Десульфурація чавуну

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти і науки України

Приазовський Державний Технічний Університет

Реферат

"Десульфурація чавуну"

Маріуполь2010

Введення

Як відомо, одержання в доменній печі чистих по сірці чавунів важко і вимагає значних витрат, що пов'язано з необхідністю мати доменні шлаки підвищеної основності і більшої маси (відповідно з збільшеним витратою додаткових матеріалів) і більш високий витрата чистого по сірці коксу. Це пояснює появу численних робіт, пов'язаних з розробкою методів внедоменной десульфурації чавуну. В даний час можливості, що досягаються при організації внедоменной десульфурації чавуну, розглядаються не тільки з урахуванням зниження витрат безпосередньо в доменному цеху (тобто при отриманні чавуну), але і з урахуванням зниження витрат у сталеплавильному цеху (у результаті змін технології організації позапічної обробки сталі).

Магній

Магній є сильним десульфуранти. При витраті магнію в кількості 0,2% від маси чавуну можна домогтися зниження вмісту сірки в чавуні від 0,150 до 0,003%. У процесі знесірчення чавуну магнієм певну технологічну складність представляє присадка магнію до металу. Магній плавиться при температурі близько 650 ° С, а при температурі 1107 ° С кипить.

Температура рідкого чавуну знаходиться в межах 1380-1440 ° С. При такій температурі занурений в чавун магній миттєво випаровується, прямуючи у вигляді пари з шару металу, часто утворюючи викиди чавуну, а пари магнію окислюються (згоряють) в кисні повітря.

У способі присадки магнію в метал, розробленому на Дніпровському металургійному комбінаті ім. Дзержинського, виключається одночасне участь всієї маси сідаємо магнію в реакціях знесірчення. Процес розчинення магнію в металі саморегулюється тиском парів магнію і висотою шару чавуну, на яку занурений магній в ківш з рідким металом.

У камері, що виконує роль випарника магнію, поміщається чушковий магній у кількості, необхідній для досягнення заданого ступеня знесірчення чавуну. У нижній частині камери є гострокутні отвори, розташовані кутами вгору, а у верхній - круглі отвори діаметром 12-15 мм. При наповненні ковша чавун прагне заповнити порожнину камери, однак у результаті плавлення і випаровування магнію в камері виникає тиск парів магнію, які, вириваючись через отвір і відтісняючи метал вниз, перешкоджають доступу великої кількості рідкого чавуну в камеру, чим і запобігає негайне випаровування всієї маси магнію .

Якщо випаровування магнію йде дуже інтенсивно і для виходу з камери парів магнію отворів недостатньо, рівень металу в камері тиском парів магнію буде знижено до вершин гострих кутів, і пари магнію кинуться через отвір. При витісненні чавуну випаровування магнію поступово слабшає, тиск парів зменшується, і порожнину камери знову поступово заповнюється рідким чавуном, викликаючи випаровування магнію, т е. здійснюється саморегулювання процесу випаровування магнію та обробки чавуну парами магнію.

У разі бурхливого кипіння магнію через отвір може вийти частину рідкого магнію, що іноді призводило до викиду чавуну з ковша. Тому для запобігання попадання рідкого магнію в чавун у камері встановлені додаткові перегородки. При знесірчення чавуну заряд магнію становив 45 кг на 60 т чавуну. Реакція знесірчення

FeS + Mg = Fe + MgS

протікала без викидів чавуну з практично повним використанням магнію. Як відомо, сульфід магнію MgS в чавуні розчиняється і спливає на поверхню у вигляді шлаку.

При позапічної десульфурації чавуну на металургійних підприємствах найбільшого поширення набув спосіб обробки чавуну в чавуновозних і заливальних ковшах реагентами, що вводяться в метал через заглибні фурми. Ефективність цього способу визначається стійкістю фурм, які в процесі експлуатації піддаються різким теплових ударів, ерозійного і хімічного впливу рідких чавуну і шлаку в ковші, а також механічних навантажень при вібрації і поштовхи фурм під час обробки металу. При десульфурації чавуну порошкоподібною або гранульованим магнієм механічні навантаження на фурми особливо великі в зв'язку з бурхливо протікає процесом випаровування магнію в чавуні. Тому для цих фурм розроблена, в першу чергу, посилена конструкція каркаса, що складається з товстостінні несучої труби з випарної камерою і арматурою, що забезпечує додаткове збільшення жорсткості каркаса і надійності утримання на ньому вогнетривкої футеровки.

Металевий корпус реактора обмазується армованої вогнетривкої масою шаром 45 мм, і після просушування реактор занурюється в чавун для ошлакования і металізації футеровки. У процесі знесірчення чавуну глибина занурення реактора становить 1,2-1,3 м.

Однією з переваг цього способу знесірчення (за наявності міксера) є те, що завдяки високому ступеню знесірчення чавуну можна піддавати глибокому знесірчення лише половину або частину виробленого чавуну, змішуючи його в міксері з необробленим чавуном і знижуючи в ньому вміст сірки.

У конвертерному цеху заводу "Nuova Italsider. Taranto" (Італія) для поза доменною десульфурації при отриманні високоякісних трубних сталей використовують метод вдування гранульованого магнію в 270-т ковші (перед заливкою в конвертер); температура чавуну 1310-1400 ° С, споживання магнію 0 ,13-1, 0 кг / т, тривалість вдування 5-20 хв, інтенсивність подачі магнію 0,025-0,063 кг / (хв-т), вміст сірки до продувки 0,018-0,044%, після продувки - 0,006-0,030%. Використовують магній у гранулах розміром 0,3-1,00 мм. Пасивовані поверхню гранул магнію дозволяє легко їх зберігати і транспортувати. У промислових умовах застосовують два типи сумішей: 50% Mg + 50% доломіту і 50% Mg + 50% шлаку після обробки магнієм (поворотного шлаку). Газом-носієм служить азот. Стійкість фурми 15-28 плавок.

Кожне відділення розраховане на обробку 6000 - 7000 т Чуна на добу. Специфіка організації роботи конвертерного цеху вимагає, щоб цикл обробки чавуну в ковші не перевищував 40 хв. Кожна установка обладнана двома Пневмонагнітачі, що несуть газ - азот. Самохідний ківш при підході до станції зважується і рухається на позицію для обробки чавуну. Інформація про хімічний аналіз чавуну, його температурі і т.д. вводиться в комп'ютер, який розраховує кількість реагенту, необхідне для отримання заданого рівня сірки. Після закінчення обробки відбирають пробу металу і відсилають пневмопошти в лабораторію. Після отримання аналізу ківш рухається в сталеплавильний цех. Для обробки чавуну спочатку використовували суміш при співвідношенні вапно: магній, рівному 10:1. Така суміш забезпечувала досить задовільний рівень десульфурації (вміст сірки знижувалося до 0,008%) при порівняно низьких витратах на виготовлення реагенту, проте в процесі експлуатації виявився істотний недолік методу - заростання ковша шлаком, внаслідок чого при проектній місткості ковшів (типу "Торпедо") 200 т фактична їх місткість зменшувалася до 150 т і навіть менше.

При розробці технологічного процесу інжектірованія гранульованого магнію в струмені природного газу особливу увагу було приділено умовам роботи фурми. Відсутність кисню та азоту в газі-носії виключає протікання екзотермічних реакцій у випарній камері фурми, а дисоціація метану в ній додатково забирає тепло. Проведені виміри показали, що заміна повітря природним газом призводить до зниження температури в випарної камері фурми приблизно на 200 ° С. Це викликає охолодження металу під випарної камерою, що сприяє розчиненню магнію в металі, оскільки розчинність магнію в чавуні підвищується зі зниженням температури рідкого чавуну.

Проведені дослідження показали, що надійність роботи фурми підвищується при роботі на природному газі, а необхідну кількість транспортує газу знижується. Це можна пояснити тим, що утворюється в випарної камері при дисоціації метану сажістий вуглець екранує канал фурми, зменшує нагрів транспортуються частинок магнію і дозволяє знижувати швидкість витікання реагенту на зрізі каналу фурми. Заміна повітря природним газом дозволила зменшити на 20% витрати газу-носія або при тій же витраті газу-носія збільшити хвилинний витрата магнію. Відповідно зменшується відношення газ: тверде. Процес обробки чавуну магнієм у струмені природного газу протікає спокійно, кількість виплеском з ковша не перевищує 0,05% (від маси металу).

Однією з особливостей процесу обробки чавуну магнієм у струмені природного газу є утворення відновної атмосфери над металом і шлаком в ковші, що впливає на хімічний склад шлаку. Проведені дослідження показали, що при обробці чавуну магнієм, інжектіруемим в струмені стисненого повітря, кількість оксидів заліза в шлаку збільшується (сумарна кількість кисню, пов'язаного з залізом, в 1,3-3,0 рази), а при обробці чавуну магнієм, інжектіруемим в струмені природного газу, воно практично не змінюється. Як і передбачалося, згоряння відходить з металу водню в ковші відіграє також позитивну роль, оскільки перешкоджає охолодженню сплесків металу і шлаку. При цьому вміст водню в чавуні зросла з 3,6-10 ~ 4 (при роботі зі стисненим повітрям) до 6-10 ~ 4% (при роботі з природним газом).

Сода

Сода Na2CO3 - активне обезсірковуючу речовина, завдяки чому присадка її до чавун у здійснюється найбільш простими методами, найчастіше подачею на жолоб або в ківш під час випуску чавун а з доменної печі. При зіткненні з рідким чавун му сода плавиться, утворюючи на поверхні металу шар активного по відношенню до сірки шлаку. При плавленні соди частина її розкладається по реакції: Na2CО3 = Na2О + CО2. Кількість розклалася соди залежить від її температури і умов перемішування соди з металом. Оксид натрію взаємодіє з сульфідом заліза по реакції: Na2O + FeS = Na2S + FeO. Залізо з утвореної закису заліза відновлюється розчиненим у чавуні вуглецем: FeO + С = Fe + CO. Ця реакція попереджає розвиток реакції відновлення заліза розчиненим у чавуні кремнієм з утворенням оксиду кремнію 2FeO + Si = 2Fe + SiO2, який може активно взаємодіяти з оксидом і карбонатом натрію, утворюючи при цьому силікат натрію і знижуючи обезсірковуючу здатність соди: Na2CO3 + SiO2 = Na2SiО3 + СО2. З цієї ж причини неприпустиме попадання пічного шлаку в ківш, де йде знесірчювання чавуну содою. У присутності заліза може йти і відновлення натрію з соди. Велика частина металевого натрію не встигає прореагувати з сіркою і, перетворюючись на пару, згоряє над поверхнею чавуну, утворюючи сліпуче жовте полум'я. Утворений при знесірчення сульфід натрію частково зникає з газами, а частково переходить у шлак.

При знесірчення чавуну содою не можна допускати тривалого контакту содового шлаку з чавуном у ковші - содовий шлак активно взаємодіє з футерівкою ковша, руйнуючи її. Підвищення ж концентрації SiO2 в шлаку над чавуном може викликати зворотний процес переходу сірки з шлаку в чавун. Цьому сприяє також зниження температури шлаку і чавуну при охолодженні в ковші. Знесірчювання чавуну содою в жолобі і в ковші, будучи найбільш простим, є і самим неекономічним. Велика кількість соди втрачається від розпилювання, виноситься з ковша і жолобів висхідними тепловими потоками, а при відновленні натрію значна частина його згорає без будь-якої користі в кисні повітря. Крім того, процес знесірчення содою супроводжується виділенням шкідливих випарів, що погіршують умови праці та ускладнюють виконання операцій з випуску чавун а. При витраті соди 12-16 кг / т чавуну описаним способом знесірчювання становить 45-55%.

Для кращого використання обезсірковуючу здібності соди в різний час були запропоновані різні способи присадки соди до чавуну, проте, всі ці способи не знайшли широкого промислового застосування внаслідок складності і недостатньої стійкості пристосувань для введення соди в чавун і високої вартості соди.

Бібліографічний список

  1. Воронова Н.Л. Десульфурація чавуну магнієм. М.: Металургія, 1980. 239с.

  2. Шевченко А.Ф., Двоскін Б. В., Вергун А.С та ін Зіставлення ефективності способів десульфурації чавуну / / Сталь. 2000. № 8. С.14 ... 17.

  3. Крупенников С.Л., Філімонов Ю, П., Мазуров Є.Ф., Кузьменко А.Г. Визначення оптимальної швидкості введення порошкового дроту з магнієм при десульфурації чавуну / / Сталь. 2000. № 8. С.8 ... 21.

  4. Поляков В.В. Ресурсозбереження в металургії. М.: Машинобудування, 1993. С. 142 ... 146.

  5. http://steeldom.ru/

Посилання (links):
  • http://steeldom.ru/
  • Додати в блог або на сайт

    Цей текст може містити помилки.

    Виробництво і технології | Реферат
    33.3кб. | скачати


    Схожі роботи:
    Зварювання чавуну
    Зварювання чавуну 2
    Перевезення рідкого чавуну
    Виробництво чавуну Сутність пайки
    Виробництво сталі і чавуну та їх застосування
    Дефекти зварних з`єднань і методи їх виявлення особливості зварювання чавуну
    Проект доменної печі продуктивністю 7000 т передільного чавуну на добу
    Розвиток українського експорту металопродукції до країн Арабського союзу чавуну і сталі
    © Усі права захищені
    написати до нас