Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Шахтная печь Северсталь.rtf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2019
Размер:
701.77 Кб
Скачать
  1. Металлургия

Металлургия занимается реакциями различных элементов в жидкой стали. Параметрами, оказывающими воздействие на процесс, являются: температура, содержание элементов в ванне металла, шлаковые компоненты, а также соотношение количества шлака и металла. Состав стали и образующегося одновременно шлака должны регулироваться с помощью соответствующих методов таким образом, чтобы за самое короткое время можно было получить требуемый по производственно-технологическим соображениям химический состав стали.

  1. Кислород

Металлургические реакци в значительной степени осуществляются с помощью кислорода. Сталь на более чем 90% состоит из железа, которое окисляется кислородом в FrO, при этом одновременно кислород растворяется в железе. Из сопутствующих элементов железа в ванне металла посредством кислорода можно воздействовать только на те элементы, химическое сродство с кислородом которых выше чем железа. В убывающей последовательности сродства до железа реагируют сначала углерод (С), затем алюминий (AL), кремний (Si), марганец (Mn), хром (Cr). Однако эта термодинамически обоснованная последовательность реакций отдельных элементов ограничена вследствие непропорционально высокого наличия железа. На такие элементы, как, например, медь (Cu) наличие кислорода не оказывает воздействия, так как химическое сродство кислорода с этим элементом ниже чем с железом. Поэтому необходимо избегать попадания меди с ломом.

Образующиеся оксиды металлов не растворяются в жидком железе, в жидком виде они выделяются из расплава и переходят в шлак. Медь же, наоборот, остается растворенной в железе. Важнейшими реакциями являются следующие:

Si + O2 = SiO2 - 8,69 квт.час/кгSi

4 Al + 3 O2 = 2 AL2O3 - 8,63 квт.час/кгAl

2 Mn + O2 = 2 MnO - 1,95 квт.час/кгMn

2 Fe + O2 = 2 FeO - 1,32 квт.час/кгFe

Со знаком минуса отмечены экзотермические реакции: они тем самым в решающей степени способствуют внесению энергии в печь или плавке стали. Из этого ясно видно, что состав шихты (лом / чугун / металлизованные окатыши) в решающей степени оказывает воздействие на потребность в электрической энергии.

Образующийся вначале при окислении сопутствующего элемента углерода СО выходит из процесса с отходящими газами. Реакции происходят по следующим уравнениям:

2 С + О2 = 2 СО - 2,85 квт.час/кгС

2 СО + О2 = 2 СО2 - 6,55 квт.час/кгС

Дожигание СО с помощью кислорода в СО2 дает при этом значительную долю энергии, которая используется для подогрева лома в шахте.

  1. Шлаки

Для металлургичесих реакций, в частности, для образования пенящихся шлаков и эффективности ввода электрической энергии практика добавления извести и образующийся в связи с этим состав шлака имеет важное значение.

Известь является важнейшей добавкой для образования шлака. Остальные компоненты шлака являются результатом вышеупомянутых реакций окисления. Для удаления таких нежелательных для качества стали элементов как фосфор и сера количество извести должно быть по возможности высоким. С другой стороны, шлак может растворить только ограниченное количество извести. Оставшаяся в избытке известь присутствует в нерастворенной твердой форме и делает шлак вязкотекучим и реакционно инертным.

Количество извести (приблизительно 30 - 40 кг/т) должно быть поэтому установлено таким образом, чтобы шлак состоял из следующих оксидов:

СаО: около 40%

MgO: около 7%

Al2O3 около 5%

SiO2 около 16%

FeO около 20 - 35 %

MnO около 5%

P, S около 2%

Химические свойства шлака определяются соотношением между щелочными и кислотными компонентами, так называемой основностью, определяемой как В = СаО/SiO2. Благоприятной (однако не решающей) для факторов воздействия при образовании шлака является величина

В = 2,5.

Графическое отображение состояния дает трехкомпонентная система из основных компонентов СаО, FeO и SiO2. Эта основная система в значительной степени зависит от дополнительного содержания остальных компонентов шлака, поэтому происходит постоянное изменение состава шлака от начала плавки до выпуска.

Обобщенно шлак выполняет следующие задачи:

  • Поглощение компонентов исходных веществ, присутствие которых в железе нежелательно (сера/фосфор);

  • Нейтральное отношение к огнеупорным материалам, хотя они, как многие огнеупорные материалы, в основном состоят из оксидов металлов;

  • Образование слоя на ванне жидкой стали и уменьшение потерь тепла;

  • Повышение электрического коэффициента полезного действия благодаря технологии пенящихся шлаков.

Решающим для технологии пенящихся шлаков являются свойства шлака. Самые важные факторы воздействия при образовании пенящегося шлака могут быть сформулированы следующим образом:

а) Образование газа

Между высотой пенящегося шлака и образованием газа СО существует линейная зависимость. Наряду с уже упомянутым окислением углерода на образование пенящегося шлака в основном влияет восстановление оксида железа (эндотермически) в шлаке или в ванне стали:

FeO + C = Fe + CO

Наиболее благоприятное воздействие на образование пенящегося шлака оказывает мелкий графитовый порошок или высокореактивный нефтяной кокс. Вдувание угольного порошка должно начинаться с высокой мощностью вдувания, чтобы понизить температуру шлака (вязкость).

б) Высоковязкий шлак

Высокая вязкость вследствие более низкой температуры также способствует образованию пенящегося шлака:

Шлак:

  • Температура шлака Тшлака < 1500°С

  • Выделение твердых компонентов шлака MgO > 7 %

B = CaO = CaO / SiO2 > 2,5

FeO > 18 %

в) Незначительное поверхностное натяжение шлака

Наибольшее воздействие на снижение поверхностного натяжения оказывает Р2 О5. Поэтому внесение с чугуном некоторого количества фосфора положительно влияет на образование пенящегося шлака.

- Фосфор из чугуна Р2 О5 > 0,5 %

  1. Использование скрапа / жидкого чугуна

Весь скрап, 137 т, загружается с помощью двух бадьей. Тяжелые куски скрапа желательно грузить в середину бадьи, легкий скрап сверху. Для нормальной работы шахтной печи куски лома не должны превышать длину в 1,5 м и вес в 400 кг.

Еффективность подогрева скрапа ограничена переходом тепла от отходящих газов к скрапу. Очевидно, что крупногарбаритные куски скрапа медленее нагреваются, легкий скрап в отличие от этого очень быстро. Легкий скрап даже при коротком времени подогрева в шахте может расплавится и спекатся к пальцам. Хорошие результаты работы шахтных печей достигались смесью разных видов скрапа плотностью от 0,7 - 1,3 т/м3.

При соответствующем наличии скрапа - смесь скрапа состоит из:

Товарный скрап 55 %

Куски скрапа 20 %

Лист 10 %

х.к. лист 5 %

Чугун тв. 10 %

В соответствии с объемом скрапной бадьи и объемом шахты выше пальцев, погрузку скрапа в бадьи определяют следующим образом:

1. бадья

2. бадья

куски скрапа 15 т

24 м3

куски скрапа 12 т

19 м3

чугун тв. 14 т

4 м3

чугун тв. 9 т

7 м3

лист 7 т

6 м3

х.к. лист 7 т

3 м3

товарный скрап 37 т

57 м3

товарный скрап 36 т

55 м3

Сумма 73 т

90 м3

Сумма 64 т

85 м3

Время погрузки скрапных бадей, включая всех передвижения скраповозов и кранов определяются ходом плавки. Примерно через 24 - 28 мин необходимо загрузить бадью скрапа в шахту.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.