Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками

Разработана технология обработки жидкого чугуна в заливочном 300-тонном чугуновозном ковше предварительно расплавленной в 140-тонном чугуновозном ковше кальцинированной содой. Выполнены расчёты необходимого количества тепла для расплавления кальцинированной соды. Приводятся способы реализации и резу...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Плохих, П.А., Буга, И.Д., Терзи, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2014
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159641
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками / П.А. Плохих, И.Д. Буга, В.В. Терзи, П.А. Плохих // Металл и литье Украины. — 2014. — № 1. — С. 29-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-159641
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1596412019-10-10T01:25:49Z Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками Плохих, П.А. Буга, И.Д. Терзи, В.В. Плохих, П.А. Разработана технология обработки жидкого чугуна в заливочном 300-тонном чугуновозном ковше предварительно расплавленной в 140-тонном чугуновозном ковше кальцинированной содой. Выполнены расчёты необходимого количества тепла для расплавления кальцинированной соды. Приводятся способы реализации и результаты опробования предлагаемой технологии. Розроблена технологія обробки рідкого чавуну у заливочному чавуновозному ковші вагою 300 т попередньо розплавленої в чавуновозному ковші вагою 140 т кальцінованою содою. Виконано розрахунки необхідної кількості тепла для розплавлення кальцінованої соди. Наводяться способи реалізації та результати випробування запропонованої технології. Processing technology was developed in the pour molten iron ladle (300 т) premelted in the ladle (140 т) with soda ash. Was carried out calculations of heat necessary to melt soda. It was shown the methods of implementation and the results of testing of the proposed technology. 2014 Article Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками / П.А. Плохих, И.Д. Буга, В.В. Терзи, П.А. Плохих // Металл и литье Украины. — 2014. — № 1. — С. 29-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159641 669.046.516 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Разработана технология обработки жидкого чугуна в заливочном 300-тонном чугуновозном ковше предварительно расплавленной в 140-тонном чугуновозном ковше кальцинированной содой. Выполнены расчёты необходимого количества тепла для расплавления кальцинированной соды. Приводятся способы реализации и результаты опробования предлагаемой технологии.
format	Article
author	Плохих, П.А. Буга, И.Д. Терзи, В.В. Плохих, П.А.
spellingShingle	Плохих, П.А. Буга, И.Д. Терзи, В.В. Плохих, П.А. Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками Металл и литье Украины
author_facet	Плохих, П.А. Буга, И.Д. Терзи, В.В. Плохих, П.А.
author_sort	Плохих, П.А.
title	Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками
title_short	Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками
title_full	Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками
title_fullStr	Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками
title_full_unstemmed	Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками
title_sort	комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2014
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159641
citation_txt	Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками / П.А. Плохих, И.Д. Буга, В.В. Терзи, П.А. Плохих // Металл и литье Украины. — 2014. — № 1. — С. 29-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT plohihpa kompleksnoerafinirovaniečugunažidkimisodosoderžaŝimišlakami AT bugaid kompleksnoerafinirovaniečugunažidkimisodosoderžaŝimišlakami AT terzivv kompleksnoerafinirovaniečugunažidkimisodosoderžaŝimišlakami AT plohihpa kompleksnoerafinirovaniečugunažidkimisodosoderžaŝimišlakami
first_indexed	2025-07-14T12:14:16Z
last_indexed	2025-07-14T12:14:16Z
_version_	1837624468079378432
fulltext	29МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (248) ’2014 Конвертерный цех металлургического комбина- та «Азовсталь» работает почти на химически и фи- зически холодном чугуне (содержание марганца не превышает 0,4 %, а средняя температура чугуна составляет ~1300 °С). Поэтому дефосфорация его твёрдыми шлакообразующими материалами приве- дёт неизбежно к снижению температуры чугуна до недопустимо низких значений. Это, в свою очередь, вызовет увеличение расхода чугуна на плавку, и как следствие, к удорожанию готового металла, что вряд ли окупается соответствующим снижением в нём со- держания фосфора. Поэтому необходимо применение шлакообразую- щих материалов в таком виде, чтобы они не снижали или снижали бы незначительно температуру чугуна, то есть использовать материалы в предварительно разогретом (до температуры чугуна в чугуновозном ковше ~1300 °С) состоянии. Ещё лучше, если шла- кообразующие материалы будут применяться в жид- ком состоянии, что существенно ускоряет процессы рафинирования металла в чугуновозном ковше. С этой целью применяют расплавленную кальциниро- ванную соду, или шлакообразующие смеси, содер- жащие кальцинированную соду. Температура плав- ления кальцинированной соды составляет 852 °С, а кипения – 1387 [1]. Последняя является максималь- но допустимой температурой, при которой можно ещё использовать соду для рафинирования чугуна. При температуре чугуна 1250 °С потери соды на ис- парение составляют 6 %, а при 1350 °С – 35. Тем- пература жидкого чугуна в конвертерном цехе даёт возможность использовать соду или содержащие её шлакообразующие смеси без значительных потерь последней. Был выполнен расчёт необходимого количества тепла для расплавления кальцинированной соды. Приход тепла – тепло горения топлива: расход тепла – тепло, уносимое продуктами горения: И звестно, что значительной фосфоропоглотитель- ной способностью обладают железные шлаки, име- ющие в своём составе катионы Ca2+ либо Na+. Это объясняется тем, что без катионов кальция или на- трия устойчивость анионов PO3 -4 в шлаке мала и не по- зволяет достичь значительной дефосфорации [1]. Поэтому основным компонентом материалов, ис- пользуемых для дефосфорации чугуна, является из- весть. Для поддержания необходимой окислительной способности шлака и повышения его жидкотекучести вместе с известью в него вводят железную руду, ока- лину либо кальцинированную соду. Если шлакообра- зующая смесь не содержит в своём составе кальци- нированную соду, то для повышения жидкотекучести образующегося шлака в состав смеси вводят плави- ковый шпат. Ввод в состав смеси 10 % плавикового шпата соответствует примерно 7-8 % его содержания в шлаке. По имеющимся данным жидкотекучесть ма- локремнеземистого из вестково-железистого шлака, содержащим около 7 % CaF2, значительно снижает- ся, достигая весьма низких значений, хотя темпера- тура его плавления не превышает 1250-1300 °С [2]. Наибольшая эффективность дефосфорирую- щих шлакообразующих смесей достигается при применении их в порошкообразном виде. Ввод их в жидкий металл осуществляется специальными фурмами. В качестве газоносителя используют азот, воздух, кислород и т. д. Однако ввод в жид- кий чугун холодных порошкообразных материалов способствует снижению температуры металла. По данным многочисленных исследований тем- пература чугуна за время продувки снижается на 15-20 оС – [3], 20-30 – [4] и 40-60 – [5, 6]. Выполненные расчёты показывают, что при вду- вании 1 % извести от массы чугуна снижение темпе- ратуры составляет около 15 °С, полагая, что в конце продувки их температуры выравниваются. Поскольку для достижения относительно полной дефосфора- ции чугуна, необходимо вводить не 1 % смеси, а не- сколько больше, то соответственно снижение темпе- ратуры будет заметно больше. УДК 669.046.516 П. А. Плохих, И. Д. Буга, В. В. Терзи, П. А. Плохих Приазовский государственный технический университет, Мариуполь Днепропетровский металлургический комбинат им. Ф. Э. Дзержинского, Днепропетровск КОМПЛЕКСНОЕ РАФИНИРОВАНИЕ ЧУГУНА ЖИДКИМИ СОДОСОДЕРЖАЩИМИ ШЛАКАМИ Разработана технология обработки жидкого чугуна в заливочном 300-тонном чугуновозном ковше пред- варительно расплавленной в 140-тонном чугуновозном ковше кальцинированной содой. Выполнены расчёты необходимого количества тепла для расплавления кальцинированной соды. Приводятся способы реализа- ции и результаты опробования предлагаемой технологии. Ключевые слова: рафинирование металла, кальцинированная сода, жидкий чугун Q1 = B ∙ QP H ∙ tпл; (1) 30 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (248) ’2014 тепло нагрева и плавления кальцинированной соды: где В – расход природного газа, м3/ч; Q PH – теплота горения топлива (34,8 МДж/м3); tпл – время плавле- ния, ч; V – объём продуктов горения, образуемый при сжигании 1 м природного газа (12 м3/м3); I гпр – эн- тальпия продуктов горения (115 кДж/кг); λ – удельная теплота плавления соды (325,5 кДж/кг); с – средняя теплоёмкость соды (1304,5 Дж/т.град); tпл – темпера- тура плавления соды (854 °С); tн – начальная темпе- ратура плавления соды, С; m – масса соды (приняли 1 т из расчёта удельного расхода 10 кг/т чугуна). Необходимый объём природного газа для рас- плавления определённого количества соды рассчи- тывается по уравнению: (5)B ∙ QP H ∙ tпл = B ∙ tпл ∙ V ∙ Iгпр + m ∙ c ∙ (tпл – tн) + m ∙ λ I гпр Время плавления определяется по следующей формуле: где ΔL – толщина слоя соды (10 см); S – площадь поверхности, занимаемой содой (4 м2 – площадь дна 140-тонного чугуновозного ковша); λ – коэффициент теплопроводности (12,8 ∙ 103 Дж/м ∙ т.град.) Время плавления определяли из условия мак- симального расхода соды – 10 кг/т чугуна, соответ- ственно (6) равно 3,3 ч. Тогда необходимое количество природного газа для расплавления, исходя из выражения (5) соста- вило 12,76 м3/ч. Для интенсификации процесса плавления соды с доведением времени её расплавления до 40-50 ми- нут расход газа через газовоздушную фурму должен быть увеличен до 40-50 м3/ч. В соответствии с расчётами была изготовлена ин- жекционная газовоздушная фурма, обеспечивающая расход по газу 50 м3/ч, по воздуху 100-120 м3/ч. Она смонтирована под рабочей площадкой миксера № 2 миксерного отделения конвертерного цеха комбината «Азовсталь» и с помощью гибких трубопроводов при- соединена к цеховым магистралям газа и воздуха. Для расплавления кальцинированной соды исполь- зуется 140-тонный чугуновозный ковш. Он установлен на специально изготовленном стенде, над которым смонтирована газовоздушная фурма, способная пово- рачиваться вокруг вертикальной стойки, с целью про- ведения необходимых технологических операций. Была предложена следующая технология об- работки жидкого чугуна. На стенд устанавливается 140-тонный чугуновозный ковш. Он накрывается спе- циальной крышкой, футерованной изнутри и имею- щей отверстие для ввода газовоздушной фурмы. Во время операций накрытия ковша крышкой и снятия её газовоздушная фурма отводится в сторону рабо- чей площадки, поворачиваясь вокруг вертикальной стойки. Фурма устанавливается рабочим соплом над отверстием в крышке, накрывающей ковш, подаётся газ в небольшом количестве, он поджигается с помо- щью факела, затем подаётся на полную мощность газ (максимальный часовой расход) и воздух. Разо- грев ковша при максимальной тепловой нагрузке на газовоздушную фурму, то есть при расходе при- родного газа 40-50 м3/ч и воздуха – 100-120 длится около 20 ч. Замеры, проведенные при опробовании этого варианта показали, что через 20 ч разогрева чугуновозного ковша, температура днища футеровки его составила 1100 °С, а в верхней части стен 900 °С. После окончания операции разогрева ковша, газо- воздушная фурма отводится в сторону. Снимается крышка с чугуновозного ковша и тоже отводится в сторону с помощью мостового миксерного крана и с помощью этого же крана (один из малых крюков) про- изводится загрузка в разогретый чугуновозный ковш необходимого количества шлакообразующих мате- риалов, предварительно заготовленных в специаль- ном коробе. Масса шлакообразующих материалов определяется необходимой глубиной дефосфорации чугуна. Снова чугуновозный ковш накрывали крыш- кой, подводили горелку и вводили её в действие по описанной выше методике и расплавляли шлак. Как показали опробования этого процесса при загрузке кальцинированной соды в чугуновозный ковш с тем- пературой футеровки 900-1000 °С в течение 30 мин. сода переходила в жидкое состояние. После рас- плавления соды снимали крышку с чугуновозного ковша, отводили её в сторону, а в ковш, на расплав- ленную соду сливали чугун из ковша, пришедшего в миксерное отделение. Во время слива чугуна в ковш, кинетическая энергия струи интенсивно перемеши- вает шлак, интенсифицируя процесс дефосфорации металла. После наполнения заливочного ковша и, следовательно, окончания процесса рафинирования чугуна, ковш передают в загрузочный пролёт конвер- терного отделения, где производят удаление шлака, насыщенного фосфором, кремнием и серой, с помо- щью шлакоскачивающей машины скребкового типа. По выше описанной методике было проведено два опыта. Заливочный чугуновозный ковш с жид- кой содой подавали под желоб миксера и сливали из него чугун. Визуальные наблюдения показали, что при сливе чугуна на жидкую соду происходит интен- сивное выделение белого дыма и большого пламе- ни. На протяжении всего времени слива чугуна над шлаком вспыхивали желтоватые языки пламени, указывающие на то, что в шлаке протекает реакция Na2CO3→ Na2O+CO, а над шлаком СО догорает до CO2. Такие язычки пламени наблюдаются до полного скачивания шлака из ковша. Один опыт был прове- дён с использованием порошкообразной соды. При этом было замечено, что при падении струи металла в ковш сода поднималась в виде облака пыли и горя- чими потоками воздуха выносилась из его полости. Этот процесс сопровождался огромным пламенем над ковшом и обильным пылевыделением. Следо- вательно, степень использования такой соды значи- тельно ниже, в сравнении с жидкой и к тому же со- провождается значительным ухудшением экологии. Q3 = m ∙ c ∙ (tпл – tн) + m ∙ λ, (3) (4)Q1 = Q2 + Q3 (6)tпл = (Q3 ∙ ΔL) / (Δt ∙ S ∙ λ), Q2 = B ∙ tпл ∙ V ∙ Iг пр ; (2)I гпр 31МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (248) ’2014 Снижение количества примесного элемента, % / кг / т:      н кΔ Е Е Е q q   (7), где Ен и Ек – начальное и конечное содержание эле- мента в чугуне, %; q – удельный расход материалов, кг/т обработанного чугуна. Удельная степень рафинирования, % / кг / т:       р н к2 н 10 С P P q P q     . (8) Основные технологические показатели процесса обработки чугуна жидкой кальцинированной содой представлены в таблице. Приведённые в таблице данные показывают, что значения удельного количества удалённого фосфора, кремния и серы при использовании жидкой кальциниро- ванной соды больше по сравнению с порошкообразной. Выводы Выполнен анализ процесса дефосфорации и ча- стичной десиликанизации и десульфурации чугуна в чугуновозных ковшах с помощью кальцинированной соды, находящейся в жидком состоянии. Результаты опробования технологии свидетель- ствуют о целесообразности использования предва- рительно расплавленной соды. Основные технологические показатели процесса обработки Чугун Кальцинированная сода Химический состав чугуна ( %) до/после обработки Расчётные параметры Масса, т Темпе- ратура, °С Масса, т Удельный расход, кг/т Фазовое состояние Si S P Δ[E]/q CE/q 260 1295 0,55 2,12 ж 0,0378 0,0014 0,0047 3,98 10,9 6,95 260 1300 0,75 2,88 ж 0,0381 0,0027 0,0052 4,71 14,6 7,65 280 1305 0,75 2,68 ж 0,0149 0,0011 0,0026 1,87 9,33 3,63 0,87 0,95 010,0 013,0 0,058 0,068 0,7 0,81 011,0 019,0 053,0 068,0 , , 0 8 0 76 0,009 0,012 065,0 072,0 1. Сидоренко М. Ф. Теория и практика продувки металла порошками. – М.: Металлургия. – 1978. – 231 с. 2. Костюченко Е. Б. Условия сверхскоростного обесфосфоривания металла шлаком. – Харьков : Изд-во ХГУ, 1960. – 70 с. 3. Мазуров Е. Л. Десульфурация чугуна в ковшах // Металлург. – 1967. – № 1. – С. 12-13. 4. Глинков М. А. Новое в теории и практике производства мартеновской стали. – М.: Металлургиздат, 1961. – 439 с. 5. Коренев Л. П., Пашкова З. И. Внедоменная десульфурация чугуна // Металлургическая и горнорудная промышлен- ность. – 1968. – № 2. – С. 8-11. 6. Ладызинский Б. Н. Применение порошкообразных материалов в сталеплавильном процессе. – М.: Металлургия, 1973. – 312 с. ЛИТЕРАТУРА Розроблена технологія обробки рідкого чавуну у заливочному чавуновозному ковші вагою 300 т попередньо розплавленої в чавуновозному ковші вагою 140 т кальцінованою содою. Виконано розрахунки необхідної кількості тепла для розплавлення кальцінованої соди. Наводяться способи реалізації та результати випробування запропонованої технології. Плохих П. А, Буга І. Д., Терзі В. В., Плохих П. А. Комплексне рафінування чавуну рідкими содовмістними шлакамиАнотація 32 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (248) ’2014 Ключові слова рафінування металу, кальцінована сода, рідкий чавун Plohih P. A., Buga I. D., Terzie V. V., Plohih P. A. Complex refining of cast iron containing slag by liquid sodaSummary Processing technology was developed in the pour molten iron ladle (300 т) premelted in the ladle (140 т) with soda ash. Was carried out calculations of heat necessary to melt soda. It was shown the methods of implementation and the results of testing of the proposed technology. metal refining, soda ash, fluid cast ironKeywords Поступила 16.01.14 Оформление рукописи для опубликования в журнале "Металл и литьё Украины": Материалы для публикации необходимо подавать в формате, поддерживаемом Microsoft Word, размер бумаги А4, книжная ориентация, шрифт Arial – размер 10, междустрочный интервал – 1,5. Объем статьи – не более 10 стр., рисунков – не более 5. Рукопись должна содержать: – УДК; – фамилии и инициалы всех авторов (на русском, украинском и английском языках); – название статьи ( на русском, украинском и английском языках); – название учреждения(й), в котором(ых) работает(ют) автор(ы); – аннотации на русском, украинском и английском языках; – ключевые слова (не менее шести) – на русском, украинском и английском языках; – предлагаемая структура текста (Arial 10, прямой) экспериментальной статьи: «Введение», «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», «Выводы». – таблицы должны иметь порядковый номер (Arial 10, курсив) и заголовок (Arial 10, п/ж), текст в таблице (Arial 9, прямой), примечания к таблицам размещаются непосредственно под таблицей (Arial 8, курсивом). – формулы (Arial 11, русские символы – прямым, английские – курсивом, греческие – Symbol 12, прямым) должны иметь порядковый номер (Arial 10, прямой); – рисунки, схемы, диаграммы и другие графические материалы должны быть черно- белыми, четкими, контрастными, обязательно иметь номер и подрисуночную подпись (Arial 9, прямой); все громоздкие надписи на рисунке следует заменять цифровыми или буквенными обозначениями, объяснение которых необходимо выносить в подрисуночную подпись; – список литературы (Arial 9); – ссылки нумеруются в порядке их упоминания в тексте, где они обозначаются порядковой цифрой в квадратных скобках (например - [1]).

Комплексное рафинирование чугуна жидкими содосодержащими шлаками

Репозитарії

Схожі ресурси