Теоретические и технологические основы обменных процессов при инжекционной десульфурации чугуна различными реагентами

Шрифт:
135

https://doi.org/10.15407/steelcast2019.07.043

Met. litʹe Ukr., 2019, Tom 314-316, №7-9, P.41-48

А.Ф. Шевченко, д-р техн. наук, проф., вед. науч. сотр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0003-0867-6825;
И.А. Маначин, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0001-9795-6751
Б.В. Двоскин, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0003-2891-7833
В.Г. Кисляков, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., зав. отделом, e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0002-1775-5050
С.А. Шевченко, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0002-9289-9177
В.И. Елисеев, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., ст. науч. сотр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com
А.С. Вергун, д-р техн. наук, ст. науч. сотр., ст. науч. сотр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com, https://orcid.org/0000-0001-5493-9214
А.В. Остапенко, науч. сотр., e-mail: ovoch-isi@outlook.com

Институт черной металлургии им. З.И. Некрасова НАН Украины (Днепр, Украина)

Поступила 14.10.2019

УДК 669.162

Представлены результаты расчетно-аналитических разработок для реализации наиболее рационального механизма различных технологий на основе вдувания извести и магния. Показано, что пути реализации рациональных решений и механизма этих процессов различны. При вдувании оксида кальция необходимо организовать химическое взаимодействие с участием вносимого извне Al, а также разрушение и диспергирование зоны истечения потока из фурмы в чугун при помощи газообразующих в чугуне добавок. Сопоставление расчетных удельных расходов различных восстановителей свидетельствует, что применение магния и марганца чугуна представляется наименее рациональным, так как сопровождается наибольшими удельными расходами. Для всех типоразмеров частиц скорость движения меньше 30 м/с является нерациональной, так как сопровождается резким уменьшением глубины внедрения частиц в расплав чугуна. Показано, что при вдувании порошкообразных молотых реагентов с диаметром частиц < 0,8 мм, частицы практически не внедряются в расплав чугуна. Такое явление является нежелательным, так как сопровождается резким уменьшением активной поверхности вводимого реагента. При моноинжекции магния необходимо обеспечить зернистый состав реагента и высокую (более 80 м/с) скорость истечения потока в расплав чугуна.
При вдувании зернистых реагентов с диаметром частиц более 0,4 мм параметр скорости является определяющим, так как обеспечивает возможность внедрения частиц реагента в расплав чугуна на глубину вплоть до 20–25 мм. При соблюдении рекомендованных параметров вдувания зернистого магния в большинстве обработок чугуна содержание магния в чугуне после рафинирования превышает равновесные значения системы равновесия [Mg] – [S]. Последнее обеспечивает устойчивость и надежность процесса десульфурации чугуна моноинжекцией зернистого магния. Обеспечивается степень десульфурации до 95–99 %. Теоретические положения подтверждены экспериментально.

Ключевые слова: магний, известь, инжекция, десульфурация, эффективность десульфурации, скорость частиц.

Литература

1. Шевченко А.Ф., Большаков В.И., Башмаков А.М. Технология и оборудование десульфурации чугуна магнием в большегрузных ковшах. Киев: Наукова думка, 2017. 205 c.
2. Степанов А.А., Зинченко С.Д., Ламухин А.И. и др. Освоение технологии производства стали с использованием установки десульфурации чугуна в условиях конвертерного производства ОАО «Северсталь». М.: Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация». 2005. № 4. С. 31–33.
3. Ушаков С.Н., Авраменко В.Л., Бичеев В.А., Столяров А.М., Потапова М.В. Производство трубной низкосернистой стали с ковшевой десульфурацией чугуна. М.: Металлург. 2017. № 11. С. 47–61.
4. Кудрин В.А. Внепечная обработка чугуна и стали. М.: Металлургия, 1992. 335 с.
5. Найдек В.Л. Повышение эффективности металлургических технологий внепечной обработки железоуглеродистых расплавов. Сб. докладов международной конференции. Производство стали в ХХI веке. Прогнозы. Процессы, технологии, экономика. Киев: ЗАО «Укрсплав», 2000. С. 16–23.
6. Шевченко А.Ф., Маначин И.А., Вергун А.С. и др. Внепечная десульфурация чугуна в ковшах. Технология. Исследования. Анализ. Совершенствование. Днепропетровск. «Дніпро-VAL», 2017. 253 с.
7. R. Hüsken, J. Kappel Стратегия десульфурации в кислородно-конвертерном производстве стали. Металлургическое производство. Технология (МРТ). М.: VERLAG STAHLEI STEN GMBH. Издательский дом «Руда и металлы». 2013. № 1. С. 28–38.
8. Зборщик А.М., Кубарский С.В., Косолап И.В. Эффективность использования извести в современных процессах внедоменной десульфурации чугуна. М.: Бюллетень «Черная металлургия». 2011. № 12. С. 35–41.
9. Nadif M., Suero I., Rodesly C. Методы десульфурации на предприятиях Arcelor Mitall Fiat Western Europе. М.: Новости черной металлургии за рубежом. 2010. № 3. С. 32–34.
10. Воронова Н.А. Десульфурация чугуна магнием. М.: Металлургия, 1982. 205 с.
11. Охотский В.Б. Физико-химическая механика сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1993. 191 с.