Процессы в сталеплавильной печи

Сталь получают из чугуна, поэтому исходными материалами для сталеплавильного производства являются передельный чугун в жидком виде или в виде слитков, а также стальной лом - скрап.

Сущностью процесса передела чугуна в сталь является уменьшение содержания в сплаве углерода и всех постоянных примесей путём их избирательного окисления и перевода в шлак или газы в процессе плавки.

Удалить из чугуна сразу все постоянные примеси, имеющие разные свойства, невозможно. Поэтому для удаления каждой примеси в сталеплавильном агрегате создаются определённые условия. Для окисления примесей обычно используют кислород воздуха, который подают в сталеплавильный агрегат тем или иным способом. Иногда в печь подают чистый кислород, либо используют окислы железа, содержащиеся в руде или окалине.

В расплавленном чугуне в первую очередь окисляется железо, так как его в расплаве больше всего, а затем окисляются примеси.

Окисление железа и всех примесей кислородом относят к первичным реакциям:

Fe + O₂ → FeO

Mn+ O₂ → MnO

Si + O₂ → SiO₂ (2.1)

P + O₂ → P₂O₅

C + O₂ → CO₂

Все эти реакции являются экзотермическими и поэтому интенсивнее протекают при более низкой температуре, т.е. на начальном этапе плавки.

Оксид железа - FeO при высокой температуре растворяется в жидком расплаве и может отдавать свой кислород более активным примесям, окисляя их. Окисление примесей оксидом железа относят к вторичным реакциям:

Mn+ FeO → Fe + MnO

Si + FeO → Fe + SiO₂ (2.2)

P + FeO → Fe + P₂O₅

C + FeO → Fe + CO₂ (2.3)

Реакции (2.2) являются экзотермическими, а реакция (2.3) – эндотермической, поэтому она идёт интенсивно при более высокой температуре, т.е. в средине и в конце плавки. Вторичные реакции имеют большее значение, чем первичные, поскольку окисление примесей таким способом происходит более эффективно.

После расплавления шихты в печи образуются две несмешивающиеся среды: это жидкий расплав (металл) и шлак. Большинство компонентов, таких как Mn, Si, P, S, и их соединения распределяются между жидким металлом и шлаком в определённом соотношении, характерном для конкретной температуры. Изменяя состав шлака, можно менять соотношение между количеством примесей в металле и шлаке так, что нежелательные примеси будут удаляться из металла в шлак. Убирая шлак с поверхности жидкого металла, и наводя новый путём подачи флюса требуемого состава, можно удалять примеси из расплавленного металла. Таким образом, регулирование химического состава шлака с помощью подачи флюсов является одним из основных способов управления металлургическими процессами при выплавке стали.

Дата добавления: 2014-01-20