§ 2. Внедоменная дефосфорация чугуна

Для удаления из жидкого чугуна фосфора используют обычно или смеси прокатной окалины (или железной руды) с известью и плавиковым шпатом, или соду, или вдувание извести в потоке кислорода (рис. 218).

При обработке смесями оксидов железа и извести идет реакция

2Р + З(СаО) + 5FeO = ЗСаО • Р₂О₅ + 5Fe;

при обработке содой реакция

4[Р] + 5Na₂CO₃ = 5Na₂O • 2Р₂О₅ + 5С.

647

Рис. 218. Схема установки для де-фосфорации чугуна содой: 1 – ковш; 2 – крышка; 3 – конвертер (подача реагентов без вдувания); 4, 5, 6 – питатель и бункеры для соды и для окалины; 7 – пневмонагнетатель; 8 – бункер, 9 – отбор проб, измерение температуры; 10 – подъемные устройства; И – кислородная фурма; 12 – фурма для вдувания порошка; 13 – зонт для улавливания пыли; 14 – металл; 15 – шлак

Опыт показал, что при наличии в чугуне кремния введение как оксидов железа, так и соды сопровождается энергичным его окислением

[Si] + 2(FeO) = SiO₂ + 2Fe

[Si] + Na₂CO₃ = Na₂O • SiO_? + С

2[Si] + 2Na₂CO₃ = 2Na₂O • SiO₂ + 2CO.

Процесс дефосфорации чугуна начинается Лишь после удаления кремния. Поэтому во всех случаях, когда проводится операция дефосфорации, ей предшествует проведение обес-кремнивания.

§ 3. Проведение обескремнивания и дефосфорации чугуна

Операция внедоменного обескремнивания чугуна позволяет решать следующие задачи: 1) более эффективно использовать реагенты, вводимые для десульфурации и дефосфорации; 2) организовать последующее ведение плавки в конвертере с минимальным количеством шлака ("малошлаковая" или "бесшлаковая" технология). Для удаления кремния обычно используют обработку жидкого чугуна прокаткой окалиной или какими-либо иными железорудными материалами, которые вводят или сверху на желоб доменной печи, или в ковш.

648

В процессе обработки окисляются кремний и углерод [Si] + 2/3Fe₂O₃ = ^AG°. = -282377 + 49,117

= (SiO₂) + 4/3Fe; [C] = 2/3Fe₂O₃ = &G°_c = 262074 - 253,127.

= 2CO + 4/3Fe;

Если давление в реакционной зоне заметно меняется и отличается от ОДМПа, то соотношение между AG⁰ и AG⁰

изменяется: LG = AG⁰ + 4,5757 • lg K_p. Для реакции окисления кремния К_р = 1 и AG = AG⁰ (в реакции газовая фаза не участвует и изменение давления значения не имеет). Для реакции же окисления углерода изменение давления имеет существенное значение

ДО_с = ДО°=4,575Т-1_е(^_о/«'-_в£_Оз).

Соответствующие расчеты представлены на рис. 219. При подаче реагентов не на поверхность, а в глубь металла, под давлением, соотношение скоростей окисления кремния и углерода меняется (затрудняются условия удаления углерода), основная доля окислителя расходуется на окисление кремния. Кроме того повышению скорости окисления кремния способствует барботаж металла при вдувании.

Барботаж ванны и интенсивное при этом ее перемешивание способствуют начинающемуся после обескремнивания процессу окисления фосфора. Использование метода вдувания реагента весьма эффективно при введении в глубь ванны порошкообразной соды; степень полезного использования вводимого натрия при этом приближается к 100 %.

Рис. 219. Зависимость AG от температуры для реакции окисления углерода (1) и кремния (2)