Спосіб позадоменної десульфурації чавуну

Спосіб позадоменної десульфурації чавуну, що включає подачу в метал порошкового дроту, який містить механічну суміш гранульованого магнію і попередньо переплавленої легкоплавкої ви 3 шлаку у складі ставролітового концентрату, що вводять в метал разом з магнієм, надходить велика кількість оксидів алюмінію, кремнію та заліза. Внаслідок збагачення шлаку кислотними оксидами додатково знижується мольна частка оксиду кальцію у його складі, а внаслідок окиснення оксидами заліза шлаку зменшується вміст розчиненого в чавуні магнію. Наслідком цих процесів є зменшення розчинності сірки у шлаку і збільшення коефіцієнта розподілу сірки між металом і шлаком, який втрачає здатність до розчинення усієї кількості сірки, що надходить з металу. Тому глибока десульфурація чавуну таким способом можлива лише за умов високої питомої витрати магнію. Крім того, значно зростає імовірність ресульфурації металу під час транспортування ковшів з відділення десульфурації чавуну до міксерного відділення сталеплавильного цеху. Найбільш близьким по технічній сутності до способу, що заявляється, є спосіб позадоменної десульфурації чавуну, який включає подачу магнію в метал у складі порошкового дроту, що містить механічну суміш гранульованого магнію і попередньо переплавленої легкоплавкої високоосновної шлакової суміші [2], і визначення питомої витрати магнію для десульфурації металу за формулою: ö æ Sв - Sк ÷ q Mg = expç ç 0,130282S - 5, 418147 ÷, (1) в ø è де qMg - витрата гранульованого магнію, кг/т чавуну; S в і Sк - вихідний та кінцевий вміст сірки у чавуні, % мас. У порівнянні з десульфурацією чавуну порошковим дротом з сумішшю гранульованого магнію і ставролітового концентрату такий спосіб десульфурації дозволяє скоротити питому витрату магнію на обробку і значно зменшити частку ковшів, у яких спостерігається ресульфурація металу у перебігу його транспортування з відділення десульфурації чавуну до міксерного відділення сталеплавильного цеху. Головним недоліком є те, що при глибокій десульфурації чавуну визначення питомої витрати магнію за формулою (1) приводить до суттєвого підвищення середньої витрати десульфуратора і зростання вартості обробки. Причина цього полягає у тому, що не розроблено методик швидкого визначення хімічного складу ковшового шлаку, які дозволяли б врахувати вплив хімічного складу шлаку на результати обробки при визначенні питомої витрати магнію на десульфурацію чавуну. Тому результати десульфурації чавуну магнієм на звичай є недостатньо стабільними. При визначенні питомої витрати магнію для десульфурації металу за допомогою статистичної залежності (1) приблизно у 50% ковшів буде введена значна кількість надлишкового магнію, а вміст сірки в чавуні після введення розрахованої кількості десульфуратора буде нижчий за кінцеву її концентрацію, що була задана при проведенні розрахунків. У решту ковшів для зменшення вмісту сірки у чавуні до заданого рівня потрібно буде 43047 4 ввести додаткову кількість магнію, для визначення якої також користуються формулою (1). Внаслідок цього середня для усіх ковшів величина питомої витрати десульфуратора суттєво зростає. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу позадоменної десульфурації чавуну, яке за рахунок раціонального співвідношення між витратами магнію для десульфурації металу при першому його введенні та у випадку, коли після введення першої порції десульфуратора потрібна концентрація сірки в чавуні не отримана, дозволяє зменшити середню величину питомої витрати магнію при глибокій десульфурації чавуну і вартість обробки. Поставлена задача вирішується тим, що в способі позадоменної десульфурации чавуну, що включає подачу в метал у складі порошкового дроту, який містить механічну суміш гранульованого магнію і попередньо переплавленої легкоплавкої високоосновної шлакової суміші. При цьому витрату магнію при першому його введенні визначають за формулою: -0,172523 , (2) q= Sв - S к - 0,910983 Sв Після введення першої порції десульфуратора відбирають пробу чавуну для хімічного аналізу, і, якщо вміст сірки в металі є вищим за заданий, в розплав вводять додаткову кількість магнію, яку визначають за формулою -0,114023 q= , (3) Sв - Sк In + 0,54608 Sв де q - витрата магнію, кг/т чавуну; S в і S к - вихідний і кінцевий вміст сірки в чавуні на кожному з етапів його десульфурації, %. Спільними з прототипом суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є такі: для десульфурації чавуну магній вводять в метал у складі порошкового дроту; заповнювачем порошкового дроту є механічна суміш гранульованого магнію і попередньо переплавленої легкоплавкої високоосновної шлакової суміші; питому витрату магнію для десульфурації чавуну визначають за експериментально встановленими залежностями; після першої подачі магнію відбирають пробу чавуну для хімічного аналізу і, якщо вміст сірки у металі є вищим за заданий, вводять в розплав додаткову кількість магнію. Відмінними від прототипу суттєвими ознаками корисної моделі є наступні: витрату магнію при першому його введенні і додаткову кількість магнію визначають за окремими залежностями; витрату магнію при першому введенні його в метал визначають за формулою (2); додаткову кількість магнію визначають за формулою (3). Використання різних співвідношень між вихідним і кінцевим вмістом сірки в металі та питомою витратою магнію для десульфурації чавуну на 5 кожному з етапів його обробки дозволяє врахувати те, що у перебігу глибокої десульфурації чавуну механізм взаємодії пари магнію з розплавом суттєво змінюється. На початку обробки чавун містить значні концентрації кисню і сірки, яким у розплавах заліза притаманна висока поверхнева активність. Ці домішки займають переважну більшість незалежних адсорбційних місць на поверхні поділу пари магнію з металом, унеможливлюючи таким чином розчинення значної кількості магнію у обробляємому чавуні. Тому на початку обробки видалення переважної кількість сірки з металу відбувається внаслідок гетерогенних реакцій між парою магнію і домішками чавуну біля поверхні поділу фаз. У перебігу десульфурації концентрації кисню і сірки в металі зменшується і зростає частка незалежних адсорбційних місць, що займають на поверхні поділу фаз атоми магнію. Внаслідок цього збільшується швидкість розчинення пари магнію в чавуні. Тому наприкінці обробки при концентрації сірки в металі менш ніж 0,008-0,010% реакція десульфурації протікає за умов розчинення у обробляємому чавуні значної кількості введеного в метал магнію. Хоча якісно характер впливу поверхневоактивних домішок чавуну на механізм реакцій десульфурації металу магнієм відомий, за конкретних умов раціональні витрати десульфуратора на кожному з етапів обробки на теперішній час можуть бути визначені лише експериментально. Результати тривалих дослідно-промислових досліджень доводять, що при введенні магнію в метал у складі порошкового дроту, що містить механічну суміш гранульованого магнію у кількості 0,0270,044кг/м і попередньо переплавленої легкоплавкої високоосновної шлакової суміші, при десульфурації 90-110т чавуну у 140-т чавуновозних ковшах до залишкового вмісту сірки 0,005-0,008% та менше саме використання співвідношень (2) і (3) для визначення витрати магнію при першому і додатковому його введеннях дозволяє суттєво зменшити середню величину питомої витрати десульфуратора і вартість десульфурації металу. Приклад: Можливість зменшення середньої питомої витрати магнію для десульфурації чавуну та вартості обробки досліджували на прикладі двох серій експериментів, у перебігу яких було оброблено відповідно 87 і 91 ківш переробного чавуну. Вихідний вміст сірки в металі змінювався від 0,014 до 0,025%, складаючи у середньому 0,020%. Вміст сірки у чавуні після десульфурації мав складати не більш ніж 0,005%. У перебігу дослідження десульфурацію чавуну проводили з використанням порошкового дроту діаметром 10мм, один метр якого містив суміш з 0,032кг гранульованого магнію і 0,051кг шлакової суміші ІРС-2, а також 0,127кг сталевої оболонки. Десульфурацію чавуну виконували у 140-т чавуновозних ковшах. У перебігу дослідження маса чавуну у ковшах дорівнювала (98,5-112) т, температура чавуну змінювалася у межах (13601410)°С. Швидкість подачі порошкового дроту в 43047 6 метал у перебігу дослідження залежно від наповнення ковшів змінювалась у межах (1,6-2,5) м/с. При проведенні першої серії експериментів витрату магнію при першому його введенні визначали за допомогою формули (1). За середньої величини вихідного вмісту сірки 0,020% і кінцевого 0,005% вона дорівнювала 1,403кг/т. Після введення в метал такої кількості магнію у 34 з 87 ковшів вміст сірки у чавуні знаходився у межах 0,006-0,008% (середня величина 0,007%). За середньої величини вихідного вмісту сірки 0,007% і кінцевого 0,005% розрахована за формулою (1) витрата магнію при додатковому його введенні дорівнювала 0,04кг/т. Таким чином середня величина питомої витрати магнію при проведенні першої серії експериментів дорівнювала 34 1,403 + 0,04 × = 1,419 кг / т чавуну . 87 При проведенні другої серії експериментів витрату магнію при першому його введенні визначали за допомогою формули (2). З аналогічних умов вона складала 1,072кг/т. Після введення в метал такої кількості магнію у 49 з 91 ковша вміст сірки у чавуні знаходився у межах 0,006-0,010% (середня величина 0,009%). За середньої величини вихідного вмісту сірки 0,009% і кінцевого 0,005% розрахована за формулою (3) витрата магнію при додатковому його введенні дорівнювала 0,431кг/т. Середня величина питомої витрати магнію при проведенні другої серії експериментів дорівнювала 49 1,072 + 0,431× = 1,304 кг / т чавуну . 91 Таким чином при десульфурації чавуну до вмісту сірки 0,005% середня величина питомої витрати магнію при використанні запропонованого способу десульфурації чавуну зменшилася на 1,419 - 1,304 = 0,115кг/т чавуну. Масова частка гранульованого магнію у складі порошкового дроту дорівнювала 0,032 = 0,152 0,032 + 0,051 + 0,127 За таких умов середня витрата порошкового дроту на десульфурацію чавуну зменшувалася на 0,115 = 0,757 кг / т чавуну. 0,152 При вартості порошкового дроту, заповнювачем якого є механічна суміш гранульованого магнію і шлакової суміші ІРС-2 наведеного вище складу, 8135грн./т середня вартість десульфурації чавуну зменшується на 8135 0,757 × = 6,16 грн / т 1000 Джерела інформації: 1. Патент України №32843, С21С 7/06, 2001 2. Порошковая проволока для глубокой десульфурации чугуна / Зборщик A.M., Климанчук В.В., Анищенко Н.Ф. и др. / Металл и литье Украины. 2008. - №3-4, - С. 3-5. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 43047 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601