CC BY
413
Раздел 2
УДК 669.162.267.6
Потапова М.В., Ишмуратов Р.А., Насыров Т.М.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВНЕДОМЕННОЙ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ЧУГУНА
Аннотация. Рассмотрены различные реагенты-десульфураторы для внедоменной десульфурации чугуна. Определены технико-экономические показатели от использования каждого из реагентов и выявлен наиболее эффективный.
Ключевые слова: десульфурвация чугуна, реагент-десульфуратор, «известь+магний», сода.
В настоящее время потребности рынка в особо качественных и «сверхчистых» сталях существенно возросли. Получение таких сталей без внеагрегатной обработки металла невозможно. По этим причинам последние 50 лет ведутся исследования по внедомен-ной обработке чугуна и внепечной обработке стали. Удаление серы из металла является чуть ли не самой основной и распространенной задачей внеагрегатной обработки. Мировая практика показала, что внедо-менная десульфурация передельного чугуна на поря-
док эффективнее внепечной десульфурации стали.
Развитие десульфурации чугуна и сейчас остается актуальным, так как при большом разнообразии существующих способов и используемых реагентах существует ряд ограничений (стоимость обработки, время обработки, достигаемая степень десульфурации и др.). Наиболее распространенные реагенты для вне-доменной десульфурации чугуна, их смеси и составы представлены в табл. 1 [1-3].
Реагенты для внедоменной десульфурации передельного чугуна
Таблица 1
Магний, его сплавы и смеси Другие смеси
Куски магния со специальными изоляционными обмазками, включающими глину, жидкое стекло, оксиды и т.п., помещение этих кусков в колпак-испаритель со щелями для выхода паров магния и ввод испарителя на глубину в металл Смесь из обожженной извести (90%), плавикового шпата (5%) и нефтяного кокса (5%)
Гранулированный магний в струе природного газа Шлаки внепечной обработки стали
Смесь известь-магний Цианамид кальция
Порошок магния, покрытый слоем, состоящим из хлоридов натрия, калия, магния, кальция Вдувание флюсов на основе известняка
Способ обработки чугуна введением в него проволоки, содержащей в порошкообразном виде магний и другие компоненты (например, РЗМ) Карбид кальция СаС2
Введение магния совместно с коксом Смеси на основе СаС2, СаО и СаСО3
Смесь магния с карбидом кальция или с алюминием и глиноземом Сода ^2^3)
Смесь гранул магния с гранулированным основным шлаком Известь и известняк
Раскисление металла гранулами алюминия
Таблица 2
Технико-экономические показатели смесей для десульфурации чугуна
Виды реагентов Степень использования, % Расход, кг/т Начальное количество серы, % Конечное количество серы, % Способ, используемый для ввода реагента
Гранулированный магний >95 0,30-0,55 0,027-0,054 <0,010 Инжекция газоносителем
Смесь известь - магний 70-80 0,30-0,80 0,018-0,044 0,003-0,006 В струе природного газа
Порошковая проволока, содержащая магний и другие компоненты 88-92 0,15-1,00 0,015 0,002-0,007 В ковш или струю металла
Смесь магния с карбидом кальция или с алюминием и глиноземом 1) моносиликат кальция (44% SiO2; 42% СаО; 14% Al2Oз ) и магний Стоимость реагента=2,15 долл./т чугуна 70-80 0,40-0,50 0,035 0,008 Вдувание реагента в струе газа
2) смесь 62% СаО + сплав (30% +8% А1) Стоимость реагента=2,30 долл./т чугуна 70-80 0,35-0,45 0,030 0,003
3) СаС2 и смесь 10% СаО + сплав (72%т + 18% Д!) в соотношении 4:1 Стоимость реагента=2,68 долл./т чугуна 70-80 0,40-0,50 0,025-0,030 0,002
26
Теория и технология металлургического производства
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА
В табл. 2 представлены технико-экономические показатели по использованию некоторых из приведенных выше смесей для десульфурации и результаты их введения в производство [3].
Сравнительный анализ реагентов-десульфура-торов, рассмотренных выше, выявил следующие закономерности:
- при сложившемся на этот период времени соотношении цен на десульфураторы применение магния для глубокой десульфурации связано с меньшими затратами, чем использование карбида кальция, извести и кальцинированной соды;
- наименее затратным является использование для десульфурации извести. Однако эта технология обеспечивает десульфурацию лишь в ограниченных пределах, уменьшая исходное содержание серы в чугуне только в 5 раз, что чаще всего бывает недостаточно. Также значительный расход извести приводит к большим потерям тепла.
- Следует обратить особое внимание на использование извести в смеси с магнием, что приводит к снижению эффективности воздействия магния, так как имеющийся в извести «недо-пал» (неразложившийся известняк - СаСО3), а его содержание достигает 10 %, будет реагировать с магнием по реакциям:
СаС03 = СаО + С02;
С02 + Мд = С0+ МдО.
Чтобы улучшить эффективность внедоменной десульфурации чугуна смесью «известь+магний», необходимо предъявлять более жесткие требования к подготовке извести, тогда на «недопал» дополнительного расхода магния не потребуется.
Известный способ десульфурации чугуна содой малопривлекателен из-за ее значительного испарения, что требует высокой степени очистки отходящих газов и большого расхода материала. Требуемая степень
Сведения об авторах
десульфурации достигается при следующем расходе соды, представленном в табл. 3 [1].
Таблица 3
Расход соды в зависимости от степени десульфурации
Степень десульфурации, % 20 30 50 60 75
Расход соды, кг/т 2,5 4,0 6,2 7,3 20
Кроме того, при использовании соды развивается реакция взаимодействия содового шлака с огнеупорами ковша, что сокращает срок службы футеровки почти вдвое. Поэтому соду как десульфуратор обычно применяют только для незначительного уменьшения содержания серы или в особых случаях, например в сочетании с окалиной для получения чугуна с пониженным содержанием серы и фосфора одновременно.
Использование карбида кальция требует специальных мер безопасности при обработке чугуна и хранении получаемого шлака, в котором имеется остаточное количество непрореагировавшего карбида.
В заключение необходимо отметить, что в настоящее время лучшим десульфуратором может быть признан магний, применение которого позволяет получать низкое и сверхнизкое содержание серы в чугуне. Гранулированный магний вводят путем вдувания в струе газа-носителя через фурму или в виде порошковой проволоки с помощью трайб-аппарата.
Список литературы
1. Воронова Н.Л. Десульфурация чугуна магнием: учебник. М.: Металлургия, 1980. 239 с.
2. Сопоставление эффективности способов десульфурации чугуна / Шевченко А.Ф., Двоскин Б.В., Вергун А.С. и др. // Сталь. 2000. №8. С.14-17.
3. Определение оптимальной скорости ввода порошковой проволоки с магнием при десульфурации чугуна / Кру-пенников С.Л., Филимонов Ю.П., Мазуров Е.Ф., Кузь-менко А.Г. // Сталь. 2000. №8. С.8-21.
Потапова Марина Васильевна - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: marina_potapova8@mail.ru.
Ишмуратов Руслан Айбулатович - студент группы МЧМБ-11 института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: metallurg09.05@yandex.ru
Насыров Тимур Мухтасарович - магистрант института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ
ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: tim-urr@mail.ru.
♦ ♦ ♦
№1 (14). 2014
27
