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

Изменение концентрации фосфора в зависимости от содержания углерода ванны описывается уравнением

[Р] = 0,057 — 0,113 [С] + 0,133 [С]2.

Конечное содержание фосфора в металле перед раскислением составляет 0,020—0,040%, что хорошо согласуется с результатами, полученными' в Дюделянже.

Минимальное содержание фосфора наблюдалось при 23— 26% FeO в конечном шлаке; дальнейшее увеличение окисленности не только не улучшает условия дефосфорации, но и вызы­ вает некоторый рост концентрации фосфора:

[Pj = 0,15 — 0,0837 (Реобш) + 0,000148 (Feo6li;)2,

что объясняется, снижением ионной доли Са2+.

Максимальное значение коэффициента распределения фосфора

коэффициента распределения фосфора от величины этого отноше­ ния:

При этом соотношении компонентов шлак обладает, по-види­ мому, максимальной активностью. Основность шлака при выплавке среднеуглеродистой стали оказывает на дефосфорацию весьма значительное влияние лишь до определенных значений: увеличе­ ние основности более 2,4 не сопровождается снижением концен­ трации фосфора.

226

Если учесть все требования к составу конечного шлака и осу­ ществлять двойное скачивание шлака по ходу продувки, то вы­ пуск металла с низкими .концентрациями вредных примесей не представляет особых трудностей. Средние технологические дан­ ные по балансовым плавкам для передела чугуна различного со­ става приведены в табл. 60.

Материальные и тепловые балансы плавок приведены в табл. 61

и 62.

В табл. 63 приведен баланс по железу. Следует указать на сравнительно небольшие потери железа в виде окислов со скачи­ ваемым шлаком. Из баланса железа можно видеть, что с оставле­ нием конечного шлака в конвертере выход железа увеличивается на 0,97—1,1%.

Общая продолжительность цикла плавки составила 40—42 мин. При продувке пылевидной известью и оставлении конечного шлака

В соответствии с увеличением цикла плавок производительность кислородных конвертеров при переделе фосфористого чугуна и при подаче пылевидной извести уменьшается примерно на 2 0 % по сравнению с производительностью при переделе мартеновского чугуна.

Следует отметить, что работа с оборотным шлаком вообще, а при выпуске среднеуглеродистой стали в особенности, требует строгого контроля технологических параметров, в частности ко­ личества удаляемого шлака. Шлак, остающийся в конвертере после скачивания, весьма сильно влияет на ход последующей продувки и ход продувки последующих плавок. Это было пока­ зано исследованиями, проведенными на заводе в ДортмундХерде [77]. На этом заводе установлено два 150-т конвертера производительностью 90—100 тыс. т/мес. Продувку ведут с исполь­ зованием пылевидной извести; конечные шлаки оставляют в кон­ вертере. Чугун содержит около 1,8% Р и 0,4% Si.

Для взвешивания первичного скачиваемого шлака на тележ­ ках для шлаковых чаш установлены месдозы. Чаши снабжены гидравлическими устройствами для их подъема и перестановки. Упругая деформация, возникающая в месдозах под давлением, преобразуется в электрический сигнал, для этого предусмотрен тензометрический датчик, Таким образом обеспечивается непре­

228

рывное взвешивание шлака при сливе его из конвертера. Уста­ новлено, что недостаточно полное удаление первичного шлака и перенесение дополнительного количества шлака на следующий период продувки приводит к увеличению выбросов и потерь ме­ талла. Это положение иллюстрируется рис. 8 8 , а и б, на котором показана взаимосвязь между количеством удаляемого первичного шлака и склонностью к выбросам в конце первого периода для

удаленного шлака на первых трех плавках было незначительным, поэтому возросло количество шлака на последующей плавке. Вследствие этого продувку четвертой плавки вынуждены были прекратить преждевременно и дополнительно скачать шлак. Однако на четвертой плавке разность между взвешенным и расчетным количествами шлака оставалась высокой, что привело к прежде­ временной остановке продувки пятой плавки. Особенно четко такая зависимость проявилась на 12-й—13-й плавках; на 13-й плавке повалку конвертера вынуждены были осуществить после израсходования всего 3300 м3 кислорода. Установленная взаимо­ связь позволяет видеть, насколько важно соблюдать технологи­ ческие параметры продувки при переделе высокофосфористого

т

чугуна. Для нормальной работы конвертерного цеха необходим контроль количества скачиваемого шлака.

Большой интерес при переделе фосфористого чугуна пред­ ставляет выплавка стали с высоким содержанием углерода (бо­ лее 0,5%), поскольку конвертерные цехи могут поставлять зна­ чительное количество стали для изготовления железнодорожных рельсов. Выплавка такого металла представляет значительные трудности, которые связаны с тем, что дефосфорация при сравни­ тельно высоком содержании углерода проходит замедленно. Большое количество шлака, характерное для передела фосфори­ стых чугунов, не дает возможности во время продувки повышать его окисленность более 14— 15% по FeO, так как при переходе этой граничной окисленности начинаются выбросы. Это же обстоя­ тельство затрудняет определение содержания примесей и замер температуры, так как при взятии проб происходит восстановление окислов железа и угар углерода.

Попытка разработать технологию выплавки стали с высоким содержанием углерода предпринята в Диллингене [78]. Техно­ логия выплавки стали в этом случае незначительно отличалась от уже описанной технологии при получении стали, содержащей до 0,30—0,40% С. Количество углерода в углеродистой стали в некоторых случаях достигало 0,7%. Также, как и при выплавке среднеуглеродистой стали, в конвертере оставляли конечный шлак и перемешивали металл со шлаком в конце продувки для умень­ шения содержания фосфора и дезактивации шлака.

Основным отличием являлось большее расстояние от сопла до металла и снижение интенсивности продувки в течение плавки. Кроме того, для достижения достаточно низких содержаний фосфора увеличивали количество подаваемой извести (что, есте­ ственно, приводило к увеличению количества шлака и уменьше­ нию концентрации фосфора при тех же значениях коэффициента распределения). Сколько-нибудь подробные технологические дан­ ные, относящиеся к технологии выплавки высокоуглеродистого металла за рубежом, отсутствуют. Необходимо отметить, что ста­ бильность результатов по содержанию фосфора при высоком со­ держании углерода в исследованиях была значительно ниже, чем при выплавке среднеуглеродистого металла.

Технология выплавки металла с высоким содержанием угле­ рода разработана и в СССР. Условия проведения исследования были аналогичны приведенным выше при разработке технологии получения среднеуглеродистой стали. Выплавка рельсового ме­ талла из высокофосфористого чугуна на основе керченских руд затруднялась высоким содержанием в нем марганца.

При отработке технологии выплавки высокоуглеродистого металла необходимо было определить как термодинамические, так и кинетические условия получения низкой концентрации фосфора. Наиболее рациональный состав шлака в конце продувки выбирали, исходя из сопоставления фактических содержаний

230