ВНЕДОМЕННАЯ ДЕФОСФОРАЦИЯ ЧУГУНА

Для удаления из жидкого чугуна фос­фора используют обычно или смеси прокатной окалины (или железной руды) с известью и плавиковым шпа­том, или соду, или известь, вдуваемую в потоке кислорода.

При обработке смесями оксидов железа и извести идет реакция

2[Р] + ЗСаО + 5FeO = ЗСаО • Р₂О₅ + 5Fe.

При обработке содой реакция име­ет вид (рис. 6.7)

4[Р] + 5Na₂CO₃ = 5Na₂O • 2Р₂О₅ + 5С.

Рис. 6.7.Схема установки для дефосфора-ции чугуна содой с вдуванием и без вдува­ния порошка:

/ — чугуновозный ковш; 2—крышка; 3 — конвейер (подача реагентов без вдувания); 4— питатель; 5— бункер для соды; 6— бункер для окалины; 7— пнев-монагнетатель; 8— загрузочный бункер; 9— устрой­ство для отбора проб и измерения температуры; 10— устройство для подъема фурм; 11 — фурма для введения кислорода; 12— фурма для вдувания по­рошка; 13 — зонт для улавливания пыли; 14— ме­талл; 15— шлак

Опыт показал, что при наличии в чугуне кремния введение как оксидов железа, так и соды сопровождается энергичным его окислением:

[Si] + 2FeO = Si0₂ + 2Fe,

[Si] + Na₂CO₃ = Na₂O • SiO₂ + C,

[Si] + 2Na₂CO₃ = 2Na₂0 • SiO₂ + 2CO.

Процесс дефосфорации чугуна на­чинается лишь после удаления крем­ния. Поэтому во всех случаях опера­ции дефосфорации предшествует про­ведение обескремнивания.

В качестве примера организации технологии внедоменной дефосфора­ции жидкого чугуна приведем пример опыта завода в Поханге (Ю. Корея), на котором создан специальный стенд предварительной обработки чугуна (СПОЧ). В результате обеспечивается получение чугуна, содержащего менее 0,02 % Р.

Обескремнивание чугуна (менее 0,15 % Si) достигается на желобе до­менной печи в процессе выпуска чугу­на. В качестве флюсов при обработке на СПОЧ используют известь (в виде порошка, который подают через ин-жекционную фурму), плавиковый шпат и агломерированную руду (из бункеров) (рис. 6.8 и 6.9).

Рис. 6.8.Стадии процесса дефосфорации чугуна:

/—десиликонизация; Я—скачивание шлака; III— стенд предварительной обработки чугуна СПОЧ (де-фосфорация и десульфурация); IV— перелив в зали­вочный ковш; V— кислородный конвертер

Влияние на процесс дефосфорации содержания кремния и состава шлака показано на рис. 6.10 и 6.11.

При использовании дефосфориро-ванного чугуна удается получать в конвертере ультранизкофосфористую сталь, содержащую (на выпуске из конвертера) менее 0,003 % Р.

Рис. 6.9.Схема СПОЧ:

/, 2, 3 — расходные бункера (главные питатели) извести, руды и кокса соответственно; 4, 5— инжекционная и кисло­родная фурмы соответственно

Рис.6.10. Зависимость содержания [Р] после дефосфорации при /= 1250-1300 °С от начального содержания [Si] в чугуне при рас­ходе флюса 60—70 кг/т чугуна и началь­ном содержании [Р] =0,10-0,12 %

Рис. 6.11.Зависимость между (CaO)/(SiO₂) и показателем распределения фосфора при

температуре после дефосфорации 1250—1300°С

ОБЕСКРЕМНИВАНИЕ

В процессе внедоменного обескрем­нивания чугуна решаются следующие технологические задачи: 1) более эф­фективно используются реагенты, вводимые для десульфурации и дефос­форации; 2) обеспечивается последу­ющее ведение плавки в конвертере с минимальным количеством шлака («малошлаковая» или «бесшлаковая» технология).

Для удаления кремния обычно ис­пользуют обработку жидкого чугуна прокатной окалиной или какими-либо иными железорудными материалами, которые подают сверху или в желоб доменной печи, или в ковш. В процес­се обработки окисляются кремний и углерод:

[Si] + 2/3Fe₂O₃ = (SiO₂) + 4/3Fe,

ΔG^o_Si= -282377+ 49,11 T;

2[C] + 2/3Fe₂O₃ = 2CO + 4/3Fe,

ΔG^oс =262 074-253,12 Т.

Если давление в реакционной зоне заметно меняется и отличается от

0,1 МПа, то соотношение между ΔG^o_Si и ΔG^oс изменяется: ΔG = ΔG ° +

+ 4,575 Tig K_p. Для реакции окисления кремния Кр = 1 и ΔG = ΔG ° (в реакции газовая фаза не участвует и изменение давления значения не имеет). Для ре­акции же окисления углерода измене­ние давления имеет существенное зна­чение:

ΔGс= ΔG^oс=4.575Tlg(p²_co/(a²_co*a^2/3_FeO3))

Соответствующие расчеты пред­ставлены на рис. 6.12. При подаче реа­гентов не на поверхность, а в глубь ме­талла под давлением соотношение ско­ростей окисления кремния и углерода меняется (затрудняются условия удале­ния углерода): основная доля окисли­теля расходуется на окисление крем­ния. Кроме того, повышению скорости окисления кремния способствует барботаж металла при вдувании.

Барботаж ванны и интенсивное при этом ее перемешивание способ­ствуют начинающемуся после обес­кремнивания процессу окисления фосфора. Использование метода вду­вания реагента весьма эффективно при введении в глубь ванны порошко­образной соды; степень полезного ис­пользования вводимого натрия при этом приближается к 100 %.

Рис.6.12. Зависимость ΔG от температуры для реакции окисления углерода (1) и крем­ния (2)