Результати застосування озалізненого вапна на різних металургійних підприємствах

Заміна звичайного вапна флюсом (таблиця 2.8) в кількості до 50 % необхідної витрати на плавку дозволило прискорити шлакоутворення і дещо поліпшити десульфурацію металу. При цьому окисленість металу і шлаку зменшилися на 5 % порівняно з плавками поточного виробництва. Покращився тепловий баланс плавки, знизилася кількість плавок з додувками по температурі.

Таблиця 2.8.

Фізичні властивості флюсу (А) і звичайного вапна (Б)

Показники	А	Б
Вдаваєма щільність, г/см^3	2,66	1,52
Пористість	22,7	н.д.
Насипна маса, кг/м^3
Опір стисненню шматка розміром 20-25 мм, кг/кусок		39,2
Міцність (ГОСТ 15137-69), %:
> 5 мм	91,0	71,7
5-0,5 мм	3,7	5,1
< 0,5 мм	5,3	23,2
Гранулометричний склад, %:
>40 мм	12,7	-
40-5 мм	55,7	-
5-3 мм	15,0	-
<3 мм	16,6	-

Плавки з проміжними повалками показали, що при використанні озалізненого вапна шлак вже на 6-й хвилині мав основність 2,08-2,1, вміст закису заліза в шлаці в різні періоди становив 10,7-14,1 %, в той час як при використанні звичайного вапна - 16,1 %, витрата кисню зменшилася на 4,45 м³/т сталі, витрата чавуну - на 11,8 кг/т сталі, вихід придатного збільшився на 0,5 %.

При використанні озалізненого вапна в конвертерах відзначені наступні позитивні ефекти:

- застосування озалізненого вапна в кількості до 50 % загальної витрати шлакоформуючих матеріалів на плавку покращує процес шлакоформування, особливо в початковий період;

- окисленість шлаку на плавках зменшується в середньому на 5 %;

- поліпшуються десульфурація металу і тепловий баланс плавки, що дає можливість знизити витрату чавуну на 10,9 кг/т сталі.

Вплив присадки озалізненого вапна на техніко-економічні показники конвертерного виробництва (табл. 2.9). Плавки були розділені на три групи з витратою озалізненого вапна, т/плавку: 1,9-3,2 - варіант А; 5-6,2 - Б; в якості порівняльних взяли плавки з використанням звичайного вапна - варіант В. Озалізнене вапно садять частково на брухт разом з металургійним вапном звичайної якості і з початком продувки на 1-4-й хвилині.

Таблиця 2.9.

Технологічні показники плавок

Показники	Плавки з озалізненим вапном	Порівняльні плавки
А	Б	В
Кількість плавок
Співвідношення чавун/брухт, %	80,14/19,85	80,04/19,95	80,26/19,74
Витрата матеріалів на плавку, т∙:
чавун	141,578/138-147	141,666/138-147	143,754/140-145
брухт	36,268/32-42	36,666/32-42	35,338/32-40
вапно	10,5/6,1-13,9	9,3/6,1-12,3	11,6/9,1-15,3
озалізнене вапно	2,5/1,9-3,3	5,5/5-6,2	-
кисень, м^3	9082/8212-9878	9095/8496-9890	9067/8416-9597
Склад чавуна, %
Si	0,66	0,67	0,65
Mn	0,145	0,15	0,145
Р	0,069	0,069	0,068
S	0,014	0,014	0,016
Температура чавуна, °С
Склад метала на повалці, %:

Продовження таблиця 2.9.

С	0,026	0,025	0,027
Мn	0,055	0,05	0,05
Р	0,008	0,008	0,008
S	0,017	0,017	0,016
Склад шлака, %:
Fe	17,2	17,8	17,82
MgO	3,31		3,43
CaO	53,23		52,23
SiO2	18,25	18,73	18,64
CaO/SiO2	2,91	2,82	2,80
Температура метала на повалці, °С
Витрата шлакоформуючих, кг/0,1 Од. основності
CaO/SiO2	2,91	2,82	2,80
Температура метала на повалці, °С
Витрата матеріалів на плавку, т∙:
чавун	141,578/138-147	141,666/138-147	143,754/140-145
брухт	36,268/32-42	36,666/32-42	35,338/32-40
вапно	10,5/6,1-13,9	9,3/6,1-12,3	11,6/9,1-15,3
Озалізнене вапно	2,5/1,9-3,3	5,5/5-6,2	-
кисень, м^3	9082/8212-9878	9095/8496-9890	9067/8416- 9597
Склад чавуна, %
Si	0,66	0,67	0,65
Mn	0,145	0,15	0,145
Р	0,069	0,069	0,068
S	0,014	0,014	0,016
Температура чавуна, °С
Склад метала на повалці, %:
С	0,026	0,025	0,027
Мn	0,055	0,05	0,05
Р	0,008	0,008	0,008
S	0,017	0,017	0,016
Склад шлака, %:
Fe	17,2	17,8	17,82
MgO	3,31		3,43
CaO	53,23		52,23

Продовження таблиця 2.9.

SiO2	18,25	18,73	18,64
CaO/SiO2	2,91	2,82	2,80
Температура метала на повалці, °С
Витрата шлакоформуючих, кг/0,1 Од. основності

В чисельнику - середне, в знаменнику - мін-макс.

Величини охолоджуючого ефекту при 1360 °С, Дж/кг, для вапна і озалізненого вапна з добавками агломерату та конвертерного шлаку рівні 1763, 1432 і 1445 відповідно. Охолоджуючий ефект озалізненого вапна на 22 % менше, ніж звичайного. Враховуючи, що в тепловому балансі початкового періоду вапно витрачає тепло чавуну, зниження енерговитрат на асимілювання вапна повинно знизити витрату чавуну. Таким чином, виробництво озалізненого вапна призводить до підвищення виробничх характеристик вапняного виробництва та зменшення охолоджуючого ефекту обпаленого вапна.

При використанні озалізненого вапна вміст Fe_заг в шлаці було таким же, як у порівняльних плавках, або відрізнялося незначно, витрати кисню відрізнялися також незначно. Кількість оксиду магнію, фосфору і чавуну по всіх варіантах знаходилися на одному рівні, криві основності варіантів А і Б вище, ніж криві основності варіанта В. Вміст кремнію в чавуні майже однаковий для всіх варіантів, але витрата шлакоутворюючих в порівнянні з варіантом В при приведенні до однакових умов більше на 7,7 % для плавок А і на 26,8 % для Б. При цьому в середньому основність в плавках А була вищою на 0,1, ніж у плавках В. Відзначимо, що для виходу на задану основність потрібно значно быльше озалызненого вапна, ніж звичайного вапна.

Витрата чавуну у варіанті В в середньому вище на 2,1-2,2 т, ніж в А і Б, витрата брухту - нижче на 0,9-1,3 співвідношення чавуну і брухту також показує найменьші витрати в плавках А і Б. Кінцева температура для плавок А і Б вище на 7 і 3 °С відповідно чим для плавок В. Температура чавуну на плавках із звичайним вапном нижче на 5 і 6 °С, ніж на плавках Б відповідно.

Аналіз співвідношення чавуну і брухту показує, що варіант Б - кращий в тепловому відношенні. Питомі показники витрат матеріалів на 1 т сталі показані в табл. 2.10.

Таблиця 2.10.

Показники витрат матеріалів

Показники	Плавки з озалізеним вапном	Порівняльні плавки
А	Б	В
Витрата матеріалів, кг/т сталі
чавун	894,2		906,4
брухт	229,1	230,4	222,8
вапно	66,3	58,52	73,4
Озалізнене вапно	15,8	34,25	-
Витрата шлакоформуючих, кг/т рідкого	82,1	92,77	73,4
Кисень, м^3	56.9	55,67	57,17

Рис. 2.9. Розподіл втрат мас при прокалюванні в озалізненому вапні при використанні різних залізовмісних добавок

Витрата чавуну за варіантом Б на 16,4 кг/т сталі менше, а брухту - на 7,6 кг/т сталі більше. За варіанта А витрата чавуну на 12,2 кг/т сталі менше, а брухту - на 6,3 кг/т сталі більше. Витрата шлакоутворюючих на 8,7 і 19,37 кг вапна на 1 т сталі більше за варіантами А і Б відповідно. При цьому основність була практично на одному рівні з порівняльними плавками, що говорить про гірше засвоєння озалізненого вапна. Всіма дослідниками відзначено поліпшення теплового балансу і, як наслідок, можливість зниження витрати чавуну.

Переваги отримання озалізненого вапна в порівнянні з іншими способами виробництва шлакоутворюючих:

- підвищення продуктивності обертових печей;

- подача шлакоутворюючих в конвертер у вигляді моношихти;

- зменшення охолоджуючого ефекту обпаленого вапна і питомої витрати чавуну.

Висновки

1. Лімітуючою ланкою в процесі шлакоутворення є розчинення вапна.

2. У початковій стадії продувки розчинення вапна гальмується утворенням на ньому щільної тугоплавкоі плівки (2CaO-SiO₂), яка перешкоджає масообміну між шлаком і вапном.

3. Одним з найбільш ефективних способів прискорення процесу шлакоутворення в кисневих конвертерах є застосування комплексного шлакоформуючого матеріалу, флюсуючі компоненти якого (оксиди заліза, марганцю та ін.) перешкоджають утворенню на поверхні вапна суцільної плівки (2СаО- SiO₂).

4. Переваги отримання озалізненого вапна в порівнянні з іншими способами виробництва шлакоутворюючих:

- підвищення продуктивності обертових печей;

- подача шлакоутворюючих в конвертер у вигляді моношихти;

- зменшення охолоджуючого ефекту обпаленого вапна і питомої витрати чавуну.

5. Використання озалізнений вапна в кількості до 50 % загальної витрати при виплавці сталі в 370-т конвертері покращує шлакоформування, особливо в початковий період плавки. При цьому десульфурація і дефосфорація металу не викликають ускладнень.

6. З підвищенням витрати озалізненого вапна (> 50 %) ускладнюється шлаковий режим, збільшуються кількість шлаку і ймовірність викидів металу і шлаку з конвертера, що призводить до зростання частки плавок з вимушеним скачуванням шлаку, також погіршується тепловий баланс плавки.

7. Озалізнене вапно рекомендується сідати в завалку в кількості до 10 т при необхідності використання в процесі плавки закінчити присадку до початку інтенсивного обезвуглецювання. Порція присадки в процесі плавки не повинна перевищувати 2 т. Дозволяється присадка озалізненого вапна при появі ознак «згортання» шлаку в кількості 2-4 т.

8. При витраті озалізненого вапна 70-80 % зниження витрати чавуну не спостерігається.

9. Використання озалізненого вапна в кількості 40-50 % загальної витрати шлакоформуючих матеріалів дозволяє знизити витрату чавуну на 10,9 кг/т сталі.

Загальні висновки

1. Шлакоутворення є найважливішою складовою технології конвертерної плавки. Воно визначає хід дефосфорації, знесірчення металу, істотно впливає на стійкість футеровки.

2. Раннє утворення активного основного шлаку, який до моменту інтенсивного окислення вуглецю покриває метал досить товстим шаром, супроводжується зазвичай значним зменшенням виносу і викидів металу. У викидах міститься до 65% металевої фази.

3. Повільне шлакоутворення викликає перевитрати вапна, хоча не завжди забезпечує необхідну ступінь (глибина) десульфурации і дефосфорації металу. У звичайних умовах плавки шлакоутворення часто проходить з недостатньою швидкістю, що призводить до неповного засвоєння вапна шлаком (60-90 %) затягуванню процесів видалення шкідливих домішок.

4. Умови шлакоутворення останнім часом ускладнилися у зв'язку зі зменшенням вмісту марганцю в чавуні, освоєнням переділу чавуну з підвищеним вмістом фосфору, дефіцитом плавикового шпату і інтенсифікацією продувки, при якій підвищення швидкості масопереносу і шлакоутворення (без прийняття спеціальних заходів) в деякій мірі відстає від зростання швидкості окислення домішок.

5. Найважливішою технологічною метою процесу в усіх випадках є отримання до кінця плавки шлаків, насичених вапном і з достатньою рідкоплинністю.

6. Джерелами утворення шлаку при киснево-конвертерному процесі є: процеси окислення домішок чавуну, надходження оксидів із сипучих матеріалів, розчинення футерування і, головним чином, розчинення вапна.

7. Перехід вапна в шлаковий розплав починається після закінчення пасивного періоду, пов'язаного з тим, що при внесенні шматочка непрогрітого вапна в шлак навколо нього спочатку наморожується кірка шлаку, і необхідно якийсь час для її прогріву і розплавлення.

8. Активна розчинююча дія на вапно оксидів заліза насамперед пов'язана з їх впливом на в'язкість шлаку; зменшення в'язкості шлаку, що прискорює зовнішній масоперенос, найбільш значно по абсолютній величині при підвищенні його окислення.

9. При підвищенні в шлаці концентрації оксидів FeO, Fe₂O₃, МnО істотно поліпшуються змочування шлаком вапна та умови проникнення шлаку в пори у зв'язку зі зменшенням крайового кута, утвореного шлаком на поверхні твердої вапна, і збільшенням поверхневого натягу шлаку.

10. Процес шлакоутворення на практиці визначається дутьевим режимом і режимом присадок шлакоформуючих матеріалів, який передбачає вид і кількість шлакоутворюючих матеріалів, порядок і черговість їх введення в конвертер.

11. Швидкість шлакоформування значною мірою визначається режимом введення вапна в конвертер. Здавалося б, для прискорення розчинення вапна доцільно вводити всі її кількість на початку продувки, проте такий спосіб присадки вапна призводить до холодного початку процесу, окомкованню вапна та уповільненню процесу розчинення її в шлаці.

11. На практиці продувку починають при високому положенні фурми, збільшуючи тим самим не тільки вміст оксидів заліза в шлаку, а й надходження теплоти в ванну внаслідок його окислення, оскільки реакція [Fe] +1/2 {О₂} = (FeO) супроводжується виділенням 4800 кДж на 1 кг заліза, що також сприяє прискоренню шлакоформування.

12. Підвищення якості вапна є одним з дієвих і ще недостатньо використаних важелів (резервів) поліпшення шлакоутворення. Необхідний безперервний контроль реакційної здатності вапна на заводах і негайне усунення причин, що зменшують її.

13. Перспективність напрямку, попередньої підготовки вапна, підтверджується успішними дослідами застосування синтетичного вапна, що містить до 10 % оксидів заліза, а також вапна, «забрудненого» до 20 % оксидами Fe₂O₃, MgO і Al₂O₃. Застосування такого вапна прискорює його перехід в шлак, підвищує вихід придатного і збільшує ступінь видалення з металу шкідливих домішок - сірки і фосфору.

14. В даній дипломній роботі досліджений вплив озалізненого вапна на киснево-конверторну плавку, проведений поріняльний аналіз використання озалізненого вапна та звичайно вапна та вплив на техніко-економічні показники плавки, процес завантаження та загальний хід процесів в кисневому конвертері.

15. Лімітуючою ланкою в процесі шлакоутворення є розчинення вапна.

16. У початковій стадії продувки розчинення вапна гальмується утворенням на ньому щільної тугоплавкоі плівки (2CaO-SiO₂), яка перешкоджає масообміну між шлаком і вапном.

17. Одним з найбільш ефективних способів прискорення процесу шлакоутворення в кисневих конвертерах є застосування комплексного шлакоформуючого матеріалу, флюсуючі компоненти якого (оксиди заліза, марганцю та ін.) перешкоджають утворенню на поверхні вапна суцільної плівки (2СаО- SiO₂).

18. Переваги отримання озалізненого вапна в порівнянні з іншими способами виробництва шлакоутворюючих:

- підвищення продуктивності обертових печей;

- подача шлакоутворюючих в конвертер у вигляді моношихти;

- зменшення охолоджуючого ефекту обпаленого вапна і питомої витрати чавуну.

19. Використання озалізнений вапна в кількості до 50 % загальної витрати при виплавці сталі в 370-т конвертері покращує шлакоформування, особливо в початковий період плавки. При цьому десульфурація і дефосфорація металу не викликають ускладнень.

20. З підвищенням витрати озалізненого вапна (> 50 %) ускладнюється шлаковий режим, збільшуються кількість шлаку і ймовірність викидів металу і шлаку з конвертера, що призводить до зростання частки плавок з вимушеним скачуванням шлаку, також погіршується тепловий баланс плавки.

21. Озалізнене вапно рекомендується сідати в завалку в кількості до 10 т при необхідності використання в процесі плавки закінчити присадку до початку інтенсивного обезвуглецювання. Порція присадки в процесі плавки не повинна перевищувати 2 т. Дозволяється присадка озалізненого вапна при появі ознак «згортання» шлаку в кількості 2-4 т.

22. При витраті озалізненого вапна 70-80 % зниження витрати чавуну не спостерігається.

23. Використання озалізненого вапна в кількості 40-50 % загальної витрати шлакоформуючих матеріалів дозволяє знизити витрату чавуну на 10,9 кг/т сталі.

Бібліографічний список

1. Получение ожелезненной извести / Трубников А.А., Хайдуков В.П. // Сталь. - 1986. - №7.

2. Смирнов Л.А. Использование ожелезненного известково-магнезиального флюса в конвертерной плавке // Cталь. - 2000. - №11.

3. Дидковский В.К. Технология производства и применения конвертерного флюса // Сталь. - 2003. - №2.

4. Хайдуков В.П., Вайнштейн В.А. Получение комплексного флюса для кислородно-конвертерного производства // Сталь. - 1999. - №8.

5. Циглер Е.Н., Маслов В.М., Большакова З.Д. и др. Применение ожелезненной извести в сталеплавильном производстве // Сталь. - 1997. - №3.

6. Маринин А. В., Меджибожский М. Я., Буйневич В. С. Применение синтетических шлакообразующих материалов в 130-т кислородных конвертерах // Сталь. - 1972. - № 2. С. 114-118.

7.Бойченко Б. М., Костенецкий О. Н.. Баптизманский В. И. Эффектноность применения высокоосновного агломерата в кислородно-конвертерном производстве // Бюл. НТИ «Черная металлургия». - 1968. - № 18. - С. 39-42.

8. Дяковский В. К., Роговцев И. Н., Исаченко А. А. Технология производства и применения конвертерного флюса // Сталь. - 1976. - № 5. - С.410-412.

9. Роговцев Н. И., Дидковский В. К,, Третьяков Е. В. О получении ком­плексного флюса для конвертерной плавки // Сталь. - 1972. - № 7. - С. 597-599.

10. Хайдуков В. П., Сергеев А. Г., Климашин П. С. Промышленный опыт получения ожелезненной извести во вращающихся печах // Сталь. - 1985. - № 7. С. 25-27.

11. Трубников А. А., Хайдуков В. П., Дереза В. П. Получение ожслезненной извести // Металлург. - 1987. - № 4. - С. 23-25,

12. Сарычев В.Ф., Носов С. К., Николаев О. А. Выплавка стали в 370-т конвертерах с использованием ожелезненной извести // Сталь. - 1997. - № 3. - С. 14-15.

13. Циглер Е.Н., Маслов В. М., Большакова 3. Д. Применение ожелезненной извести в сталеплавильном производстве // Сталь. - 1997. - № 3. С. 25-26.

14. Oht К.Н., Stradtmann J., Rellcrmcier H., Ulrich W. Toninduatrle Zeltupg und keramlsbe Rundschau, 1968. - Р. 348-352.

15. Клейн A. Л. и др. «Теория и практика металлургии», 1960. - С. 37-46.

Дата добавления: 2015-08-31