Файл: Внедоменная десульфурация чугуна..pdf

чугуна этими десульфураторами и уделяется за ру­ бежом в настоящее время основное внимание.

Неплавящиеся десульфураторы при сливе чугуна перемешиваются с ним неудовлетворительно, поэтому, как правило, необходимо принимать специальные ме­ ры по обеспечению требуемого для десульфурации контакта металла с десульфуратором. Достигается это самыми различными путями. Для этой цели ис­ пользуют вращающиеся печи, качающиеся ковши, ви­ брирующие ковши, стационарные ковши с продувкой методом погружаемого копья или донной продув­ кой, перемешивающие устройства с мешалками раз­ личных типов, устанавливаемые на желобе, ковши с перемешивающими устройствами и др.

Большое распространение в зарубежной практике получили различные способы десульфурации чугуна известью, которая является легкодоступным и доста­ точно эффективным десульфуратором, хотя для полу­ чения удовлетворительных результатов десульфура­ ции к ней предъявляются жесткие требования по крупности помола и чистоте. Хорошие результаты об­ работки чугуна известью были получены В. Тренти­ ни [126].

В ряде стран Западной Европы широко применя­ ется десульфурация чугуна по способу Каллинга [105]. Особенно распространен этот способ в Швеции, где десульфурации подвергается практически весь чугун, идущий на производство качественных ста­ лей.

Большое распространение получил в Швеции также способ десульфурации, разработанный фирмой «Домнарветс Ернверк». Чугун обрабатывается во вра­ щающейся печи или в виброковше порошкообразной известью или карбидом кальция. Применение послед­ него в качестве десульфуратора обходится несколько дороже, чем извести, однако, при этом меньше охла­

34

ждается чугун; по металлургической эффективности же десульфурация во вращающейся печи и в вибро­ ковше дает почти одинаковые результаты. Преиму­ щество виброковшей состоит в большем удобстве обслуживания и транспортировки. При большой мас­ се выпускаемого металла удобнее использовать вра­ щающуюся печь, так как ее конструкция проще, кро­ ме того, ее можно приспособить для работы в непре­ рывном режиме.

На шведском заводе «Херренгс Грув АВЦ» рабо­ тает вращающаяся печь вместимостью 20 т, в которой обрабатывается чугун следующего состава, %: С —

4,2; Si 1,2; Мп 0,6; Р 0,02—0,025; S 0,08—0,12%.

Частота вращения печи — 35 об/мин, длительность обработки — 20 мин, состав десульфуратора — 1,2— 1,5% извести и 0,2—0,5% коксовой мелочи. В резуль­ тате такой обработки содержание серы в чугуне сни­ жается до 0,001%. На заводе десульфурируют весь выплавляемый чугун — 40 000 т в год. Стойкость футеровки печи — 1000 наливов, ее заменяют через каждые семь месяцев.

В институте ИРСИД [127] десульфурируют чу­ гун в специально сконструированном ковше. Он футе­ рован силикатноглиноземистым кирпичом с толщиной кладки у стенок 0,15 м и у днища — 0,2 м, оборудован 4—6соплами для продувки. Обработке в таких ковшах подвергается, в основном, томасовский чугун следую­ щего состава, %: Si 0,18—1,20; С 2,7—3,5; S 0,03— 0,250. Температура обработки — 1205—1285° С. Из­ весть, применяемая для продувки, просеивается через сита с ячейками 0,0005 или 0,001 м, она хорошо обож­ жена. Расход извести на десульфурацию составляет 12 кг/т чугуна. В качестве газа-носителя использует­ ся азот, расход которого составляет 3 м3/мин, концен­ трация извести в дутье составляет около 9 кг/м3, длительность продувки — 5 мин.

Авторами работы [127] не были преодолены труд­

На устранение этих трудностей были направлены исследования немецких металлургов в Дортмунде [961. Они использовали вместо азота сжатый воздух, увеличив в нем концентрацию извести. Для вдувания десульфуратора ими была применена специальная неохлаждаемая фурма погружения длиной 2,5 м, защищенная огнеупорной футеровкой. Входные от­ верстия в фурме для поступления воздуха с реагентом располагались под углом 180° друг к другу, благодаря чему фурма не вибрировала при продувке. Для пре­ дотвращения образования густых известковистых шла­ ков и снижения потерь металла к извести добавляли соду. Десульфуратор смешивался с газом-носителем в специальном барабане-смесителе, в который загру­ жали известь (97% фракции 0,00009 м и 3% фракции

0,000053 м) и соду (фракции 0,002 м). С помощью

такого способа смешения удавалось довести расход газа-носителя до 0,003—0,004 м3/кг десульфуратора. Из всех опробованных добавок — плавикового шпата, угля и других наилучшей с технологической точки зрения зарекомендовала себя сода, применение кото­ рой позволило снизить потери металла до 1 % (табл. 3).

Опытами установлено, что величина потерь чугу­ на при продувке определяется расходом десульфурато­ ра. Так, например, при расходе десульфуратора 8,5 кг/т (смесь извести с содой) потери чугуна состав­ ляют 1%, при повышении расхода смеси до 22 кг/т потери возрастают до 2,2%. Это говорит о том, что по­ тери все же довольно велики.

По опыту института ИРСИД на заводе «Зальцгиттер» после получения обнадеживающих результа­ тов десульфурации в ковшах вместимостью 5 т была

36

Таблица З

50-тонных ковшах. Технологическая схема установ­ ки показана на рис. 4. Результаты десульфурации были высокими. При начальном содержании серы в чу­

ег'"'

СжатыііА- Воздух

Азот А-

37

I

соды) 20 кг/т чугуна конечное содержание серы сни­ жалось до 0,01%. Результаты опытов в зависимости от расхода десульфуратора показаны на рис. 5.

кислых шлаках позволила достигнуть повышения производительности на 20% при снижении расхода кокса на 5%.

Большое распространение за рубежом получили способы десульфурации чугуна в вибрационных ков­ шах. Метод удаления се­ ры из жидкого металла во

с сосудом, наполненным водой, вместимостью 308 л была сооружена вибрирующая установка вместимос­ тью 3 т. Опыты по обессериванию передельного и ли­ тейного чугунов показали, что при частоте вращения ковша 70 об/мин и при эксцентриситете вращающегося

38

поддона 0,061 м за 31 мин удалось присадкой 1,5— 2,3% (по массе) извести и 0,6—1,0% коксика понизить содержание серы в чугуне на 95% (от 0,078 до 0,003). Увеличение эксцентриситета вращения до 0,079 м и ввод в ковш 0,08% (по массе) соды вместе с 1,6% извести и 0,8% коксика позволили через 20 мин получить чугун, содержащий 0,004% S (при частоте вращения 60 об/мин).

Схематически вибрационный ковш изображен на рис. 6. Ковш 5 подвешивается на трех цапфах 6. Рама 2 крепится на трех стойках 7, имеющих кривошипы, которые приводятся в движение электромотором 1. Число оборотов, как правило, регулируется. Вибра­ ционный ковш накрыт крышкой для сохранения тре­ буемой атмосферы, предотвращения выплесков ме­ талла и остывания его. Через отверстие 3 металл сли­ вается из ковша, в то время как шлак задерживается в ковше и сливается после удаления обработанного металла через загрузочное отверстие 4. В результате вибрации ковша на поверхности находящегося в нем металла образуются волны, подобные тем, которые можно наблюдать, взбалтывая стакан с жидкостью, не вращая его вокруг оси. Ковш описывает круго­ образные движения вокруг вертикальной оси, но не вращается вокруг нее. Возникающая в результа­ те такого движения зыбь на поверхности металла позволяет достигать хорошего перемешивания ме­ талла с десульфуратором. В этих условиях реакции, для протекания которых требуется в спокойном со­ стоянии несколько чіхсов, могут протекать за несколько минут. По данным.[121], в результате 6-минутной об­ работки 2,1 т чугуна карбидом кальция (0,7—0,8% от массы чугуна) в трехтонном вибрационном ковше Каллинга с основной футеровкой содержание серы в чугуне понижается с 0,14 до 0,01% (степень десуль­ фурации 93%).

39

Наличие эффекта обессеривания установлено при применении вибрирующего ковша даже в том случае, когда обрабатывался марганцовистый чугун без по­ дачи десульфураюра. Так, после обработки в вибри­ рующем ковше в течение 5,5 мин чугуна, содержащего

3,45% С; 2,88% Si; 0,76% Мп и 0,129% S, содержание углерода в нем снизилось до 3,42%, кремния—до

2,82, марганца—до 0,67, а серы —до 0,086 [83].

Фирмой «Демаг» разработан комбинированный метод вибрации ковша. Основой метода является соз­ дание центробежных волн, обеспечивающих совершен­ ное перемешивание жидкого чугуна с реагентом так, чтобы свежие порции непрерывно приходили в кон­ такт с частицами реагента, что обеспечивает быструю обработку чугуна с высокой эффективностью. Обла­ дая тремя степенями свободы, ковш описывает кру­ говое движение на трех эксцентриках. Вращение жидкого металла вокруг вертикальной оси ковша вызывает беспорядочное образование волн. В том слу­ чае, если скорость гребня волны больше скорости вра­ щения ванны, происходит эффективное покрытие поверхности реагентов жидким металлом, что сущест­ венно ускоряет реакции.

Фирма «Хирт Фаундри» с помощью десульфура­ ции чугуна в виброковше получает чугун для отливки изложниц следующего состава, %: С 3,0—3,6; Si — 1,5; Мп 0,65; Р 0,2; S 0,008—0,013. С момента введе­ ния установки в строй обработано более 10 000 т чугуна в ковше с номинальной вместимостью 22 т. Ковш, применяемый на заводах этой фирмы, укреплен в верхней части рамы, изготовленной в виде конуса, которая опирается на карданное соединение. Вся конструкция установлена на поворотном круге, при­ водимом во вращательное движение электродвигате­ лем. Комбинация карданного соединения с поворот­ ным кругом обеспечивает вращение ковша во

40

всех направлениях — ковш медленно оборачивается 'вокруг своей оси на вращающейся платформе и пере­ мещается по роликовой раме. Наружный диаметр вибратора меньше внутреннего диаметра роликовой рамы на 0,12 м. Ковш перемещается относительно роликовой рамы с частотой вращения 23 оборота на каждый оборот ковша вокруг своей оси. Оптималь­

как и роликовой рамы, противоположно направлению вращения ковша.

При введении в ковш 150 кг извести и 15 кг брике­ тированной соды в течение 10 мин из чугуна удаляет­ ся 85—90% S, содержание ее в чугуне снижается с 0,08 до 0,008%. Охлаждение чугуна во время обра­ ботки в вибрационном ковше не представляет труд­ ности ввиду малой ее продолжительности [134]. Ра­ бочий слой футеровки выдерживает 550 циклов обра­ ботки.

На некоторых заводах Западной Европы чугун десульфурируют в 60-тонных виброковшах с хороши­ ми результатами. Установлено, что виброковш при­ годен не только для стационарной обработки чугуна, но и для его транспортировки. Поэтому на некоторых заводах чугун выпускают прямо в установленный на виброраму виброковш и десульфурируют на пути к миксеру. После обработки в течение 10 мин чугун без значительных потерь температуры заливают в мик­ сер, а шлак остается в ковше, так как при сливе ме­ талла применяется затвор сифонного типа. На других заводах десульфурация производится между миксе­ ром и конвертером. Например, в кислородно-кон­ вертерном цехе завода «Явата» (Япония) половина передельного чугуна обрабатывается карбидом каль­ ция в количестве 0,5 кг/т чугуна в виброковше вмес­ тимостью 30 т, при этом содержание серы в чугуне

41