Десульфурация чугуна

Министерство образования и науки Украины

Приазовский Государственный Технический Университет

Реферат

"Десульфурация чугуна"

Мариуполь2010

Введение

Как известно, получение в доменной печи чистых по сере чугунов затруднительно и требует значительных затрат, что связано с необходимостью иметь доменные шлаки повышенной основности и большей массы (соответственно с увеличенным расходом добавочных материалов) и более высокий расход чистого по сере кокса. Это объясняет появление многочисленных работ, связанных с разработкой методов внедоменной десульфурации чугуна. В настоящее время возможности, достигаемые при организации внедоменной десульфурации чугуна, рассматриваются не только с учетом снижения затрат непосредственно в доменном цехе (т.е. при получении чугуна), но и с учетом снижения затрат в сталеплавильном цехе (в результате изменений технологии организации внепечной обработки стали).

Магний

Магний является сильным десульфуратором. При расходе магния в количестве 0,2% от массы чугуна можно добиться снижения содержания серы в чугуне от 0,150 до 0,003%. В процессе обессеривания чугуна магнием определенную технологическую сложность представляет присадка магния к металлу. Магний плавится при температуре около 650 °С, а при температуре 1107 °С кипит.

Температура жидкого чугуна находится в пределах 1380-1440 °С. При такой температуре погруженный в чугун магний мгновенно испаряется, устремляясь в виде паров из слоя металла, часто образуя выбросы чугуна, а пары магния окисляются (сгорают) в кислороде воздуха.

В способе присадки магния в металл, разработанном на Днепровском металлургическом комбинате им. Дзержинского, исключается одновременное участие всей массы присаживаемого магния в реакциях обессеривания. Процесс растворения магния в металле саморегулируется давлением паров магния и высотой слоя чугуна, на которую погружен магний в ковш с жидким металлом.

В камере, выполняющей роль испарителя магния, помещается чушковый магний в количестве, необходимом для достижения заданной степени обессеривания чугуна. В нижней части камеры имеются остроугольные отверстия, расположенные углами вверх, а в верхней – круглые отверстия диаметром 12-15 мм. При наполнении ковша чугун стремится заполнить полость камеры, однако в результате плавления и испарения магния в камере возникает давление паров магния, которые, вырываясь через отверстие и оттесняя металл вниз, препятствуют доступу большого количества жидкого чугуна в камеру, чем и предотвращается немедленное испарение всей массы магния.

Если испарение магния идет очень интенсивно и для выхода из камеры паров магния отверстий недостаточно, уровень металла в камере давлением паров магния будет понижен до вершин острых углов, и пары магния устремятся через отверстие. При вытеснении чугуна испарение магния постепенно ослабевает, давление паров уменьшается, и полость камеры снова постепенно заполняется жидким чугуном, вызывая испарение магния, т е. осуществляется саморегулирование процесса испарения магния и обработки чугуна парами магния.

В случае бурного кипения магния через отверстие может выйти часть жидкого магния, что иногда приводило к выбросу чугуна из ковша. Поэтому для предотвращения попадания жидкого магния в чугун в камере установлены дополнительные перегородки. При обессеривании чугуна заряд магния составлял 45 кг на 60 т чугуна. Реакция обессеривания

FeS + Mg = Fe + MgS

протекала без выбросов чугуна с практически полным использованием магния. Как известно, сульфид магния MgS в чугуне нерастворим и всплывает на поверхность в виде шлака.

При внепечной десульфурации чугуна на металлургических предприятиях наибольшее распространение получил способ обработки чугуна в чугуновозных и заливочных ковшах реагентами, вводимыми в металл через погружные фурмы. Эффективность этого способа определяется стойкостью фурм, которые в процессе эксплуатации подвергаются резким тепловым ударам, эрозионному и химическому воздействию жидких чугуна и шлака в ковше, а также механическим нагрузкам при вибрации и толчках фурм во время обработки металла. При десульфурации чугуна порошкообразным или гранулированным магнием механические нагрузки на фурмы особенно велики в связи с бурно протекающим процессом испарения магния в чугуне. Поэтому для этих фурм разработана, в первую очередь, усиленная конструкция каркаса, состоящая из толстостенной несущей трубы с испарительной камерой и арматурой, обеспечивающей дополнительное увеличение жесткости каркаса и надежности удержания на нем огнеупорной футеровки.

Металлический корпус реактора обмазывается армированной огнеупорной массой слоем 45 мм, и после просушивания реактор погружается в чугун для ошлакования и металлизации футеровки. В процессе обессеривания чугуна глубина погружения реактора составляет 1,2-1,3 м.

Одним из преимуществ этого способа обессеривания (при наличии миксера) является то, что благодаря высокой степени обессеривания чугуна можно подвергать глубокому обессериванию лишь половину или часть производимого чугуна, смешивая его в миксере с необработанным чугуном и понижая в нем содержание серы.

В конвертерном цехе завода "Nuova Italsider. Taranto" (Италия) для вне доменной десульфурации при получении высококачественных трубных сталей используют метод вдувания гранулированного магния в 270-т ковши (перед заливкой в конвертер); температура чугуна 1310-140