§ 4. Совместное проведение операций десульфурации и дефосфорации
Как известно, для проведения операций дефосфорации и десульфурации требуются различные условия. Для успешной дефосфорации желательно иметь высокий окислительный потенциал и невысокую температуру, для десульфурации – невысокий окислительный потенциал и повышенную температуру. На рис. 220 представлен один из вариантов решения
и серы
смесь А – известь, железная руда (окалина),
плавиковый шпат, смесь Б – известь и плавиковый
шпат
проблемы организации операций дефосфорации и десульфура ции в одном агрегате. В зоне выхода из фурмы, подающей в глубь металла окислительную смесь, окисляется фосфор; на границе раздела металл–высокоосновный малоокисленный шлак происходит удаление серы.
Возможен и другой вариант технологии. В предварительно обескремненный чугун вдувают порошок извести, а через верхнюю фурму обдувают поверхность металла кислородом и таким образом проводят дефосфорацию. Затем отключают кислородную фурму, а через первую для удаления серы вдувают соду. На использующем эту технологию заводе Kobe Steel содержание фосфора снижают с 0,080 до 0,010 %, а серы с 0,050 до 0,010%.
§ 5. Комплексные технологии внепечной обработки чугуна и стали
Появление новых технологий, способных обеспечить глубокое рафинирование чугуна и стали, позволяет по-новому организовать весь технологический процесс получения стали.
650
Несколько примеров.
Первый пример. На заводе Kobe Steel (Япония) предварительно обескремнен-ный чугун заливается в ковш и поступает на установку, оборудованную двумя фурмами, одна из которых предназначена для подачи реагентов в глубь металла. После проведения дефосфорации и десульфурации скачивают шлак и металл переливают в конвертер для продувки на сталь. Полученную сталь рафинируют на установке ковш–печь, вводят реагенты-десульфураторы и вакуумируют. Такая комплексная технология позволяет получать сталь, содержащую сумму ([Р] + [S]) < 0,005 %.
Второй пример. В 1985 г. на заводе Mizushima Works (Япония) пущен комплекс, состоящий из оборудования для обескремнивания чугуна на желобе доменной печи и обескремнивания, дефосфорации и десульфурации чугуна в ковше миксерного типа. Для обескремнивания используется смесь агломерационной пыли (75 %) и извести (25 %), для дефосфорации смесь состоит из агломерационной пыли (54 %), извести (38 %), плавикового шпата (4 %) и соды (4 %). Чугун после обработки содержит < 0,03 % Si; 0,01-0,03% Р; 0,003-0,020 % S. Все варианты процессов получения чистых -по фосфору чугунов включают операции одно- или двухкратного скачивания шлака. Такие технологии позволяют получать после продувки в конвертере ^ 0,0015 % Р в стали.
Третий пример. На заводе "Oxelbsund" (Швеция) в чугуновозных ковшах миксерного типа производят продувку чугуна смесью СаС2–СаСО3 в струе азота, при этом содержание серы снижается с 0,05–0,07 % примерно в десять раз. Для многих марок стали после продувки такого чугуна в конвертере комбинированного дутья внепечной обработки с целью десульфурации не требовалось.
Четвертый пример. Институтами ЦНИИЧМ, ИЧМ, МИСиС совместно с комбинатом "Азовсталь" разработана комплексная технология выплавки в 350-т конвертерах высококачественного металла для толстого листа (с очень низкими содержаниями серы, фосфора, азота и кислорода и практически без примесей цветных металлов). Технология включает обработку чугуна в заливочных ковшах магнием в потоке природного газа, обеспечивающую получение в чугуне до 0,002% Ы и высокую степень усвоения магния (75–90%), использование в качестве охладителей конвертерной плавки металлизованных ()90% Ау) окатышей, двухшлаковый процесс со сливом первичного шлака и – для предотвращения рефосфорации – слив основной массы конечного шлака при ожидании анализа, загущение оставшейся его части в конвертере и в ковше известью и надежную отсечку шлака в процессе выпуска плавки из конвертера.
Таким образом, развитие методов внепечной обработки чугуна и стали позволяет для каждой группы марок стали определять содержание конкретной технологии комплексной обработки, включающей ту или иную операцию, или несколько операций одновременно (в зависимости от требуемой чистоты стали по фосфору, сере, содержанию газов, примесей цветных металлов, а также в зависимости от затрат на проведение отдельных операций в конкретных местных условиях).
651
Г л а в а 9. ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ
В АГРЕГАТАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Существующие в настоящее время сталеплавильные агрегаты (конвертеры, мартеновские, электродуговые, индукционные печи и т.д.) являются агрегатами периодического действия. Опыт многих производств показал, что замена периодического процесса непрерывным способствует увеличению производительности, снижению эксплуатационных затрат, повышению качества и однородности (стандартности) продукции, уменьшению технологических отходов, более эффективному использованию добавочных материалов. Современная технология позволяет осуществлять непрерывную разливку многих десятков плавок, тысяч тонн стали, успешными оказались попытки создания непрерывной линии: непрерывная разливка стали – прокатный стан. Производства, смежные со сталеплавильным (доменное, прокатное), по существу непрерывные. Процессы подготовки железорудного сырья (агломерация и получение окатышей) являются непрерывными, поэтому вся схема металлургического производства, включающая подготовку сырья, выплавку чугуна, стали и получение проката, близка к переводу на непрерывный процесс.
Проблемы в организации непрерывного сталеплавильного процесса, выбора удобной для практического использования конструкции сталеплавильного агрегата непрерывного действия (САНД) и отработки технологии выплавки стали в этом агрегате пока еще не решены. Основные трудности, возникающие при разработке конструкции САНДа, можно разделить на две группы:
1. Технологические, заключающиеся в необходимости организации одновременного удаления из чугуна разнородных по своим термохимическим свойствам элементов: для удаления углерода необходимы окислительная атмосфера, железистые шлаки, достаточный уровень перегрева металла; для удаления фосфора желательно иметь железистоизвестковые шлаки и умеренные температуры; для удаления серы необходимо интенсивное перемешивание основного шлака с металлом при достаточно высоком уровне нагрева ванны, а содержание оксидов железа в шлаке и кислорода в металле при этом должно быть минималльным; для удаления кремния необходимо иметь окислительную атмосферу и железистый шлак; для по-
652
лучения заданной степени раскисления металла требуется минимальная окисленность шлака и т.д.
2. Конструктивные, заключающиеся в необходимости создания агрегата, который бы обеспечивал возможность проведения технологических операций в требуемой последовательности. При этом одновременно должны быть обеспечены высокая стойкость агрегата и отдельных его элементов в условиях высоких температур и непрерывной работы при отсутствии даже кратковременных остановок для профилактического ремонта конструкций и т.д.