Десульфурація сталі: сучасні технології, тенденції та перспективи

Шрифт:
169

https://doi.org/10.15407/steelcast2022.01.042

Met. litʹe Ukr., 2022, Tom 30, №1, P. 42-53

О.С. Воденнікова1 , канд. техн. наук, доц., доцент, e-mail: oksana_vodennikova@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-0496-5435
Л.В. Воденнікова2 , асистент, e-mail: larisa.vodennikova@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-1602-8257 1

1 Запорізький національний університет (Запоріжжя, Україна)

2 Запорізький державний медичний університет (Запоріжжя, Україна)

Надійшла 15.02.2022

УДК 669.162.267.6:669.18

На сьогодні процес видалення сірки включає чотири етапи: у доменній печі (зазвичай видаляється до 90 % S), під час попередньої обробки гарячого металу, у сталеплавильному агрегаті (кисневому конвертері або електро сталеплавильній печі) та позапічній обробці. Процес виділення сірки (десульфурація металу) – це головна умова отримання якісної сталі, який залежить від хімічного складу шлаку, часу його витримки в ковші, ступеня окис лення металу, умов перемішування сталі в ковші та додаткових технологічних операцій обробки металу. У робо ті представлено найбільш відомі світові способи десульфурації чавуну: процес «Kanbara Reactor» (в якості реа гент-десульфуратора використовується тільки вапно), процес «Ukraina Desmag» (моноінжекція магнію) та процес «Co-injection» (процес спільної інжекції магнію та вапна або карбіду кальцію). Дано оцінку ефективності різних металургійних процесів з точки зору ступеня десульфурації металу та можливості досягати кінцевого вмісту сірки в металі менше 0,001 %. Наведено порівняльний аналіз сучасних технологій позапічної десульфурації чавуну та встановлено, що ступінь десульфурації в межах 90–99 % досягається інжєкцією (вдуванням) суміші на основі маг нію, суміші на основі вапна та магнію, а також використанням технології глибинного дугового відновлення. По казано неефективність використання в якості реагент-десульфуратора оксиду цинку (ZnO) в порівнянні з іншими десульфураторами (зокрема флюідизованим CaO, промисловим CaO, порошком CaC2, гранулами Mg та суміші промислового CaO та Mg). Проаналізовано сучасний погляд на процес десульфурації сталі в умовах сталепла вильного виробництва різник країн світу. Зокрема, наведено технологічні аспекти десульфурації в киснево-кон вертерних цехах ПАТ «Северсталь» та ПАТ «Магнітогорський металургійний комбінат». Розглянуто технологічні можливості десульфурації сталі в процесі позапічної обробки сталі в умовах ВАТ «Молдавський металургійний завод» та ВАТ «Білоруський металургійний завод». Проаналізовано дослідження кінетики процесу десульфура ції сталі 20ГЛ в умовах АТ «Ташкентський механічний завод». Наведено закономірності процесу десульфурації на прикладі досліджень під час виплавки киснево-конвертерної сталі в умовах Іскендерунського металургійного комбінату.

Ключові слова: десульфурація сталі, десульфуратор, ступінь десульфурації, установка десульфурації чаву ну, позапічна обробка сталі, установка «піч-ківш».

Література

1. Лемешко М.А. Разработка рациональных режимов десульфурации стали в агрегате ковш-печь с использованием мо делей нечеткой логики: дис. … канд. техн. наук: 05.12.06 / ФГБОУ ВПО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 2012. 128 с.
2. Вергун А.С., Шевченко А.Ф., Кисляков В.Г., Корченко В.П. Технические особенности выплавки низкосернистой стали с использованием обессеренного магнием чугуна. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. научн. тр. 2008. Вып. 18. С. 85–90.
3. Воденнікова О.С., Головков П.В. Сучасний досвід десульфурації сталі. Науково-технічний журнал «Металознавство та обробка металів». 2021. № 4 (100). С. 33–44. DOI: https://doi.org/10.15407/mom2021.04.033
4. Вергун А.С., Кисляков В.Г., Поляков В.Ф., Корченко В.П., Тубольцев Л.Г., Шевченко А.Ф., Падун Н.И., Семыкина Т.С. Десульфурация металла в технологическом комплексе «УДЧ-конвертер». Фундаментальные и прикладные пробле мы черной металлургии: сб. научн. тр. 2007. Вып. 14. С. 112–119.
5. Вергун А.С., Кисляков В.Г., Поляков В.Ф., Корченко В.П., Тубольцев Л.Г., Шевченко А.Ф., Падун Н.И., Семыкина Т.С. Десульфурация металла в технологическом комплексе «УДЧ-конвертер-КП». Фундаментальные и прикладные про блемы черной металлургии: сб. научн. тр. 2007. Вып. 15. С. 99–110.
6. Schrama Frank, Hattum Guido van, Berg Bart van den. The leading hot metal desulfurization methods: a comparison between KR, MMI and Co-injection. Technical contribution to the 46º Seminário de Aciaria – Internacional (August 17th–21st, 2015, Rio de Janeiro, RJ, Brazil), 2015. P. 323–332. DOI: https://doi.org/10.5151/1982-9345-26624
7. Schrama Frank Nicolaas Hermanus, Beunder Elisabeth Maria, Berg Bart Van den, Boom Rob. Sulphur removal in ironmaking and oxygen steelmaking. Ironmaking & Steelmaking. 2017. Vol. 44. No. 5. P. 333–343. DOI: https://doi.org/10.1080/0301923 3.2017.1303914
8. Инжекционная технология для металлургических предприятий. URL: http://docplayer.com/75412085-Inzhekcionnaya tehnologiya-dlya-metallurgicheskih-predpriyatiy.html (дата звернення: 10.02.2022).
9. Buğra Şener, Rainer Hüsken, Jürgen Cappel. Desulfurization Strategies in Oxygen Steelmaking. Association for Iron & Steel Technology (April 2013). 2013. URL: https://www.researchgate.net/publication/289440723_Desulfurization_strat... oxygen_steelmaking
10. Stolte G. Secondary Metallurgy: Fundamentals, Processes, Applications. Woodhead Publishing: Limited, 2002. 216 p.
11. Робей Р., Уайтхед М. Внедоменная обработка чугуна с учетом конкретных производственных условий. МРТ. Метал лургическое производство и технологии металлургических процессов. 2014. № 1. С. 16–24.
12. Внедоменная обработка чугуна. URL: http://pereosnastka.ru/articles/vnedomennaya-obrabotka-chuguna (дата звернення: 10.02.2022).
13. Молчанов Л.С., Нізяєв К.Г., Бойченко Б.М., Стоянов О.М., Синегін Є.В. Позапічна десульфурація рідкого чавуну в контексті завдань вітчизняної металургії. Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2013. № 2. С. 38–41.
14. Lindström David. A Study on Desulfurization of Hot Metal Using Different Agents: Doctoral thesis. School of Industrial Engineering and Management. Department of Materials Science and Engineering Royal Institute of Technology. SE-100 44 Stockholm, 2014. 43 p.
15. Kumar R.V., Liu J. Research for Using Iron & Steelmaking Zinc Laden Dust to Desulphurisze Hot Metal. Steel research international. 2010. Vol. 81. No. 10. P. 847–851. DOI: https://doi.org/10.1002/srin.201000175
16. Kumar R.V., Liu J. Opportunity for using steelmaking/EAF of BOF laden dust to desulfurise hot metal. 2nd International Slag Valorisation Symposium Leuven, 2011. P. 287–298.
17. Kumar R.V., Tailoka F. On the possibility of utilizing zinc oxide for desulphurising hot metal. Waste Processing & Recycling in Mineral Metallurgical Industries: Conf. of Metallurgists, Canadian Inst. Of Metals. Waste Processing V ed. by Sr. Rao et al., 2004. P. 667–674.
18. Савельев М.В., Ткачев А.С., Шешуков О.Ю., Метелкин А.А., Шевченко О.И., Шмаков С.В. Распределение серы по переделам металлургического производства АО «ЕВРАЗ НТМК». Промышленное производство и металлургия: ма териалы международной научно-технической конференции (г. Нижний Тагил, 18–19 июня 2020 г.). Нижний Тагил: НТИ (филиал) УрФУ, 2020. С. 259–265.
19. Чумаков С.М., Зинченко С.Д. Комплексная технология получения низкосернистой стали в ККЦ ОАО «Северсталь». Труды 5-го Конгресса сталеплавильщиков (г. Москва, 7–10 октября 1996 г.). Москва, 1999.
20. Лубяной Д.А., Фомкин С.А., Кухаренко А.В., Лубяной Д.Д., Маркидонов А.В., Соина-Кутищева Ю.Н. О технологии уда ления серы в кислых индукционных печах. Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 6. С. 689–694. DOI: https://doi.org/10.32339/0135-5910-2019-6-689-694 ЛІТЕРАТУРА 52 ISSN 2077-1304. Met. lit'e Ukr., vol. 30, 2022. №1 (328) ОБРОБКА СТАЛІ У КОВШІ
21. Федьков А.В., Федьков В.А., Лунев В.В. Десульфурация чугуна в индукционных печах с основной футеровкой. Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2009. № 2. С. 154–155.
22. Ушаков С.Н. Разработка технологии производства трубной ультранизкосернистой стали в современном кислородно конвертерном цехе: автореф. дис. на соискание научной степени канд. техн. наук: 05.16.02 / Ушаков Сергей Никола евич; ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Магнитогорск, 2020. 17 с.
23. Парусов Э.В., Сычков А.Б., Сагура Л.В., Чуйко И.Н. Обеспечение сверхнизкого содержания серы при внепечной об работке стали. Наукові праці ВНТУ. 2017. № 1. C. 1–6.
24. Турсунов Н.К., Семин А.Е., Санокулов Э.А. Исследование процессов дефосфорации и десульфурации при выплавке стали 20ГЛ в индукционной тигельной печи с дальнейшей обработкой в ковше с использованием редкоземельных металлов. Черные металлы. 2017. № 1. С. 33–40.
25. Пивцаев В.Е., Дьяченко В.И., Проскурин В.А. Десульфурация стали с использованием инжекционной установки «Velko». Литье и металлургия. 2008. № 1 (45). С. 15–22