Новые представления о качестве чугуна

Категория:
Выплавка чугуна


Новые представления о качестве чугуна

Требования к качеству чугуна за последнее десятилетие значительно изменились. Прежде всего это связано с развитием и изменением структуры последующей ступени передела – сталеплавильного производства. Преобладающей в мировой практике является схема “доменная печь – конвертер”. Таким способом выплавляют более половины всей стали, а в некоторых странах (ФРГ, Япония) 70-80%, причем в этих странах отсутствует мартеновский процесс. В то же время в мировом производстве стали все еще сохраняется достаточно высокая доля мартеновской стали – 20
%. Поскольку конвертерный процесс выплавки стали является преобладающим, то и требования, предъявляемые к качеству чугуна, определяются в основном технологией этого процесса.

В последнее время некоторые требования к качеству чугуна (в частности, по содер-серы) пересматриваются сталеплавильщиками. В ряде случаев экономически оправданным становится выплавка чугуна с высоким содержанием серы (0,035-0,040%), но более Дешевого, с последующей его десульфурацией в сталеплавильном производстве перед заливкой, например в конвертер, причем степень десульфурации определяется маркой стали. По такому пути пошли металлурги фирмы “Тиссен” (ФРГ) на заводе в Швельгерне.

По этой же причине, а также из-за дефицита марганецсодержащего сырья для аглодоменного передела и более низкий степени его усвоения в доменной плавке, изменились т|5ебования к содержанию марганца в чугуне. Если 10-15 лет назад считали необходимым поддерживать для конвертерного производства его концентрацию в чугуне на уровне 0,6-1,0%, то в настоящее время в мировой практике наблюдается тенденция в ослаблении требований к повышенному содежанию марганца в чугуне и использованию чугуна с его естественным содержанием. Так, в конвертерном цехе ЧерМК с начала его пуска освоили технологию выплавки стали использованием назко-

марганцовистого чугуна (0,20-0,25% Мп). Внедрению технологии предшествовали комплексные исследования по оценке затрат в аглодоменном производстве при вводе в шихту марганецсодержащих добавок. В качестве такой добавки бьгла опробована бедная марганцевая руда с содержанием марганца около 20% Мп, которая рассматривалась как перспективное сырье для получения конвертерного чугуна с повышенным содержанием марганца. Выплавка чугуна с повышенным содержанием марганца (0,65% против обычных 0,22%) на агломерате, спеченном с участием бедной марганцевой руды, привела к ухудшению всех основных показателей доменного процесса. На каждые 0,1% повышения содержания марганца в чугуне снижение производительности печи составило 0,56% при увеличении расхода кокса на 3 кг/т чугуна. Также резко возросли колебания химического состава чугуна, особенно по содержанию серы и марганца.

Исследования показали, что по’сво’им свойствам агломерат, полученный с использованием маганцевой руды, мало пригоден для доменной плавки, а качество чугуна по изменению химического состава не удовлетворяет требованиям конвертерного производства. На основании полученных результатов пришли к выводу о необходимости разработки технологии и освоении выплавки конвертерной стали из низкомарганцовистого чугуна с предъявлением повышенных требований по его физическому нагреву при заливке в конвертер. Внедрение такой технологии позволило избежать больших издержек в аглодоменной производстве.

С целью сохранения физического тепла чугуна и своевременного обеспечения им мощных конвертеров впервые в отрасли для его транспортировки применили большегрузные передвижные миксеры вместимостью 600 т, что позволило уменьшить понижение температуры за время транспортировки вдвое. Кроме того, для удовлетворения требований сталеплавильщиков, разработали технологию, обеспечивающию повышенный физичееский нагрев чугуна на выпуске из печи (до 1500-1520 °С), что было достигнуто путем улучшения высокотемпературных свойств железорудного сырья, оптимизацией шлакового режима и параметров комбинированного дутья.

Различные требования предъявляют к содержанию кремния в чугуне для выплавки конвертерной стали. Для чугуна отечественных конвертеров этот предел составляет 0,5-0,8%, для зарубежных – 0,2-0,4% Si. При этом тенденция к снижению концентрации этого элемента в чугуне сохраняется, что обеспечивает возможность работы с небольшим количеством шлака в конвертере. Кроме того, снижение содержания кремния в чугуне сопровождается экономией кокса в доменной плавке и повышением производительности печи, что уменьшает затраты на выплавку чугуна и соответственно его себестоимость. На содержание кремния в чугуне можно влиять различными способами. Один из них – изменением параметров комбинированного дутья, влияющих на условия восстановления кремния. Механизм такого влияния рассмотрен в работе. При увеличении расхода природного газа и снижении теоретической температуры горения отмечалась тенденция к понижению содержания кремния в чугуне при постоянной или даже несколько возрастающей его температуре. О наличии прямой связи между содержанием кремния в чугуне и температурой фурменной зоны свидетельствуют результаты работы.

На состав чугуна и его постоянство влияет дутьевой режим. Недостаточное количество дутья и неравномерное его распределение по фурмам вызывает изменение кинетической энергии дутья. С увеличением кинетической энергии дутья содержание кремния в чугуне нелинейно уменьшается. С целью снижения содержания кремния в чугуне получает распространение вдувание в печь различных реагентов через фурмы. На заводе фирмы “Юзинор” в Дюнкирхене (Франция) для обескремнивания чугуна вдувают в печь наряду с угольной пылью оксид жилеза (15-30 кг/т чугуна). В результате содержание кремния в чугуне снизилось на 0,15%.

В Японии, на заводе фирмы “Кавасаки сэйтэцу” в Тибе, проводили опыты по вдуванию порошкообразного известняка и оксидов железа. Установлено, что эффективность применения известняка можно достичь только при высокой температуре чугуна (не ниже 1490 С). Подача известняка в количестве 8 кг/т чугуна привела к снижению содержания кремния на 0,1%. При вдувании оксидов железа в количестве 32 кг/т чугуна при его температуре 1450-1480 ° С концентрация кремния в чугуне снизилась на 0,15-0,20%. В Японии при вдувании смеси железного порошка и извести удалось снизить содержание кремния на 0,055%. На заводе фирмы “Кавасаки сэйтэцу” в Мидзусиме (Япония) с конца 1983 г. перешли на выплавку назкокремнистого чугуна. Для этого понизили теоретическую температуру горения у фурм и повысили основность и содержание магнезии в шлаке (путем повышения основности шихты и дополнительного ввода магнезиальных добавок). В августе 1984 г. содержание кремния в чугуне понизилось до 0,17%, а в среднем за 1 полугодие 1984 г. составило 0,22%.

Наиболее действенными факторами снижения содержания кремния в чугуне из рассмотренных выше являются шихтовые условия, распределение материалов в печи и теоретическая температура горения. В ряде случакв определяющими являются шихтовые условия (химическмй состав, прочностные и высокотемпературные свойства железорудных материалов, содержание золы в коксе и его расход, фракционный состав).

Повышение богатства железорудных материалов, уменьшение зольности кокса и его расхода привело к снижению поступления в печь кремнезема, что непосредственно влияет на переход кремния в чугун. При этом зольность кокса и количество поступающего в печь кремнезема с золой кокса может оказать преимущественное влияние на концентрацию кремния в чугуне, так как условия восстановления кремния из золы кокса более благоприятные, чем из шлака. Это объяснияют тем, что золе обеспечен наиболее тесный контакт углерода и оксида углерода с кремнеземом, который в меньшей мере связан с СаО из-за низкой основности золы кокса. В порах кокса меньше концентрация диоксида углерода. Средняя температура кокса вследствие его большей теплопроводности должна быть на одинаковом горизонте выше, чем температура шлака. По этой причине можно ожидать, что значительная часть кремния восстанавливается из золы кокса.

Значительное влияние на условия восстановления кремния оказывают высокотемпературные свойства железорудных материалов. При смещении границы начала расплавления вниз печи сокращается расстояние падения капель чугуна и уменьшается поглощение ими газообразного оксида кремния с последующим восстановлением по реакции SiO® + Счуг » Sqyr+ СОг. Прочностные свойства шихтовых материалов и их исходный фракционный состав наряду с другими факторами влияют на распределение материалов в печи. В ряде случая из-за невысокого качества сырья практически невозможно обеспечить выравнивание рудных нагрузок и температурного поля по радиусу печи и обеспечить оптимльное газораспределение как с точки зрения максимального использования тепловой и химической энергии газового потока, так и снижения содер

коемния в чугуне. Более равномерное распределение рудных нагрузок и темпе-жания рс ^^ п0 сечению печи сокращает расстояния подения капель чугуна в Vя ных кольцевых зонах (с низкой рудной и высокой температурой газового потока) от«идает условия для уменьшения перехода кремния в чугун.

ИСЕсли на содержание кремния в чугуне можно .воздействовать технологическими иемами, то содержание фосфора в чугуне удается снизить только путем соответствущего подбора шихты. Однако существует связь между содержанием кремния и фос-бора в чугуне: при низкой концентрации кремния чугун легче поддается дефосфорации ои внедоменной обработке перед поступлением в сталеплавильный цех. Тенденции в изменении качества чугуна можно проиллюстрировать на примере (Ъирмы “Тиссен” (ФРГ). С начала 70-х годов содержание фосфора, марганца и кремния в чугуне постепенно понижалось. Уменьшение содержания фосфора связано с завершением производства томасовского чугуна, а также прекращением использования в доменной шихте сталеплавильниых шлаков. До этого по требованию сталеплавильщиков содержание марганца в чугуне поддерживалось на уровне 0,7-0,8% за-счет использования марганцевой руды. Затем ее использование прекратили и в последнее время содержание марганца составляет ~ 0,20%. В Швельгерне содержание кремния в чугуне понизили до 0,25%.

На металлургических заводах ФРГ наметилась тенденция в уменьшении содержания остаточных злеметов. Например, содержание меди, мышьяка и цинка в настоящее время не превышает < 005%, снизилось также содержание хрома и никеля. Этого достигли за счет применения более чистой шихты и сокращением или выводом из шихты различных добавок, загрязненных примесями, в частности скрапа и окалины.

Таким образом, в настоящее время имеются возможности получения чугуна, отвечающего требованиям сталеплавильщиков. Затраты на получение такого полупродукта для сталеплавильного передела в ряде случаев ниже, чем на подготовку соответствую-. щего лома, поэтому в некоторых странах (таких как ФРГ,Япония), не имеющих больших ресурсов металлического лома, а также с учетом дороговизны его подготовки, отдают предпочтение чугуну, и его расход на выплавку стали практически не сокращается.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум