после слива шлака бога тую марганцевую руду.
На рис. 51 представлен ход плавки, в которой после слива шлака присажена марганцевая руда в количестве 1,6% от веса чугуна.
11 Зак. 2003
162 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху
Содержание серы в металле до слива шлака не понизилось, несмотря на высокое содержание МпО, вследствие низкой основ ности шлака. После слива шлака основность его увеличивается,
а присадка марганцевой руды обеспечила повышенное содержа ние МпО, благодаря чему содержание серы снизилось с 0,055
до 0,042 и в дальнейшем до 0,038%.
Содержание МпО в конечных шлаках при работе с присад кой марганцевой руды после слива шлака выше, чтЬ видно из
сравнения частот содержания закиси марганца в шлаке при
работе без марганцевой руды и с ее присадками (табл. 39).
В большинстве случаев при работе без присадок марганце вой руды содержание МпО в шлаке составляло 9—11%; при работе с марганцевой рудой наибольшая частота падает на со держание МпО в пределах от 12 до 15%.
Температурный режим плавки |
163 |
|
|
|
|
|
Таблица 39 |
|
|
|
Содержание МпО в шлаке, % |
||
|
|
<8 |
9-11 |
12-14 |
>15 |
Количество плавок, |
%: |
|
79,4 |
10,8 |
0,6 |
без марганцевой руды........ 9,2 |
|||||
с марганцевой |
рудой.................... |
8,7 |
21,8 |
39,2 |
30,4 |
Повышенное содержание МпО во вторичном шлаке обеспе чивает увеличение степени десульфурации.
При работе с присадкой марганцевой руды во втором перио де 63% всех плавок имеют содержание серы до 0,04%. Продув ка этих же чугунов без присадок марганцевой руды дает всего 34,4% таких плавок.
Из приведенных данных следует, что присадка богатой мар ганцевой руды после слива первичного шлака при продувке чугуна кислородом сверху облегчает десульфурацию металла.
Для получения малосернистой стали при продувке чугуна
кислородом сверху необходимы следующие условия:
1)содержание серы в чугуне при выплавке стали с содер жанием серы до 0,04% не должно превышать 0,055%; содержа ние марганца должно быть не ниже 1,5%. При более высоком содержании серы чугун следует обессеривав в ковше содой или обессеривающими смесями;
2)жидкоподвижный шлак с достаточной основностью дол
жен быть сформирован как можно раньше, но не позднее по
следних 5 мин. продувки, чему способствуют присадки боксита;
3)в шлаках второго периода должно быть достаточное со держание МпО, что может быть достигнуто в случае надобно сти присадками богатой марганцевой руды после слива первич
ного шлака;
4)процесс плавки следует вести достаточно горячо, гак как снижение содержания серы наступает только при повышении температуры.
11. Температурный режим плавки
Температурный режим плавки оказывает влияние на стой кость футеровки, качество металла и угар железа. При продувке чугуна технически чистым кислородом устраняется расход тепла
на нагрев азота, который имеет место при донном воздушном
дутье. Азот воздуха не принимает! участия в горении, но на его нагрев расходуется большое количество тепла. Потери тепла с от-
11*
164 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху
ходящими газами при бессемеровском и томасовском процессах на донном воздушном дутье составляют 23—29%; при продувке сверху технически чистым кислородом эти потери составляют 6—8%- Благодаря этому создается избыток тепла, за счет кото рого можно добавлять значительное количество скрапа или ру
ды. Температура металла в кон вертере предопределяет коли чество загружаемого скрапа или руды по отношению к весу жид кого чугуна. Количество охлади телей (скрапа, руды) зависит главным образом от температу ры чугуна и от содержания крем ния в нем. Непрерывность рабо
ты, обеспечивающая высокую температуру футеровки, также позволяет несколько увеличить присадку охладителей. На рис. 52 представлена зависимость количества присаживаемого скрапа от содержания кремния в чугуне. Скрап в качестве охла дителя применяется главным
Рис. 52. Зависимость количе ства присаживаемого скрапа от содержания кремния в чу гуне
образом на тех заводах, где нет мартеновских печей, и все отхо ды прокатных цехов могут быть использованы в конвертерах.
При наличии мартеновских пе
чей применение его в конвертерах ограничено.
Охлаждение процесса рудой. При работе с охлаждением процесса только рудой она присаживается как до начала про дувки, так и во втором периоде — после слива шлака.
Количество руды, присаживаемое до начала продувки, в за висимости от содержания кремния в чугуне обычно составляет при содержании кремния 0,4—0,6%, 4,0—4,3% веса жидкого чугуна, а при содержании кремния 0,61—0,8%, 4,8—6,0%.
Во втором периоде — после слива шлака — руда может* при саживаться либо одной порцией вместе с известью и бокситом,
либо несколькими мелкими порциями в течение второго периода.
Присадка руды в один прием сразу после слива шлака не
всегда обеспечивает надлежащее охлаждение и спокойный ход процесса. Большая порция руды охлаждает ванну в момент присадки, что тормозит восстановление железа. По мере нагре ва ванны через 1,5—2,0 мин. после ввода руды начинается бур
ная реакция взаимодействия руды с углеродом металла, часто сопровождающаяся выбросами.
Темпера!урный режим плавки |
165 |
Малая порция руды -быстро усваивается |
ванной, не пере- |
окисляя ее и не вызывая бурной реакции; |
выбросы при этом |
не происходят.
Сравнение работы с присадкой в конвертер во второй пе риод руды одной порцией или тремя равными порциями с про межутком в 2,0—2,5 мин. показало увеличение выхода жидкого металла на 1,5—2,0% за счет уменьшения выбросов и более полного восстановления железа руды, снижение количества пе регретых плавок с температурой перед сливом из конвертера выше 1650° и некоторое увеличение стойкости футеровки. Таким образом, присадка руды несколькими мелкими порциями во
втором периоде имеет ряд преимуществ перед вводом руды одной порцией. Этот вывод получен при работе конвертеров с садкой жидкого чугуна 25—26 т без добавки скрапа. В первый период руда присаживается, в зависимости от содержания кремния в чугуне и хода процесса, в количестве от 700 до 1200 кг (известь и боксит в соответствии с приведенными выше прави лами). Через 5—6 мин. продувки сливается шлак, после чего
добавляются руда в количестве 300—600 кг, известь и боксит по усмотрению мастера. Количество руды определяется масте
ром в зависимости от температуры металла после слива шлака,
если она замеряется, либо от температуры готового металла предыдущей плавки, которая измеряется обязательно. Руду
можно дать одной порцией после слива шлака, либо тремя пор
циями по ходу продувки. При работе без слива первичного шла ка руда одной либо несколькими порциями начинает присажи ваться после 5—6 мин. продувки.
Охлаждение процесса водой. Охлаждение процесса присад ками руды, особенно несколькими мелкими порциями, понижает
температуру жидкой ванны. Для понижения температуры кисло родного факела и ослабления его действия на футеровку кон вертера иногда применяется охлаждение плавок водой. Вода подаемся через кислородную фурму, распыляется струей кисло
рода и охлаждает реакционную зону.
На одном заводе подача воды в 25,5-т конвертер начинается через 1 мин. после начала продувки; вода подается в количестве
25—50 л в минуту в течение 2 мин. Количество воды регули руется мастером в зависимости от хода процесса. Во втором пе
риоде вода |
в количестве 20—40 л в минуту дается |
в течение |
6 мин. Вода |
начинает подаваться после наводки шлака — сра |
|
зу же после опускания фурмы в нижнее положение, |
т. е. через |
|
1—2 мин. после начала продувки второго периода. Время пода
чи воды может быть увеличено, но она должна быть прекраще на не позже, чем за 2 мин. до конца продувки. Всего на плавку дается 180—300 л воды. Управление подачей воды дистанцион ное и осуществляется с пульта управления конвертерами по ука
166 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху
занию мастера. Охлаждение процесса водой уменьшило количе ство сильно перегретых плавок с температурой 1670° и выше
с 29 до 7,8% и повысило стойкость футеровки конвертеров на
15—20%.
Однако применение воды в качестве охладителя процесса
имеет существенные недостатки:
1) непроизводительная затрата тепла на испарение воды,
в то время как оно могло бы быть использовано на восстановле ние железа руды и на расплавление скрапа;
2)увеличение количества выбросов, вызываемое окислитель ным воздействием воды на ванну;
3)при выплавке углеродистых сталей применение воды не допустимо из-за увеличения содержания водорода в стали и
возможности образования флокенов.
Таким образом, применение воды в качестве охладителя не может быть рекомендовано. При работе без скрапа процесс следует охлаждать рудой и окалиной, присаживаемыми несколь кими мелкими порциями в течение всего второго периода. При
садки руды и окалины должны быть прекращены за 2—3 мин.
до конца продувки. Удовлетворительное охлаждение процесса получается при работе с рудно-известняковыми брикетами.
Измерение температуры металла. Для надлежащего регу
лирования температурного режима процесса необходимо систе матическое измерение температуры металла в конвертере термо парами погружения. При работе со спуском первичного шлака следует замерять температуру металла в этот^ период, восполь
зовавшись наклоном конвертера. По этой температуре мастер
может определять количество охлаждающих добавок, которые нужно присадить во второй период. Температура металла при сливе шлака через 8—10 мин. после начала продувки колеблет
ся в пределах от 1510 до 1580° в зависимости от состава чугу на, его температуры и количества руды, присаженной до начала продувки. При сливе первичного шлака через 5—6 мин. после начала продувки температура металла составляет 1500—1550°.
Температура готового металла перед сливом из конвертера в большинстве случаев колеблется в пределах от 1610 до 1650° (все приведенные измерения произведены вольфрам-молибдено выми термопарами погружения). Равномерность температуры
сливаемой из конвертера стали имеет очень большое значение для получения постоянного, ровного качества слитков. Поэтому
систематическое измерение температуры металла является важным технологическим правилом.
Замер температуры должен быть удобным, тогда он произ водится быстро и надежно.
На рис. 53 представлен специальный водоохлаждаемый по воротный щит, применяемый при измерении температуры стали
168 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху
Формирование шлака протекает так же, как и при наводке вто ричного шлака. Относительно низкая основность конечного шла-
Рис. 54. Изменение состава металла и шлака по ходу продувки плавки, проведенной без слива пер вичного шлака
ка объясняется высоким содержанием кремния в чугуне. Высо кое содержание закиси железа в шлаках первых 6,5 мин. про дувки благоприятно отразилось на дефосфорации.
Высокое содержание закиси марганца в шлаке по ходу про дувки обеспечило постепенное снижение содержания серы в ста
ли и высокую степень десульфурации.
Длительный опыт работы без слива' первичного шлака при выплавке низкоуглеродистых кипящих сталей подтверждает рациональность такого метода работы. На одном заводе в СССР
при работе без слива первичного шлака установлено следующее: