Файл: Квитко, М. П. Кислородно-конвертерный процесс.pdf

Проплавлением лома в кислородном конвертере занимались Э. И. Гольдфарб, В. И. Баптизманский, В. В. Смоктий и Б. И. Шеретов [49 ]. Исследования проводили сначала в лабораторных усло­ виях, а затем в 55-т промышленных конвертерах. Кинетику плав­ ления лома в конвертере оценивали по изменению содержания никеля в жидком металле

„о,(юо-[С]0) - о шл(£;м)

В результате исследования сделан вывод, что плавление лома можно разделить на два периода — диффузионный (40—50% дли­ тельности плавки) и интенсивного плавления, когда лом достаточно прогрет и градиент температуры между ломом и жидкой ванной практически равен нулю. Это заключение основано на том, что в первом периоде плавки расплавляется 40—45% загружаемого лома и скорость плавления лома в первом периоде составляет 2—3 мм/мин; во втором периоде скорость плавления составляет

107

1315 мм/мин. Уже на 3-й минуте процесса содержание никеля

вготовом металле составляет 25% максимального.

Работа, проведенная на опытном конвертере НТМЗ, позволила несколько уточнить представления о расплавлении лома. Иссле­ довано проплавление лома при обычной и высокой интенсивности подачи дутья. Для оценки кинетики проплавления лома исполь-

Рис. 35. Кинетика плавления лома при различной интен­ сивности подачи кислорода:

зовали специально изготавливаемые мерные куски лома, содер­ жащие 2—4% Ni. Характеристика лома приведена в табл. 26.

Интенсивность продувки плавок составила 4 и 8—9 м3/(т-мин). Опытные плавки проводили без повалок. Пробы металла и шлака отбирали при помощи установки по непрерывному отбору проб.

108

Кинетика плавления лома представлена на рис. 35. Кривые на рис. 35 относятся к проплавлению лома при нормальных темпе­ ратурных режимах (температура выпуска 1620—1650° С). Интен­ сивности 8—9 м3/(т.мин) соответствовал максимальный по типовой инструкции для промышленных конвертеров размер скрапа 300 X X 300x600 мм.

Кинетику плавления оценивали по содержанию никеля. Прове­ рочные расчеты для каждой плавки с учетом угара и массы шлака показали практически полное соответствие массы расплавленного лома содержанию никеля в металле. Как показали результаты ис­ следования, скорость плавления лома, во-первых, практически не зависит от размера скрапа, а во-вторых, была почти постоян­ ной в течение всей продувки. В начале продувки скорость расплав­ ления лома была такой же высокой, как и в конце ее. Высокая скорость плавления лома в начале плавки говорит о том, что в этом случае действует не только диффузионный механизм.

Оценить скорость плавления лома в результате действия диф­ фузии углерода в твердый металл и смывания науглероженного слоя можно теоретически. Величину коэффициента диффузии для

Примем, что содержание углерода лома, подвергаемого плавле­ нию при температуре начала плавки 1300° С,может составлять~2,0 % (исходное содержание углерода в чугуне 4%). Тогда решение диф­ фузионной задачи будет выглядеть следующим образом [51]:

X

времени t\

С0 — начальная концентрация у границы; D — коэффициент диффузий;

,2 _ {х — х')2

4Dt

Выражение (77а) — интеграл ошибок (гауссовский интеграл), значения которого можно определить по соответствующим таб­ лицам при известном соотношении С/С0. Подставляя значения erf z в (77), получаем

С =? -у- (1 — erf z).

109

_ При принятом нами соотношении С/С0 = 0,5 величина erf г = 0,5. Значение г — 0,45 по таблицам [51]. Для 1300° С зна

Таким образом, скорость плавления должна составлять

рис М 'пока?ьтяТЧНЫе РаСЧе™ П° плавкампредставленным на рис. 34, показывают, что при таких линейных скоростях плавле­

ния лома концентрация никеля «а 1-2-й минутах продувки не

ВеЛИЧИН ПОрядка 0,0015-0,0030%, т. е. пракически в 10 15 раз меньше, чем в действительности.

п *ХОнечно’ весовая скорость расплавления лома будет опведевЛТВСЯеГ° хаРактеР°м- п Ри завалке, например, листовой обвези мягтыу тпп°Р°СТЬ ялавлеиия может быть очень высокой вследствие ме?аллом ЩИН И б°ЛЬШИХ повеРхн°стей контакта лома с жидким

пИл а УЖН0 °™етить’ что скорость плавления лома в результате углерода, подсчитанную выше, следует рассматривать как максимальную, так как увеличение температуры ванны ком-

отнптРРГ„1СЯг Г еЛИЧеНИеМ вязкости сталв [52]. Установлено, что V/т) в ходе сталеплавильного процесса остается по­

стоянным. Величину коэффициента вязкости рассчитывали по уриопспИЮ

1760

Г] = 1 г - 1,724 -10-6е 1’98г (78) Р1873 — 0,1361

Vim — удельный объем жидкого углеродистого расплава при

1600 с.

Изложенное позволяет объяснить плавление скрапа с наблю­ даемыми скоростями одновременным воздействием диффузии уг­ лерода и местных перегревов. По всей вероятности, в локальных ооъемах ванны вблизи реакционной зоны (которую можно рассма­ тривать в этом случае как полусферический источник тепла) воз­ никают значительные перегревы по сравнению со средней темпе­

ратурой ванны. Ориентировочно оценить скорость плавления лома можно по равенству

П О