Файл: Внедоменная десульфурация чугуна..pdf

чугуна, средний расход магния — 0,395 кг/т чугуна, начальное содержание серы в чугуне — 0,058%, конечное — 0,028%, степень усвоения магния по се­ ре—58%, средняя скорость испарения магния —

0,094 кг/с.

Установка оснащена системой автоматического управления процессом, состоящей из трех блоков: 1) автоматической подачи магния в соответствии с задан­ ной программой и контроля за местоположением слит­

процесса, ввода коррективов в заданную программу [38]. В качестве основного управляющего сигнала ис­ пользуется сигнал датчика давления, установленного на испарителе.

Было установлено, что давление' в испарительной камере является пульсирующим, цричем амплитуда колебаний давления изменяется в зависимости от рас­ хода газа (скорости испарения магния). Как только скорость испарения магния станет выше заданной, ам­ плитуда колебаний давления также превысит допуска­ емую величину, что служит сигналом для прекращения или уменьшения подачи магния до тех пор, пока ам­ плитуда не уменьшится. Схема автоматического управ­ ления остается неизменной при работе устройств для ввода как слиткового, так и гранулированного маг­ ния.

Исследования процесса десульфурации с регули­ руемым вводом слиткового магния в чугун были про­ ведены и на установке Макеевского металлургического завода. В отличие от устройства, работающего на До­ нецком заводе, где подача магния в процессе десуль­ фурации обеспечивается периодическим включением электродвигателя дозатора и является ступенчатой, вызывая в отдельных случаях неравномерность испаре­ ния магния, в устройствах, работающих на Макеевском

93

заводе, подача осуществляется непрерывным вра­ щением вала электродвигателя, что позволило улуч­ шить равномерность испарения магния. По данным об­ работки 9500 т чугуна при среднем расходе магния 0,31 кг/т чугуна и среднем содержании серы в чугуне до обработки 0,043%, среднее содержание серы в чу­ гуне после обработки составило 0,019% при средней скорости испарения магния 0,11 кг/с и наполнении чугуновозных ковшей до 85—90% от номинального.

На установке Макеевского металлургического за­ вода имеется также и устройство для ввода гранули­ рованного магния, работающее по такому же способу, как и для ввода слитков.

В отличие от схемы ввода гранулированного маг­ ния, разработанной Институтом черной металлургии и предусматривающей подачу магния к фурме с помо­ щью пневмотранспорта, при указанной схеме ввода расходный бункер устанавливается непосредственно на штанге испарителя, а дозирование магния произ­ водится механическим (шнековым) дозатором. В ходе процесса десульфурации магний дозатором подается непосредственно в испаритель независимо от подачи воздуха. Воздух (азот), подаваемый при этом в испа­ ритель (рис. 21), служит для предотвращения попа­ дания паров магния внутрь канала испарителя и рас­ ход его меньше, чем для пневмотранспортирования магния. Кроме того, достигается высокая степень рав­ номерности подачи магния в испарительную камеру независимо от размеров и формы гранул, обеспечи­ вается точное и гибкое регулирование скорости ввода магния.

Исследования, проведенные при скорости подачи магния 0,09—0,22 кг/с, подтвердили работоспособ­ ность устройства. Процесс происходит спокойно, без выбросов, хорошо регулируется. Расход воздуха мо­ жет быть снижен до 20 м3/ч. Дозатор работает устойчи­

94

во, обеспечивая высокую равномерность подачи маг­ ния (75 г магния на 1 оборот шнека). Вместе с тем сле­ дует иметь в виду, что опыт работы с таким устрой­ ством еще мал и делать окончательные выводы пока преждевременно.

Что касается опыта работы устройств для регули­ руемого ввода слиткового магния, то он находит все более широкое распространение. По типу установки Донецкого завода со­ оружается установка на Коммунарском

со слитками, обмазанными огнеупорным составом. Однако применение его не решает вопросов, связан­ ных с механизацией и автоматизацией процесса. При­ готовление пассивированного магния в условиях ме­

95

подаче магния в чугун, обеспечения высокой степени равномерности подачи. Вместе с тем гранулированный

в гранулах размером 2 мм больше в 65 раз, чем у слит­ кового), при хранении гранулированный магний слеживается. Стоимость его все еще выше слиткового и хотя по прогнозам магниевых заводов цены могут сравняться к 1990 г., не следует забывать, что прогно­ зы выполнены по существующим ценам на слитковый магний, в то время как степень чистоты слиткового магния составляет 99,8%, а гранулированного — 90%. Если же слитки отливать из «чернового» магния, то стоимость его будет значительно ниже и разница между стоимостью гранулированного и слиткового магния может сохраняться еще длительное время. Кроме того, переход на отливку слитков из «чернового» магния позволяет увеличить объем его производства при сравнительно небольших капитальных затратах, в то время как перестройка магниевой промышленности на выпуск гранулированного магниятребуетзначительных затрат времени и средств. Все это говорит о том, что в ближайшие годы вопрос о преимущественном приме­ нении того или иного вида магния не будет решен одно­ значно. Выбор реагента для каждого металлургическо­ го завода будет, по-видимому, решаться с учетом мест­ ных факторов, таких, как масштабы десульфурации, условия поставки магния и возможность хранения его, организация работ на установке, экономическая эффективность и т. п.

Вместе с тем необходимо отметить, что, хотя выбор реагента оказывает влияние на конструкцию установ­ ки и условия ее работы (за исключением способа До­ нецкого политехнического института, который позво­ ляет осуществлять регулируемый процесс десульфура­ ции как слитковым, так и гранулированным магнием без

96

изменения конструкции установки), имеется целый ряд вопросов как конструктивных, так и технологических, являющихся общими для всех способов и играющих существенную роль в деле дальнейшего развития внедоменной десульфурации чугуна магнием. Значитель­ ная часть этих вопросов уже решена успешно при том или ином способе ввода магния и должна учитываться при сооружении новых установок. Рассмотрим более подробно основные из них:

1.Вопрос межфазных переходов серы в процессе десульфурации и возможность обратного перехода серы из шлака в чугун.

2.Вопрос общей планировки отделений для внедоменной десульфурации.

3.Методы дальнейшего повышения эффективности

использования магния в качестве десульфуратора. 4. Эффективность применения внедоменной десуль­

фурации.

Межфазные переходы серы при десульфурации чугуна исследовались В. И. Мачикиным и Е. И. Складановским на Донецком металлургическом заводе. Обычно считают, что образующийся твердый сульфид магния полностью переходит в шлак. Однако анализ проб шлака, отобранных из ковша до и после десуль­ фурации, показал, что увеличение серы в шлаке не­ значительно (табл. 11), и, как правило, в 2—3 раза ни­ же расчетного, полученного на основе приближенной оценки количества шлака, находящегося в ковше.

Балансовые плавки, проведенные на лабораторной установке, показали, что в шлак переходит 25—55% S от всей удаленной, остальная часть серы уносится с газообразными продуктами реакции в виде мелкой пыли (сернистые соединения H2S и SO2 в газе практи­ чески отсутствуют). Так, в пыли фракции до 1 мм со­ держание серы в отдельных случаях может доходить до 26%. В табл. 12 приведены данные о распределении

Таблица 11

Химический состав шлака до и после десульфурации чугуна магнием %,*

*В числителе — результаты анализа проб шлака до десульфурации чу­ гуна, в знаменателе — после.

Таблица 12

Распределение серы между фазами при десульфурации чугуна

98

Продолжение табл. 12

серы между фазами при десульфурации чугуна в про­ мышленных условиях.

Из приведенных данных видно, что и в реальных условиях десульфурации количество серы, уносимой с газами, может быть значительным. Объясняется это, в первую очередь, тем, что реакции десульфура­ ции чугуна магнием происходят на границе газ — жидкий металл в отличие от соды, извести, карбида кальция, где реакции идут на границе жидкость —

в жидкой фазе. При движении паров магния в чугуне образующиеся сульфиды магния находятся со сторо­ ны газовой фазы и, вследствие весьма малых размеров (как правило, меньше 1 мкм), распределяются по все­ му объему пузыря паров магния, образуя аэрозоль.

В случае, если пары магния усваиваются не пол­ ностью, и пузыри доходят до поверхности металла, то при их разрыве значительная часть сульфидов может быть вынесена из металла. На практике степень усвое­ ния магния обычно не удается получить выше 50—70% и вероятность выноса части сульфидов в виде дыма весьма высока, что и подтверждается приведенными