ВНЕДОМЕННАЯ ДЕФОСФОРАЦИЯ ЧУГУНА
Для удаления из жидкого чугуна фосфора используют обычно или смеси прокатной окалины (или железной руды) с известью и плавиковым шпатом, или соду, или известь, вдуваемую в потоке кислорода.
При обработке смесями оксидов железа и извести идет реакция
2[Р] + ЗСаО + 5FeO = ЗСаО • Р2О5 + 5Fe.
При обработке содой реакция имеет вид (рис. 6.7)
4[Р] + 5Na2CO3 = 5Na2O • 2Р2О5 + 5С.
Рис. 6.7.Схема установки для дефосфора-ции чугуна содой с вдуванием и без вдувания порошка:
/ — чугуновозный ковш; 2—крышка; 3 — конвейер (подача реагентов без вдувания); 4— питатель; 5— бункер для соды; 6— бункер для окалины; 7— пнев-монагнетатель; 8— загрузочный бункер; 9— устройство для отбора проб и измерения температуры; 10— устройство для подъема фурм; 11 — фурма для введения кислорода; 12— фурма для вдувания порошка; 13 — зонт для улавливания пыли; 14— металл; 15— шлак
Опыт показал, что при наличии в чугуне кремния введение как оксидов железа, так и соды сопровождается энергичным его окислением:
[Si] + 2FeO = Si02 + 2Fe,
[Si] + Na2CO3 = Na2O • SiO2 + C,
[Si] + 2Na2CO3 = 2Na20 • SiO2 + 2CO.
Процесс дефосфорации чугуна начинается лишь после удаления кремния. Поэтому во всех случаях операции дефосфорации предшествует проведение обескремнивания.
В качестве примера организации технологии внедоменной дефосфорации жидкого чугуна приведем пример опыта завода в Поханге (Ю. Корея), на котором создан специальный стенд предварительной обработки чугуна (СПОЧ). В результате обеспечивается получение чугуна, содержащего менее 0,02 % Р.
Обескремнивание чугуна (менее 0,15 % Si) достигается на желобе доменной печи в процессе выпуска чугуна. В качестве флюсов при обработке на СПОЧ используют известь (в виде порошка, который подают через ин-жекционную фурму), плавиковый шпат и агломерированную руду (из бункеров) (рис. 6.8 и 6.9).
Рис. 6.8.Стадии процесса дефосфорации чугуна:
/—десиликонизация; Я—скачивание шлака; III— стенд предварительной обработки чугуна СПОЧ (де-фосфорация и десульфурация); IV— перелив в заливочный ковш; V— кислородный конвертер
Влияние на процесс дефосфорации содержания кремния и состава шлака показано на рис. 6.10 и 6.11.
При использовании дефосфориро-ванного чугуна удается получать в конвертере ультранизкофосфористую сталь, содержащую (на выпуске из конвертера) менее 0,003 % Р.
Рис. 6.9.Схема СПОЧ:
/, 2, 3 — расходные бункера (главные питатели) извести, руды и кокса соответственно; 4, 5— инжекционная и кислородная фурмы соответственно
Рис.6.10. Зависимость содержания [Р] после дефосфорации при /= 1250-1300 °С от начального содержания [Si] в чугуне при расходе флюса 60—70 кг/т чугуна и начальном содержании [Р] =0,10-0,12 %
Рис. 6.11.Зависимость между (CaO)/(SiO2) и показателем распределения фосфора при
температуре после дефосфорации 1250—1300°С
ОБЕСКРЕМНИВАНИЕ
В процессе внедоменного обескремнивания чугуна решаются следующие технологические задачи: 1) более эффективно используются реагенты, вводимые для десульфурации и дефосфорации; 2) обеспечивается последующее ведение плавки в конвертере с минимальным количеством шлака («малошлаковая» или «бесшлаковая» технология).
Для удаления кремния обычно используют обработку жидкого чугуна прокатной окалиной или какими-либо иными железорудными материалами, которые подают сверху или в желоб доменной печи, или в ковш. В процессе обработки окисляются кремний и углерод:
[Si] + 2/3Fe2O3 = (SiO2) + 4/3Fe,
ΔGoSi= -282377+ 49,11 T;
2[C] + 2/3Fe2O3 = 2CO + 4/3Fe,
ΔGoс =262 074-253,12 Т.
Если давление в реакционной зоне заметно меняется и отличается от
0,1 МПа, то соотношение между ΔGoSi и ΔGoс изменяется: ΔG = ΔG ° +
+ 4,575 Tig Kp. Для реакции окисления кремния Кр = 1 и ΔG = ΔG ° (в реакции газовая фаза не участвует и изменение давления значения не имеет). Для реакции же окисления углерода изменение давления имеет существенное значение:
ΔGс= ΔGoс=4.575Tlg(p2co/(a2co*a2/3FeO3))
Соответствующие расчеты представлены на рис. 6.12. При подаче реагентов не на поверхность, а в глубь металла под давлением соотношение скоростей окисления кремния и углерода меняется (затрудняются условия удаления углерода): основная доля окислителя расходуется на окисление кремния. Кроме того, повышению скорости окисления кремния способствует барботаж металла при вдувании.
Барботаж ванны и интенсивное при этом ее перемешивание способствуют начинающемуся после обескремнивания процессу окисления фосфора. Использование метода вдувания реагента весьма эффективно при введении в глубь ванны порошкообразной соды; степень полезного использования вводимого натрия при этом приближается к 100 %.
Рис.6.12. Зависимость ΔG от температуры для реакции окисления углерода (1) и кремния (2)
Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 2253;