Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

ния железными трубами, а в окислительный период, ках правило, фурмами. Подготовка трубок и шлангов, включение и отключение кислорода производятся специально выделенным кислородчиком. Печь должна быть оборудована поворотной консолью, подвеской для опоры кислородной трубки и экраном для защиты сталевара от пламени. Ускорение плавления производится путем подрезки шихты нефутерованными трубками диаметром 12,7-19 мм, с помощью которых кислород подают к раскаленным кускам шихты для обрушения их в жидкий металл. Подрезка производится также для устранения подвисания шихты и подплавления крупных негабаритных кусков. Проведение подрезки шихты требует от сталевара особой внимательности: он должен следить за концом трубки и не допускать соприкосновения его с футеровкой печи, которая под воздействием струи кислорода быстро разрушается.

В практике были случаи прожигания кислородной трубкой стен и откосов насквозь. Подрезка, как правило, начинается после того, как расплавится примерно 85-907о шихты.

Такое ограничение начала подрезки связано с тем, что более раннее введение кислорода приводит к повышению угара металла, особенно хрома, вследствие непосредственного окисления струей кислорода. М. И. Зуев [63] сообщил средние данные по 147 плавкам стали 1Х18Н9Т, на которых кислород в процессе плавления вводили только в лужицу жидкого металла. К началу ввода кислорода на откосах печи оставалось нерасплавленной шихты всего 5-10%. В этом случае содержание хрома в шихте составило 11,85%, а в первой пробе после полного расплавления 11,10, т.е. угар не превышал 6,5%. При введении кислорода для подрезки в первой половине плавления угар хрома возрастал до 27%.

Таким образом, наибольший угар хрома получается при раннем начале подрезки кислородом задолго до конца плавления. Это подтверждается и данными заводов, на которых практиковалась ранняя подрезка шихты:

Начало применения кислорода после включения тока, мин.......... 50 65 75 100

Количество нерасилавленной ши.чты в пе-

65 52 46 25

Угар хрома за период расплавления, % , 2,5 1,5 0,6 0,3

Большое значение для снижения угара хрома в этот период имеет содержание углерода в металле. Установ-лено, что содержание углерода в металле по расплавле-нии, а следовательно, и в шихте определяет величину угара хрома за период плавления. Ранее этот момент не [учитывался и содержание углерода по расплавлении бы-

0,114

0,2i 0,J3 1С}, %

0,45

Рис. 24. Угар хрома за период плавления шихты в зависимости от содержания углерода в металле по расплавлении завалки (цифры у точек ~ число плавок)

/0,7 12,6 7,2 (CrlZ

Рис. 25. Угар хрома за период плавления ши.хты в зависимости, от содержания хрома и углерода в ией (цифр1.[ у точек - число плавок):

/ <0,25%С по расплавлении; 2 ->0,25% С по расплавлении

ло примерно 0,25% и, во всяком случае, рекомендовалось иметь не более 0,30%.

Зависимость угара хрома за период плавления шихты от содержания углерода в металле по расплавлении заваЛки представлена на рис. 24. По ере увеличения содержания углерода в металле по расплавлении в среднем с 0,09 до" 0,45% угар хрома резко уменьшается с 54,0 до 22%, т. е. примерно в 2,5 раза. Учитывая столь значительное влияние содержания углерода в шихте на величину угара хрома, была произведена обработка плавок с углеродом менее 0,25 и более 0,25%. Приведенная на рис. 25 зависимость подтверждает это положение, а также и то, что с увеличением содержания хрома в шихте повышается угар его за период плавления. В исследованных условиях минимальный угар хрома получен на плавках, в которых содержание его в шихте не превышало 12%. Таким образом, для обеспечения минимального угара хрома в период плавления необходимо:

1) шихтовать плавку по хрому в зависимости от конечного содержания углерода в готовом металле: чем оно должно быть ниже, тем меньше следует вводить хрома в состав шихты;

2) шихтовать плавку из расчета получения 0,40% С по расплавлении завалки;

3) вводить в состав шихты достаточное количество кремния, который, окисляясь во время плавления до Si02, разогревает ванну и этим снижает степень развития реакции окисления хрома;

4) поддерживать достаточную основность шлака в процессе плавления периодическими присадками извести и плавикового шпата. Основной шлак облегчает восстановление хрома из его окислов, высвобождая закись хрома из трудновосстановимых силикатов. Поддержание основного шлака в период плавления облегчает частичную дефосфорацию металла. По расплавлении шлак раскисляют крупкой или порошком кремнистых сплавов (примерно 5-10 кг/г): силикохрома или 45%-ного ферросилиция.

Продувка ванны кислородом

По окончании плавления начинается окислительный период плавки -продувка ванны кислородом. До начала продувки или одновременно с началом продувки производят подкачивание шлака на 50-70%- Продувку на--чинают через фурму при температуре металла не ниже 1580° С. Далее кислород вводят одновременно и через фурму и через трубки диаметром 19,7 мм, футерованные специальной массой или огнеупорами. Конец трубки погружают в металл на глубину 150-200 мм и постоянно перемещают ее по горизонтали в разных направлениях для предотвращения местного перегрева и повреждения футеровки печи. При нормальных условиях продувки и строгом соблюдении температурного режима футеровка ведет себя так же, как и при обычном окислении ванны рудой. Струя кислорода выходит из фурмы под давлением 0,7-0,9 Мн/м (7-9 ат), разгоняет шлак и, соприкасаясь с металлом, окисляет углерод и другие элементы ванны. При указанном давлении и нормальном составе кислорода (не менее 92% Ог) продувка длится 25- 40 мин. При падении давления до 0,3-0,7 Мн/м (3- 7 аг) эффективность продувки снижается. Ниже Цоказа-

на зависимость длительности продувки от давления кислорода (данные по 146 плавкам) [13]:

Давление кислорода при

Длительность иродувки, мин........

Таким образом, при увеличении давления поступающего в печь кислорода с 0,4 до 1,0 Мн/м (с 4 до 10 аг) длительность продувки уменьшается почти вдвое. На всех плавках количество удаленного в процессе продувки углерода примерно одинаково - около 0,20% (электропечь емкостью 20 г). Естественно, что при увеличении количества выжигаемого углерода до 0,30% и емкости печи до 40 г длительность продувки будет несколько больше.

Нельзя допускать очень бурного развития в печи пламени и всплесков металла. Это регулируется расходом кислорода.

Прямое окисление жидкого металла кислородом вносит изменения в процесс обезуглероживания. Химические реакции-при введении газообразного кислорода в расплавленный металл отличаются от реакций обычного процесса, проведенного с рудой.

При введении газообразного кислорода непосредственно в расплавленный металл реакции восстановления железной руды исключаются, а диффузия закиси железа из шлака в металл не требуется для начала окисления железа и примесей ванны. Поэтому реакции начинаются сразу с момента ввода кислорода в ванну. Естественно, в этих случаях отпадает надобность в расходе тепла на реакции восстановления железной руды и диффузию закиси железа в металл.

При продувке ванны кислородом реакции могут развиваться непосредственно между углеродом и кислородом или через стадию окисления железа до FeO и окисления углерода кислородом FeO. Как в том, так и в другом случае выгорание углерода идет с выделением тепла. Преобладание при прямом окислении ванны кислородом экзотермических реакций изменяет температурный режим ванны. Поэтому при продувке ванны кислородом обычно снижается или совсем прекращается подача в печь электроэнергии, что обеспечивает ее экономию.

п. я. Барздайн и В. П. Тунков [64] считают, что обезуглероживание металла на 0,01 % С путем введения в печь железной руды охлаждает ванну приблизительно на 2,2 град, в то время как окисление каждой 0,01% С газообразным кислородом, вдуваемым непосредственно в жидкий металл, повышает температуру его на 1,7 град. Это согласуется с данными, полученными другими исследователями [65]. Когда в жидкий металл начинают вдувать кислород, ванна еще относительно холодная, поэтому могут пойти сильно экзотермические реакции, к которым в первую очередь надо отнести реакцию выгорания кремния. На расплавление 1 г стали требуется теоретически 340 квт-ч; при обычном коэффициенте полезного действия в этот период 0,72 [66] фактически потребуется 340:0,72 = 472 квт-ч. Это эквивалентно 1,7 Мдж (408ккауг); 1кг Si, окисляясь за счет кислорода, выделяет 850:28 = 30,3 кдж (204:28 = 7,3 ккал); из этого видно, насколько эффективен процесс окисления кремния до SiO/ за счет вдуваемого кислорода. Средний расход кремния составляет около 10 кг/т. Следовательно, при сгорании этого количества кремния выделится около 303 кдж (73000 кал) или 18% всего тепла, требующегося для расплавления 1 г стали в электропечи.

При вводе кислорода в жидкий металл, кроме Кремния, окисляется и хром. При загорании углерода отбирается проба на полный химический анализ.

Изучение большого количества плавок показыйает, что повышенное содержание углерода в шихте не только не вызывает затруднений при продувке, но и при дЬ-"статочно большой скорости ввода кислорода даже не\ влечет за собой заметного увеличения угара хрома. Естественно, представляет интерес выяснить, каким образом сказывается увеличение содержания углерода в металле по расплавлении шихты на величине угара хрома за период продувки. Как следует из рис. 26 и 27, с увеличением содержания углерода в металле по расплавлении с 0,25-0,30 до 0,40% и соответствующим увеличением количества выгоревшего углерода с 0,20 до 0,35% величина угара хрома за период продувки, а также абсолютное количество выгоревшего хрома увеличиваются незначительно. Это согласуется с данными ряда исследователей [39,67-69]. Можно полагать [70], что при увеличении скорости ввода кислорода и эта разница исчезает. Таким образом, минимальная величина угара

хрома за период плавления получена при увеличении содержания углерода в шихте до 0,40%- Однако при этом несколько увеличивается угар хрома за период продувки. Тем не менее величина суммарного угара хрома за пе-

""I

i0,l5

0,21-0.25 0,31-0,35 [С], %

Рис. 26. Угар хрома за период продувки в зависимости от начального и конечного содержания углерода в этом периоде (цифры у точек - число плазок):

/ - <0,0i 2 ~ > 0,0

58 > 54

С в конце продувки; С в конце продувки

5Z

iOjO 016-0.20 0,26-0,30 >0,S5 KoMuvecmffo дтгтшеео углерода, %

Рнс. 27, Связь между количеством хрома и углерода, выгоревшими за период продувки (цифры у точек-число плавок):

; - <0,0

г - >- 0,0

с в конце продувки; С в конце продувки

I 44

(0,15 0,21-0,25 0,31-05 0,40 [С], %

Рис 28. Суммарный угар хрома за периоды плавления и продувки в зависимости от содержания углерода по расплавлении и в конце продувки (цифры у точек - число плавок):

/ <0,о8"/о С в конце продувки; 2->0,08% С в конце продувки

f0,W 0,16-0,20 0,26-0,30>0,35 Количество Вб/горевшего у ел ер ода,/и

Рис, 29, Суммарный угар хрома за периоды плавления и продувки в за; виснмостн от количества выгоревшего углерода н содержания его в конце продувки (цифры у точек - число плавок);

; <0,08% С в конце продувки; 2->0,08% С в конце продувки