Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Промышленные технологии рафинирования доменных чугунов. Учебное пособие
.pdf
61
большие отличия от внепечной обработки стали, к которым, прежде всего,
следует отнести более низкую температуру обрабатываемого расплава,
значительное колебание температуры металла, большое количество шлаков,
особые свойства магниевых процессов и ряд других.
Таким образом, результаты сопоставления различных технологий
десульфурации жидкого передельного чугуна позволяют утверждать, что
основными факторами повышения эффективности десульфурации чугуна
немагниевыми реагентами являются:
1) погружение фурмы на глубину не менее 2,5 м;
2) увеличение массы обрабатываемого чугуна свыше 150 т;
3) совершенствование аппаратуры для вдувания;
4) оптимизация концентрации порошка в газе-носителе на уровне 40 –
70 кг/м3;
5) скорость истечения двухфазной струи из канала фурмы в расплав
должна составлять 100 м/с и более.
При этом содержание серы в чугуне уменьшается до 0,005 – 0,010% при
удельных расходах реагентов 4 – 10 кг/т чугуна, а при вдувании карбида
кальция – до 0,003%. Это свидетельствует о том, что, например, такой
распространенный и традиционный реагент, как порошкообразная
обожженная известь, не потерял своей актуальности и может применяться
(при соответствующей подготовке и условиях вдувания) в качестве реагента
для инжекционной десульфурации чугуна.
Вместе с тем анализ промышленных данных показал, что, несмотря на
значительное улучшение технико-экономических показателей, все же не
удается в полной мере устранить присущие именно немагниевым процессам
обессеривания недостатки, к которым относят:
1) значительные (более 4 кг/т чугуна) удельные расходы реагентов;
2) большие потери металла со шлаком (особенно при вдувании извести
и карбида кальция);
62
3) ощутимое (более 20оС) снижение температуры чугуна (особенно при
вдувании соды или извести);
4) удовлетворительные показатели десульфурации достигаются только
при обработке больших (более 150 т) масс чугуна в ковшах;
5) нижний предел содержания серы в чугуне после десульфурации
ограничен практически на уровне 0,005 – 0,010% (за исключением карбида
кальция);
6) несмотря на сравнительно невысокие цены применяемых реагентов
(особенно извести), себестоимость процесса обессеривания достаточно
высока.
По вышеперечисленным причинам более перспективными
представляются процессы внепечной десульфурации чугуна именно
магнийсодержащими реагентами, позволяющие варьировать степень
десульфурации и уменьшать содержание серы вплоть до 0,001%, особенно
если производится высококачественная сталь с ультранизким содержанием
серы при использовании в шихте конвертера большого количества покупного
стального лома низкого качества, что характерно, например, для условий
КЦ-1 ОАО «НЛМК».
63
4. Влияние технологических факторов производства на эффективность
технологии десульфурации чугуна в условиях КЦ-1 ОАО «НЛМК»
Применяемая в настоящее время на ОАО «НЛМК» технология
десульфурации чугуна гранулированным магнием в смеси с
флюидизированной известью в потоке газа-носителя (азота) предполагает
обработку всего чугуна, поступающего в КЦ-1, в заливочном ковше на
специальном стенде УДЧ (рис. 21).
Рис. 21. Фотографии: слева - главного вида на установку десульфурации
чугуна ОАО «НЛМК», справа – ёмкости с магнием и известью [16]
Общее описание процесса. В миксерном отделении ранее действующие
миксеры демонтированы. Заливочные ковши (емкость ковша 300 т)
наполняются чугуном непосредственным переливом чугуна из чугуновозных
ковшей емкостью 90 т. Чугуновозные ковши поступают в основном из
доменного цеха № 2 (ДП-6, ДП-7). По заказу мастера конвертерного
отделения (машиниста-дистрибутора) доменный чугун в количестве,
необходимом для садки конвертера, переливают в заливочный ковш после
получения результатов химического анализа проб, отобранных в доменном
цехе при выпуске чугуна. После наполнения заливочного ковша чугуном
64
производится его взвешивание, а также измеряется температура и отбирается
проба для анализа химического состава в экспресс–лаборатории, как правило,
в присутствии контролера УТК (СК - устар., рис. 22).
Рис. 22. Фотографии: слева – процесс перелива чугуна в заливочный ковш,
справа – заливочный ковш на ж/д лафете перед УДЧ [16]
По окончанию продувки производится скачивание шлака, содержащего
в большом количестве CaS и MgS, путем наклона заливочного ковша и
удаления механическим скребком шлака в шлаковую чашу. После обработки
на УДЧ получают чугун с содержанием серы менее 0,005% (рис. 23).
Рис. 23. Фотографии:
слева – ковш после десульфурации, справа – удаление шлака
65
Следует отметить, что обработке подвергается чугун с широким
интервалом исходного содержания серы и обеспечением требуемого ее
низкого содержания при сливе чугуна в конвертеры КЦ-1, согласно плану
производства. Это улучшает ритмичность работы отделения десульфурации
чугуна, а высокое исходное содержание в нем серы вызывает пиковые
нагрузки на основное оборудование отделения, значительно сокращая срок
его эксплуатационной службы.
Анализ работы комплекса десульфурации чугуна показывает, что
сейчас не возникает необходимости в реконструкции отделения, так как
существующая схема обеспечения конвертерного цеха низкосернистым и
глубокообессеренным чугуном является передовой [21-23].
Одной из главных целей осуществления десульфурации чугуна в КЦ-1
является бесперебойное обеспечение конвертеров глубокообессеренным
(вплоть до 0,001 – 0,005% S) чугуном для выплавки особо чистых по сере
высококачественных сталей при минимальных эксплуатационных затратах.
Предварительно проведенные обработки чугуна в 160-тонных
заливочных ковшах в условиях МК «Азовсталь» также подтвердили, что
обеспечение каждой конкретной плавки чугуном с требуемым содержанием
серы, обработанным непосредственно перед его сливом в конвертер –
наиболее экономичный путь.
Таким образом, задачи, решаемые установкой десульфурации чугуна
(УДЧ) в конвертерном цехе, можно сформулировать следующим образом:
1) подача на каждую плавку чугуна с требуемым содержанием серы;
2) снижение потери температуры чугуна (на 20–25оС) за счет
сокращения времени цикла его обработки при глубокой десульфурации;
3) увеличение выпуска сортамента высококачественных чистых по сере
сталей, что позволит увеличить прибыль от товарной металлопродукции;
4) сокращение потерь КЦ, связанных с переназначением плавок.
Анализируемая база данных по десульфурации передельного чугуна на
УДМ в условиях КЦ-1 представлена в таблице 10.
66
База данных по обработке чугуна на УДМ (2008г.)
№плавки
Мч,
тонн
Тч,0С
S
нач
,
%
СаО2
кг.
Mg
кг.
Время
продув.,
мин.
Время
скач.
шлака,
мин.
Время
отдува,
мин.
s
кон
, %
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
8700044
145
1373
0,015
172
46 6 3
2
0,0057
700048
145
1370
0,014
319
70 5 4
2
0,0070
7700053
147
1376
0,012
335
67 6 3
3
0,0040
5700054
144
1373
0,013
312
67 5 4
1
0,0035
7700120
139
1374
0,01
215
60 4 5
2
0,0042
3700122
145
1369
0,01
264
62 6 3
3
0,0025
700124
145
1362
0,011
254
64 5 4
2
0,0048
6700126
145
1373
0,012
195
65 7 4
2
0,0033
2700128
145
1375
0,012
239
66 4 3
2
0,0034
4700144
147
1364
0,015
218
72 7 6
0
0,0034
700146
147
1391
0,015
256
73 5 5
0
0,0033
7700148
147
1351
0,013
239
68 6 4
0
0,0033
2700193
143
1379
0,012
257
64 6 4
1
0,0041
9700262
143
1369
0,018
278
76 8 5
0
0,0045
2700369
145
1375
0,013
243
68 4 5
0
0,0030
2700372
145
1376
0,013
245
68 5 5
0
0,0031
8700433
145
1360
0,013
239
68 4 4
0
0,0043
6700501
145
1375
0,012
233
66 6 3
2
0,0050
9700505
145
1355
0,012
231
65 7 3
2
0,0050
9700519
145
1367
0,015
218
55 7 6
0
0,0036
7700523
143
1384
0,015
250
71 7 7
0
0,0031
3700525
143
1378
0,015
240
70 7 6
0
0,0031
8700559
143
1382
0,015
232
70 7 5
2
0,0031
2
Таблица 10
Имеется ввиду расход извести в кг на обработку плавки
67
Окончание таблицы 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
700561
141
1393
0,012
210
63 8 2
1
0,0033
6700563
141
1391
0,013
223
65 8 3
1
0,0033
700566
141
1392
0,014
258
67 8 3
2
0,0032
9700570
141
1389
0,012
246
63 8 2
2
0,0036
1700591
141
1368
0,015
122
39 4 3
0
0,0044
3700640
143
1351
0,016
235
72
10 7 0
0,0030
700642
139
1359
0,016
227
70 1 4
0
0,0035
9700651
139
1359
0,016
224
70 7 6
0
0,0036
4700712
149
1371
0,016
276
77 5 7
0
0,0037
7700733
145
1353
0,016
277
73 5 3
0
0,0032
5700734
145
1353
0,018
284
78 5 2
0
0,0033
1700736
145
1393
0,016
213
48 7 3
0
0,0045
6700739
145
1373
0,021
234
59 8 3
0
0,0040
4700743
145
1363
0,016
197
53 7 3
0
0,0050
700745
145
1382
0,016
213
50
10 3 0
0,0048
5700765
147
1373
0,017
290
78 6 4
1
0,0041
8700769
137
1375
0,015
196
52 5 3
1
0,0043
700771
137
1374
0,014
319
65 9 4
1
0,0042
1700803
165
1360
0,021
265
88 4 7
0
0,0035
7700831
145
1376
0,015
307
71 9 5
1
0,0040
Статистическому анализу подвергалась выборка из базы данных,
полученная путем наложения следующих условий:
1) соотношение СaO/Mg не должно быть более 2,99 и менее 2,7;
2) время продувки должно быть менее 14 минут (для обработок без
дополнительного «передува»);
3) расчетная степень десульфурации должна быть в интервале рабочих
значений, а именно больше 49%.
68
В итоге анализу подвергалась выборка из 43 плавок. Статистический
2,79
2,79
2,79
2,79
2,79
2,80
2,80
2,80
2,80
2,80
2,81
2,81
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43
Условный номер плавки
Отношение CaO/Mg, кг/кг
анализ данных осуществлялся в лицензионном пакете программ «Exsel 2003».
Главнейшим показателем процесса является достигаемая степень
десульфурации чугуна. Поэтому перед началом анализа данных в таблицу 9
были внесены дополнительные расчетные столбцы:
1) «q
,%» - расход извести в процентах по массе по отношению к
CaO
массе плавки в ковше;
2) «qMg,%» - расход магния в процентах по массе по отношению к массе
плавки в ковше;
3) «ηs, %» - степень десульфурации чугуна, как отношение разности
концентраций серы до и после обработке к её начальной концентрации.
Распределение отношения CaO/Mg в анализируемых плавках
представлено на рисунке 24. Отметим, что значимой регрессии между
данным параметром и степенью десульфурации выявлено не было.
Рис. 24. Диаграмма распределения отношения CaO/Mg в плавках
69
Зависимость степени десульфурации чугуна по всем обработкам
y = 1572x + 50,278
R2 = 0,292
49,0
54,0
59,0
64,0
69,0
74,0
79,0
84,0
89,0
0,008 0,009 0,010 0,011 0,012 0,013 0,014 0,015 0,016 0,017 0,018 0,019 0,020 0,021 0,022
S
нач
,%
ηs, %
выборки от начального содержания в нем серы представлено на рисунке 25.
Значимой корреляции (r2 > 0,4) этих параметров не выявлено, что косвенно
положительно характеризует процесс с точки зрения его высокой
эффективности в независимости от начальной концентрации серы в чугуне.
Соответственно, также не выявлено взаимосвязи по фактической остаточной
после обработки плавки концентрации серы в чугуне, что
проиллюстрировано графиком на рисунке 26.
Рис. 25. Зависимость десульфурации от начальной концентрации серы
70
y = 0,0066x + 0,0038
R2 = 0,0004
0,0000
0,0010
0,0020
0,0030
0,0040
0,0050
0,0060
0,0070
0,0080
0,008 0,009 0,010 0,011 0,012 0,013 0,014 0,015 0,016 0,017 0,018 0,019 0,020 0,021 0,022
S
нач
,%
S
кон
, %
y = -0,0184x + 97,671
R2 = 0,0008
49,0
54,0
59,0
64,0
69,0
74,0
79,0
84,0
89,0
1350 1355 1360 1365 1370 1375 1380 1385 1390 1395 1400
Температура чугуна, 0С
ηs, %
Рис. 26. Зависимость конечной концентрации серы от начальной
Зависимость степени десульфурации чугуна от температуры и времени
продувки представлено на рисунках 27 и 28. Установлено, что по отдельности
оба параметра незначительно коррелируют со степенью десульфурации,
причем, по температуре наблюдается слабый тренд на уменьшение степени
десульфурации.
Рис. 27. Зависимость степени десульфурации от температуры чугуна
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]