Лекція"Варіанти процесів донної продувки з викоритсанням кускового і порошкоподібного вапна"

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

ВІДОКРЕМЛЕНИЙ СТРУКТУРНИЙ ПІДРОЗДІЛ

«МАРІУПОЛЬСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ФАХОВИЙ КОЛЕДЖ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекція с дисципліни

"Теорія і технологія виробництва сталі і феросплавів"

для студентів  спеціальності  136 Металургія .

Освітньо-професійна програма: "Виробництво сталі і феросплавів"

Галузь знань 13 Механічна інженерія

 

 

Тема: Варіанти процесів донної продувки  з викоритсанням кускового і порошкоподібного вапна

 

 

 

 

Кравченко О.В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2020

Лекція с дисципліни

"Теорія і технологія виробництва сталі і феросплавів"

для студентів  спеціальності  136 Металургія .

Освітньо-професійна програма: "Виробництво сталі і феросплавів"

Галузь знань 13 Механічна інженерія

 

Тема: Варіанти процесів донної продувки  з викоритсанням кускового і порошкоподібного вапна.

 

План лекції:

1) Загальний опис процесу донної продувки.

2) Плавка із застосуванням кускового вапна.

3) Плавка з викоритсанням порошкоподібного вапна.

 

1) Загальний опис процесу донної продувки.

 

При продувці рідкого чавуну через кілька фурм знизу забезпечується значно краще перемішування ванни, ніж при продувці через верхню фурму. У зв'язку з цим протягом багатьох років велася розробка методу продувки чистим киснем знизу. Футерівка днища при цьому руйнувалася за кілька хвилин у зв'язку з тим, що у фурм виникають зони високих (до 2500 °С) температур в результаті виділення тепла від реакцій окислення складових чавуну. Тому був розроблений метод введення кисню у вигляді струменів, оточених кільцевою захисною оболонкою з вуглеводнів або інертного газу. (Рисунок  1). Оболонка навколо кисневого струменя запобігає контакт кисню з чавуном у фурм; змішування кисню з чавуном і реакції окислення з виділенням тепла відбуваються на відстані від фурм в обсязі металу; крім того, при контакті з рідким металом вуглеводні розкладаються, що супроводжується поглинанням тепла і забезпечує охолодження околофурменной зони. У цих умовах стійкість футерівки днища досягає декількох сот плавок.

                              

 

   1-сопло;

   2-первинна реакційна зона;

   3- вторинна реакційна зона;

   4- бульбашки СО;

   5 – спінений шлак;

   6-метал.

 Рисунок 1- Будова конвертерної ванни при донній продувці

 

 

У міжпродувні періоди для охолодження фурм і запобігання їх засмічення через обидва канали фурми продувають азот. Стійкість днища на окремих заводах доведена до стійкості футеровки стін конвертера; найчастіше вона нижче, і за час кампанії конвертера доводиться один-два рази замінювати днище; тривалість заміни 12-20 годин.

Принциповою особливістю донної продувки є необхідність додаткової продувки металу нейтральним газом в кінці плавки. Це необхідно для зниження вмісту водню в металі.

При переробці звичайного низькофосфористого (<0,3% Р) чавуну знаходять застосування два різновиди технології донної продувки:

- із застосуванням кускового вапна;

- із застосуванням порошкоподібного вапна.

 

2) Плавка із застосуванням кускового вапна.

 

У нахилений конвертер завантажують сталевий брухт, потім заливають чавун. При заливці чавун не повинен досягати донних фурм. Одночасно з підйомом конвертера у вертикальне положення починається період продування, і в конвертер вводять вапно з плавиковим шпатом.

У період донної продувки є ряд особливостей:

1) в результаті інтенсивного перемішування металу і шлаку отримує сильний розвиток реакція [С] + (FeO) = СО + Fe; внаслідок цього вміст (FeO) в шлаку по ходу продувки не перевищує 5-6 % (див. рисунок 2  б). Лише при вмісті вуглецю <0,1 %С, починається окислення заліза, тому різко зростає вміст FeO в шлаку.

Рисунок 2 - Зміна складу металу і шлаку по ходу донної продувки киснем із застосуванням порошкоподібного (а) і кускового (б) вапна

 

2) у зв'язку з малим вмістом в шлаку FeO вапно раствдряется дуже повільно. Активне її розчинення і формування основного шлаку відбувається після того, як вуглець окислиться більше ніж 0,1 %, тобто коли в шлаку зростає кількість FeO.

3) видалення сірки і фосфору (див. рисунок 2 б) починається після сформування основного шлаку, тобто в кінці продувки. Тому із застосуванням кускового вапна для отримання сталі з низьким вмістом фосфору і сірки необхідна продування до дуже низьких вмістом вуглецю в металі (<0,05%); при цьому помітно зростають втрати заліза зі шлаком у вигляді оксидів.

4) внаслідок низького вмісту FeO в шлаку реакція окислення марганцю [Мn] + (FeO) = (MnO) + Fe отримує обмежений розвиток і кількість окислюється в процесі продувки марганцю (30-40%) менше, ніж при верхньому дуття (~70%).

5) продувку закінчують після отримання необхідних низьких вмістом фосфору і сірки в металі.

6) після закінчення продувки киснем обов'язковий короткочасний (20-60 с) період продування металу аргоном або азотом в зв'язку з тим, що вдуваються захисні вуглеводні розкладаються при температурах конвертерного процесу, і утворюється при розкладанні водень розчиняється в металі. В кінці донної продувки кількість водню досягає 6-10 см³ / 100 г металу, що неприпустимо для сталей багатьох марок. Короткочасна продування нейтральним газом забезпечує зниження вмісту водню до 2-4 см³/100 г металу.

7) при випуску металу в ківш виробляють розкислення і науглероживание, тому що метал в кінці продувки містить менше 0,05% с.

 

3) Плавка з викоритсанням порошкоподібного вапна.

 

Розглянемо схему подачі порошкоподібного вапна в конвертер донного дуття на рисунку 3. Порошкоподібне вапно по пневмотрассе (6) доставляють в розташовані поблизу конвертера витратні бункера (7), в які подають також стиснене повітря для запобігання ущільнення порошку. З бункера вапно надходить в пневмонасос (9), встановлений на тензодатчиках, що дозволяє зважувати необхідну порцію. З пневмонасоса газопорошкова суміш О₂ + СаО через дозатор (4), що регулює швидкість видачі, надходить в киснево-провід (3) і по ньому через порожнисту цапфу в центровий дільник (2) і фурми днища.

 

1-днище; 2-центровий дільник: 3-подача до днища О₂ + СаО;

4-дозатор; 5 - подача до днища чистого кисню; 6 - пневмотрасса для подачі вапна в витратні бункера; 7 - витратний бункер вапна; 8 - траса дли подачі повітря;

9-пневмонасос.

Рисунок  3- Схема подачі порошкоподібного вапна в конвертер донного дуття:

 

Після завантаження брухту і заливки чавуну починають продувку; протягом перших 1/2-2/3 її тривалості вдувають порошкоподібне вапно іноді з добавкою концентрату плавикового шпату. Розмір частинок вапна повинен бути менше 0,15 мм, її витрата становить 40-70 кг/т.

Вміст FeO в шлаку, як і при використанні кускового вапна, по ходу продувки не перевищує 5-6 %, але характер шлакоутворення, дефосфорації і десульфурації інший (див. рисунок 2 а).

1) завдяки застосуванню порошкоподібного вапна і інтенсивному перемі-шиіванію вже на початку продувки формується шлак з високим вмістом СаО і починається видалення в шлак фосфору і сірки. Це дозволяє отримувати досить низькі концентрації шкідливих домішок при порівняно високому вмісті вуглецю в металі, тобто виплавляти середньо - і високовуглецеві сталі.

2) вміст марганцю в кінці продувки, так само, як і при роботі з кусковим вапном, вище, ніж при верхньому дуття.

3) продувку закінчують при заданому вмісті вуглецю;

4) після досягнення заданому вмісті вуглецю замість кисню і вуглеводнів через фурми протягом 20-60 с вдувають інертні гази для видалення водню.

 

Основні показники процесів при обох варіантах технології наступні:

- інтенсивність продувки 3-6 м3 /(т · хв);

- тривалість продувки 8-13 хв;

- питома витрата кисню 45-55 м3 / т, природного газу 4-5 м³/т, пропану 1,5 м³/т, рідкого палива 2-3 л/т.

- витрата азоту на продування металу і подачу в міжплавочні періоди через фурми для їх охолодження досягає 15-20 м³/т.

 

Контрольні питання:

1) Що необхідно проводити в міжпродувні періоди при донній технології і для чого?

2) Яка принципова особливість донної продувки?

3) Які технології донної продувки вам відомі?

4) Коли починається видалення сірки і фосфору при застосуванні технології з кусковим вапном?

5) Коли закінчується продувка при застосуванні кускового вапна?

6) Чому в кінці кисневої донної продувки із застосуванням кускового вапна проводять продувку металу до 60 сек аргоном або азотом?

7) Який вміст вуглецю в кінці донної продувки із застосуванням кускового вапна і що робиться для підвищення вуглецю в готовому металі?

8) Коли починається процес десульфурації та дефософрації при застосуванні порошкоподібного вапна?

9) Коли закінчується продувка при застосуванні порошкоподібного вапна?

10) Яка тривалість продувки при плавках із застосуванням кускового і порошкоподібного вапна?

 

Література:

1) ЯкушевА.М."Справочник конвертерщика" Челя­бинск Металлургия, Челябинское отделение, 1990 - 448 с