22. Поведение серы в доменной печи
Сера является вредной примесью, ухудшающей свойства металла. В частности, сера вызывает в металле красноломкость. На всех стадиях производства стараются снизить содержание серы. В чугуне может растворяться до 0,9 % серы. Основная часть вносится в доменную печь с коксом, меньшая доля с агломератом или рудой в виде сернистого железа, пирита, сульфатов и тд. Некоторое кол-во серы переходит в газообразное состояние и удаляется вместе с газами в виде H2S. При выплавке передельного чугуна уносится с газами до 15% серы, литейного – до 20%. Значительная доля остается в металле или шлаке. Для удаления серы из чугуна необходимо перевести ее в соединение, нерастворимое в чугуне. Для этого необходимо создание в чугуне жидкого, хорошо нагретого шлака с высоким содержанием CaO.
23. Десульфурация шлаками.
При содержании в доменной печи , хорошо нагретого шлака с высоким содержанием CaO протекает реакция Fe + [S] + (CaO) = (FeO) + CaS В квадратных скобках элементы, растворенные в чугуне, в круглых – в шлаке. Десульфурация металла идет тем полнее, чем больше извести в шлаке и меньше FeO. Для обеспечения лучших условий десульфурации необходима высокая температура в горне, которая обеспечивает хорошую жидкоподвижность в шлаке, обуславливающую протекание реакции удаления серы с высокой скоростью. С повышением T шлаки становятся менее вязкими, скорость диффузии серы в шлаке возрастает, а это благоприятствует достижению более высоких коэффициентов распределения серы между шлаком и металлом, те переходу серы в шлак.
24. Внедоменная обработка чугуна
В настоящее время целью внедоменнои обработки жидкого чугуна является десульфурация, дефосфорация. Серу можно удалять из чугуна вне доменной печи путем обработки чугуна десульфурирующими реагентами. При внедоменной десульфурации чугун обрабатывают содой, при этом протекает реакция Na2CO3 + [S] + Fe = Na2S + Fe(O) + CO2 Сернистый натрий переходит в шлак, FeO восстанавливается углеродом. При таком способе десульфурации содержание серы в чугуне понижается до 0,010%. Более дешевым способом является десульфурация порошками извести и карбида кальция или обработка чугуна магнием. Особенно эффективно применение внедоменной десульфурации чугуна при работе на коксе с высоким содержанием серы. Хотя методы внедоменной десульфурации и требуют дополнительных затрат на специальные сооружения и десульфурирующие реагенты, что повышает себестоимость чугуна, однако в целом эти затраты окупаются в сталеплавильном производстве. Один из вариантов современной технологии производства стали, освоенный на ряде заводов, включает обработку чугуна порошками на выпуске из доменной печи для снижения содержания кремния до 0,1-0,2 %, продувку различными порошкообразными смесями обескремненного чугуна в конвертере для удаления фосфора (до 0,009 %) и серы (до 0,006 %), продувку в другом конвертере для дальнейшего снижения содержания фосфора (до 0,002 %) и обезуглероживания и последующую внепечную обработку различными методами.В настоящее время все большее распространение получают методы обработки чугуна содой с целью дефосфорации. Дефосфорация обычно достигается окислением фосфора, оксид которого (P2O5) переходит в шлак. Процесс SARP включает следующие операции:
1) обескремнивание чугуна в процессе выпуска из доменной печи обработкой марганцевой или железной рудой;
2) обескремнивание чугуна в 400-т ковше миксерного типа продувкой порошком размолотого шлака;
3) скачивание обра зующегося шлака при помощи вакуумной установки (метод VSC) ;
4) дефосфорация чугуна в этом же ковше миксерного типа при помощи вдувания порошка соды;
5) скачивание образующегося шлака методом VSC и транспортировка его на установке восстановления (утилизации натрия);
6) подача дефосфорированиого чугуна в конвертер комбинированного дутья.
Предварительные исследования показали, что в случае продувки содой чугуна, содержащего кремний, концентрация фосфора остается неизменной, так как окисляется преимущественно кремний. Сода может служить не только десульфуратором, но также и десиликонизатором. Оказалось, что первые порции подаваемой в чугун соды расходуются прежде всего на окисление кремния. Расход соды на удаление кремния может быть достаточно большим.
Обескремнивание. Жидкий чугун в процессе выпуска из доменной печи на литейном дворе доменного цеха обрабатывают окислительными смесями, в результате чего кремний окисляется практически полностью. Образовавшийся при этом шлак тщательно скачивают.
В большинстве случаев успешное использование методов внедоменной обработки чугуна связано с использованием для этого ковшей миксерного типа. Конструкция чугуновозного ковша миксерного типа обеспечивает минимальные потери тепла в процессе обработки. При обработке чугуна в чугуновозных ковшах открытого типа обнажение поверхности металла при вдувании в него порошка соды и вызываемом при этом барботировании существенно увеличивает потери тепла