Десульфурация чугуна

Алан-э-Дейл       03.05.2022 г.

Внедоменная десульфурация чугуна

На практике разработан ряд способов десульфурации жидкого чугуна после выпуска его из доменной печи. Во всех случаях эта операция предшествует сталеплавильным процессам, так как для расплава с высоким содержанием углерода она оказывается более эффективной вследствие повышенной термодинамической активности серы и сохранения восстановительных условий, способствующих десульфурации.

Наибольшее распространение получила внепечная десульфурация содой, вводимой в желоб во время выпуска чугуна из печи или предварительно засыпаемой в ковш для приема чугуна. При этом процесс десульфурации происходит по реакции

+ Na2СО3 + = (Na2S) + СO2 + СО + — — 35,07 кдж/моль (—8,35 ккал/моль).

Выделяющиеся по реакции газы способствуют дополнительному перемешиванию расплава. Сода добавляется в количестве, в три и более раз превышающем расчетное для удаления всей серы, в связи с неполным усвоением. Процесс завершается за 10—12 мин. Избыток активной Na2O в шлаке приводит к разъеданию футеровки ковша и обратному переходу серы в чугун, что предопределяет необходимость удаления содового шлака. Вследствие значительных добавок и эндотермичности процесса происходит понижение температуры чугуна на 30—50 град. Этим способом можно достичь степени десульфурации 90%.

Другими применяемыми реагентами являются карбид кальция, вводимый в чугун в измельченном виде в струе инертного азота, и особенно твердая известь, которую более эффективно можно использовать в специальных вращающихся печах. Она присаживается на поверхность чугуна в печи для десульфурации вместе с мелким коксиком, создающим восстановительную атмосферу.

В отличие от обработки содой, здесь используется дешевый материал и не происходит загрязнения атмосферы, но требуется довольно сложное оборудование. Из-за затруднений в подготовке дешевых и активных десульфураторов или необходимости дополнительного оборудования внедоменная десульфурация еще не получила должного промышленного применения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Зборщик А.М. Эффективность современных технологий внедоменной десульфурации чугуна. / А.М. Зборщик, С.В. Куберский, К.Е. Писмарев // Известия вуз. Черная металлургия. – 2009, №11. – С.10-12.
  2. Зборщик А.М. Сравнение эффективности современных технологий внедоменной десульфурации чугуна. / А.М. Зборщик, С.В. Куберский, К.Е. Писмарев // Сталь. – 2010, №1. – С.21-23.
  3. Воронова Н.А. Десульфурация чугуна магнием. – М.: Металлургия, 1980. – 240 с.
  4. Зборщик А.М. Анализ термодинамики и кинетики десульфурации чугуна магнием. // Сталь. – 2001, №7. – С.17-20.
  5. Сидоренко М.Ф. Теория и практика продувки металла порошками: 2-е изд. – М.: Металлургия, 1978. – 232 с.
  6. Speer M.C. Dissolution and Desulfurization Reactions of Magnesium Vapor in Liquid Iron Alloys./ M.C. Speer, N.–A. D. Parlee // AFS Cast Metals Research Journal. – 1972, v.8, № 3. – P.122–128.
  7. Зборщик А.М. Влияние поверхностно-активных примесей на механизм взаимодействия магния с чугуном. // Известия вуз. Черная металлургия. – 2003, №11. – С.13-16.
  8. Десульфурация чугуна совместной инжекцией извести и магния в цехе №2 завода Узиминас. / J.F. Viana, S.L.Costa, A. Prenazzi. // Новости черной металлургии России и зарубежных стран. Часть II. Новости черной металлургии за рубежом. – 2000, № 2 (22). –С. 42-45.
  9. Viana J.F. Hot Metal Desulfurization by CaO-Mg Co-Injection in Usiminas Steel Shop 2. / J.F. Viana, S.L. Costa, A. Prenazzi, D.C. Lee // The International Desulfurization Seminar, October 21, 1999 in Hilton Hotel, Prague, Czech Republic. P. 151–161.

Надійшла до редакції 20.05.2011

Рецензент д.т.н., проф. О.М. Смірнов

А.М. Зборщик, С.В. Куберский, Г.Я. Довгалюк, В.Н. Беломеря

  • ← Исследование и оптимизация фракционного состава пылеугольного топлива, вдуваемого в горн доменных печей ПрАО «Донецксталь» — металлургический завод»
  • Физическое моделирование струй газа кислородной фурмы →

Показатели восстановления в доменных печах.

Чем
лучше используется газ-восстановитель
в доменной печи, тем ниже расход кокса
и выше технико-экономические показатели
плавки.

1.
Показатель Грюнера m
= CO2/CO.

Использования
дутья, обогащенного кислородом и водяным
паром привело к к изменению общего
содержания углеродсодержащих окислов
в колошниковом газе и показатель Грюнера
перестал служить показателем совершенства
восстановительных процессов. Поэтому
в настоящее время используют следующие
показатели.

2.Степень
использования восстановительной
способности окиси углерода

Всегда
меньше 1, на практике предел 0.6. 0.45-0.55
хорошая работа печи.

3
Степень использования восстановительной
способности водорода

Не
умеем считать Н2
в колошниковом газе, поэтому при расчётах
этим параметром задаёмся. Или можно
оценить:

4
Объединенный показатель восстановительной
способности газа.

Показатели
развития процессов прямого и непрямого
восстановления в печи.

Показатель
прямого и непрямого восстановления –
отношение количеств кислорода отнятого
от шихты прямым и непрямым путем к общему
количеству кислорода, отнятого от шихты.

Rd
= Od/Oш

Ri
= Oi/Oш

Rd
+ Ri
= 1

Od
и Oiколичества
кислорода, отнятого прямым и непрямым
путем, Oш
– количество газифицируемого кислорода
шихты.

Эти
показатели можно подсчитать по анализу
колошникового газа.

 =
соотношение кислорода и азота в дутье.

Показатель
прямого восстановления по Павлову

rd
= Fed/(Fe-Feмет)
– отношение количества железа,
восстановленного из закиси железа
прямым путем к к общему количеству
окисленного железа.

В
отличие от показателей Rdи
Riэтот
показатель можно получить не во время
плавки, а по ее окончанию, что затрудняет
его использование для текущего
регулирования. Положительная особенность
этого показателя — он не зависит от
окисленности шихты. К недостаткам
относится необходимость предположения,
что восстановление Fe203
и Fe304
до FeO
происходит непрямым путем, а полученная
СО2
не участвует в реакциях и уносится
газом, что не соответствует действительности.

Показатели
использования углерода.

90%
С переходит в газ

Сг=
Сф+
Сd

Сd
углерод прямого восстановления

Сф

углерод теплоноситель (сгорающий у
фурм)

Комплексные
показатели.

Показатель
расхода углерода. – отношение
газифицированного кислорода шихты к
газифицированному углероду

Р
= Oшг
= (СО2+0,5СО+0,5Н2О-N2)/(CO+CO2)

Показатель
использования восстановительной энергии
газа

q
= Oiг

= (0,5CO2+0,5
Н2О)/(CO+CO2)

Использование
показателей Р и q
удобно для текущего контроля хода
доменного процесса. При переменной Oш
Р пропорционален рудной нагрузке. q
– характеризует восстановительную
работу газа в печи. Зная величины Р и q
можно судить о рудной нагрузке, степени
использования восстановительной
способности газов и общей степени
прямого и непрямого восстановления.
Эти показатели статистически взаимосвязаны.

q
= Р/(1+Р)2

Комментарии к профессии

Приведенные тарифно-квалификационные характеристики профессии «Горновой десульфурации чугуна» служат для тарификации работ и присвоения тарифных разрядов согласно статьи 143 Трудового кодекса Российской Федерации. На основе приведенных выше характеристик работы и предъявляемых требований к профессиональным знаниям и навыкам составляется должностная инструкция горнового десульфурации чугуна, а также документы, требуемые для проведения собеседования и тестирования при приеме на работу

При составлении рабочих (должностных) инструкций обратите внимание на общие положения и рекомендации к данному выпуску ЕТКС (см. )

Обращаем ваше внимание на то, что одинаковые и схожие наименования рабочих профессий могут встречаться в разных выпусках ЕТКС. Найти схожие названия можно через справочник рабочих профессий (по алфавиту)

Газовщик шахтной печи

Десульфурация — чугун

Частичная десульфурация чугуна по реакции FeS MnMnS Fe может происходить также и в чугуно-возных ковшах и миксерах. Эта реакция хорошо протекает при низких температурах. Степень десульфура-ции тем больше, чем ниже температура чугуна и выше содержание в нем марганца.

Скорость десульфурации чугуна оказывается связанной с вязкостью используемых шлаков. Однако вязкость шлака меняется одновременно с изменением химического состава шлака, и следовательно, нет достаточных оснований для решения вопроса о том, определяется ли скорость процесса условиями диффузии или протеканием химической реакции на границе раздела металл — шлак. На этот вопрос можно ответить, если будут известны данные о влиянии перемешивания металла и шлака на скорость десульфурации.

Расходы по десульфурации чугуна выделяются в отдельную калькуляционную статью. В их состав входят: расход магнезии, извести и других материалов на десульфурацию; основная и дополнительная заработная плата с отчислениями на социальное страхование производственных рабочих; износ инструментов и приспособлений целевого назначения; содержание основных средств; амортизация основных средств; прочие расходы по десульфурации. В течение месяца расходы по десульфурации учитываются в разрезе перечисленных аналитических статей, а по окончании месяца общей суммой списываются на чугун, подвергшийся десульфурации. В отчетной калькуляции по статье Расходы по десульфурации чугуна приводятся сумма расходов и количество чугуна, подвергнутого обработке. Данные расходы распределяются между отдельными видами продукции пропорционально натуральному весу обработанного чугуна.

Успешному развитию десульфурации чугуна марганцем способствуют: снижение температуры чугуна за время транспортировки его от доменной печи и умеренная температура чугуна во время хранения его в миксере.

В результате десульфурации чугуна в миксерном шлаке содержится от 7 0 до 32 % MnS. Попадание такого шлака в мартеновскую печь или конвертер крайне нежелательно, поэтому шлак из миксера время от времени удаляют.

Наиболее широко для десульфурации чугуна в индукционных печах используют технологический или специальный литейный карбид кальция с температурой плавления не выше 1600 С. Перед обработкой карбидом кальция шлаки скачиваются и на поверхность металла забрасывается измельченный реагент. При перемешивании металла частички карбида кальция размером 1 — 3 мм должны увлекаться в глубь расплава. Время обработки зависит от интенсивности перемешивания металла и определяется опытным путем, обычно оно составляет 3 — 10 мин. Температура металла не должна быть выше 1500 С, а шлаки должны быстро скачиваться.

Была осуществлена также катодная десульфурация чугуна, протекающего через электролизер со скоростью 6 — 8 кг / мин. Графитовый электрод был погружен в неподвижный шлак.

Элементы-раскислители действуют на скорость десульфурации чугуна, по-видимому, за счет изменения как термодинамических, так и кинетических условий. Изменяется коэффициент активности серы в чугуне и уменьшается равновесная концентрация кислорода. Снижение концентрации кислорода в шлаке вызывает увеличение коэффициента распределения серы между шлаком и металлом. Рокка, Грант и Чипман показали это экспериментально в случае распределения серы между чистым железом н шлаками доменного типа.

Высказаны соображения о диффузионном характере кинетики десульфурации чугуна при его протекании через слой шлака в горне доменной печи.

Применением низкосернистого кокса для вагранки и периодической десульфурацией чугуна, перегревом и выдержкой в ковшах устраняются так называемые наследственные свойства чугуна, приобретаемые им при частой переплавке.

Чем выше основность, тем легче происходит десульфурация чугуна.

По-мере течения реакции восстановления Fe2 из шлака и десульфурации чугуна межфазное натяжение возрастает до 800 эрг / см2, коэффициент растекания становится отрицательным и шлак не смачивает чугун.

В 1958 г. Липецким совнархозом утвержден проект цеха вне-доменной десульфурации чугуна твердой известью во вращающихся печах, разработанный Гипромезом.

Распределение концентрации серы при переходе из шлака в металл.

Это действительно наблюдается в некоторых случаях, например, при десульфурации чугуна или стали высокоосновными шлаками с низким содержанием закиси железа.

§ 15. Горновой десульфурации чугуна 6-го разряда

Характеристика работ. Ведение процесса десульфурации
жидкого чугуна в ковшах методом вдувания гранулированного магния в струе
природного газа. Подготовка системы и выполнение операций по
пневмотранспортированию гранулированного магния. Установка и снятие канала
фурмы, замена фурм, ремонт огнеупорной обмазки фурм. Пневможидкостная обработка
и очистка испарительных камер. Управление электроприводной аппаратурой подачи
природного газа на фурмы и азота в расходные бункера и систему загрузки магния.
Наблюдение и контроль по показаниям контрольно-измерительных приборов и
датчиков аварийной и технологической сигнализаций за расходом и давлением
природного газа и азота в сети и в расходных бункерах. Управление механизмами
подъема фурм, крышек и передвижения тележек. Выполнение работ по предупреждению
и ликвидации аварий в системе подачи природного газа на фурмы. Учет по
показаниям контрольно-измерительных приборов параметров процесса инжектирования
магния. Профилактические осмотры технологического оборудования.

Должен знать: технологический процесс десульфурации чугуна
в ковшах гранулированным магнием, вводимым в струе природного газа; основы
взаимодействия природного газа и азота с магнием и компонентами чугуна и шлака;
физико-химические свойства природного газа и азота; влияние химического состава
и свойств газоносителя и гранулированного магния на ход и эффективность
процесса десульфурации; устройство системы аварийной и технологической
сигнализации; электрические схемы управления; правила работы с системами
газопровода и сосудами, работающими под давлением; план ликвидации аварий.

Требуется среднее специальное образование.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.