Другие предметы \ Технологии производства

Теория ковшевого рафинирования. Свойства агрегата ковш-печь Фирмы "Фаи Фукс". Механическое оборудование печи-ковша, страница 14

− магний  (Mg)

− натрий  (Na)

− марганец  (Mn)

Марганец и церий образуют с серой сульфиды, остающиеся в стали. При обработке кальцием и магнием образуются сульфиды, которые по большей части переходят в шлак. Использование кальция и магния при температурах жидкой стали ведет к высокому паровому давлению,  кроме того, они плохо растворяются в стали, поэтому при обработке стали данными веществами необходимо применять специальную технологию.

d) Через шлак

Оксиды металлов должны образовывать с серой стабильные сульфиды и не растворяться в железе. Возможно использование оксидов CaO и Na2O.

[CaO]+[FeS]=(CaS)+(FeO)

Так как способность к поглощению шлака у CaS с  FeO не безгранична, то  FeO необходимо быстро удалять из шлака.

Это реализуется через реакцию  FeO с углеродом:

(FeO)+[C]=[Fe]+{CO}

Суммарное уравнение:

[FeS]+(CaO)+[C]=(CaS)+[Fe]+{CO}

Из данной формулы следуют условия достижения  качественной десульфурации с использованием извести:

1)  высокая температура из-за эндотермических реакций.

2)  сильно основный шлак, a(CaO) высокая.

3)  ограничивающие условия, a(FeO) низкая.

4)  присутствие C, Si, P, повышающих активность серы в стали5) повышение продувки стали вокруг зоны контакта сталь/шлак.

6) объем шлака и замена шлака.

3.4.1 Температура

Из-за эндотермической реакции нагрев электрическими дугами  неизбежен, чтобы поддерживать высокую температуру в шлаке.

3.4.2 Ковшевой шлак

С термодинамической точки зрения коэффициент распределения серы (LS) является только функцией состава шлака.

Коэффициент описывается следующим образом: (%S) LS =

[%S]

Пояснения:

(%S)=содержание серы в шлаке

[%S]= содержание серы в стали

соотношение распределения серы между черным шлаком в плавильной емкости и жидкой сталью варьируется от 3 до 8; а с белым шлаком в печи-ковше  при низком содержании FeO соотношение составляет от 100 до 500.

Качественная десульфурация достигается при использовании шлаков со следующим распределением:

CaO

≥ 0,35 (SiO2∗ Al2O3)

3.4.3 Активность кислорода

Чем ниже активность кислорода, тем эффективнее процесс десульфурации.

В определенной мере справедливым является следующее отношение:

[%S] = 30 * a[O]

[%S] –содержание серы в стали,  a[O] – активность кислорода.

3.4.4 Продувочная энергия

Продувочная энергия (W/t) поддерживает десульфурацию. Продувочная энергия достигает максимального значения при выпуске жидкой стали в ковш, поэтому уже во время выпуска необходимо добавлять синтетическую шлаковую смесь. В агрегатах печь-ковш с донной продувкой благодаря увеличивающемуся объему пузырей привносится  продувочная энергия  из инертного газа. При константном  расходе инертного газа продувочная энергия при уменьшении инертного газа повышает давление.

Хорошая десульфурация достигается при продувочной энергии 1000 W/т,  происходит активный обмен серы на границе сталь/шлак и обеспечивается выход серы из ванны.


Продувочную энергию можно рассчитать по следующей формуле:

           r m∗g∗h

e = 618, ∗F∗T∗1+ ln1+ 1013,      ∗105

Пояснения:

F:   расход инертного газа [л/с]              T:   Температура [°C]

p:   атмосферное давление [бар]           g:   ускор. своб. паден.9,81 [м/с²] h:   высота стали в ковше [м] ρ(m):   плотность жидкой стали 6900 [кг/м³]

Продувочная энергия для удаления неметаллических включений должна находиться на уровне 500 W/т, чтобы избежать вторичного окисления жидкой стали в продувочном пятне.

3.4.5 Скорость десульфурации

Объем десульфурации можно вывести по следующей формуле:


R =

L M = L S * M L

B = 8 .9 0 * 1 0 −2 *

Пояснения:

 * t V

S0: содерж. серы в начале[%]

Sf:  содерж. серы в конце [%]

LS: коэфф. распределения серы

ML: объем шлака [т/т сталиl]

A:  зона контакта шлак/сталь [м²] 

V:   объем стали [м³]

F:  расход инертного газа [м³/с]

t:     время [с]
Скачать файл