Внепечное рафинирование чугуна и стали
  4.1 Десульфурация чугуна магнием в чугуновозных ковшах

В ОДЧ в чугуновозных ковша, которые вводятся в эксплуатацию в последние годы, гранулированный магний вдувают в металл через погружаемые в расплав фурмы в потоке транспортирующего газа. В качестве транспортирующего газа обычно используют азот или воздух, значительно реже для вдувания магния в металл применяют аргон или природный газ. Разработанная Институтом черной металлургии им. З.И. Некрасова НАН Украины технология десульфурации металла в чугуновозных ковшах предусматривает вдувание гранулированного магния в чугун без добавок через фурмы с испарительными камерами (рис. 4.1).

Фурма с испарительной камерой для обработки чугуна гранулированным магнием без добавокВ последние годы на металлургических предприятиях России, Украины и Китая введены в эксплуатацию построенные по лицензиям зарубежных фирм ОДЧ, в которых чугун продувают смесью гранулированного магния и порошкообразной флюидизированной извести в соотношении 1:(3 – 5) через фурмы с постоянным сечением канала.

Требования различных предприятий к химическому составу применяемой при десульфурации чугуна флюидизированной извести представлены в табл. 4.1. Из приведенных данных видно, что этот материал отличается высоким содержанием оксида кальция, низким содержанием серы и малыми потерями при прокалке. В процессе помола известь обрабатывают силиконовым маслом. В результате такой обработки увеличивается текучесть порошка (угол естественного откоса не более 25о), уменьшается склонность извести к гидратации при взаимодействии с атмосферной влагой.

Рис. 4.1. Фурма с испарительной камерой для обработки чугуна гранулированным магнием без добавок: 1 – литая испарительная камера; 2 – несущая труба; 3 – канал; 4 – стальная арматура; 5 – фланец; 6 – огнеупорная обмазка

Освоение технологии десульфурации чугуна продувкой смесью гранулированного магния и порошкообразной извести требует дополнительных капитальных затрат, связанных с необходимостью строительства на предприятии участка подготовки флюидизированной извести. Кроме того, при использовании этого способа обработки увеличиваются затраты на десульфуратор, а также количество ковшевого шлака и потери чугуна с ним.

При этом эффективность десульфурации металла при продувке гранулированным магнием без добавок и смесью гранулированного магния и флюидизированной извести существенно не отличается.

В качестве примера на рис. 4.2а показаны приведенные фирмой «ESM II LP» (США) результаты обработки металла в 140-т чугуновозных ковшах продувкой смесью порошкообразной извести и гранулированного магния в соотношении (3,5 – 4):1 при массе обрабатываемого металла 80 – 100 т.

Результаты исследования представлены в виде зависимости между средними за время обработки значениями степени использования магния для десульфурации чугуна а () и содержания серы в металле ([]), численные значения которых рассчитывали по формулам (2.24) и (2.25). В ходе расчета предполагали, что сера удаляется из металла только в результате взаимодействия с магнием.

На рис. 4.2б показаны результаты обработки данных опытнопромышленного исследования десульфурации металла в 140-т чугуновозных ковшах в ОДЧ ОАО «Металлургический комбинат «Азовсталь». Магний инжектировали в чугун через фурмы с испарительными камерами со скоростью 5 – 6 кг/мин в потоке природного газа, расход которого изменялся в пределах 25 – 40 нм3/ч. В ходе исследования масса обрабатываемого металла изменялась от 55 до 97 т.

Зависимость степени использования магния для десульфурации чугуна от концентрации серы в металле при обработке в 140-т чугуновозных ковшах

Рис. 4.2. Зависимость степени использования магния для десульфурации чугуна от концентрации серы в металле при обработке в 140-т чугуновозных ковшах: а – продувка смесью гранулированного магния и флюидизированной извести; б – продувка гранулированным магнием без добавок

Анализ данных на рис. 4.2 показывает, что в ходе описанных выше исследований эффективность использования магния для десульфурации чугуна была практически одинаковой.

Данные рис. 4.2б были использованы при построении приведенной на рис. 4.3 диаграммы для определения удельного расхода магния на десульфурацию чугуна в чугуновозных ковшах. Нужно помнить, что полученные при помощи этой диаграммы значения удельных расходов десульфуратора следует рассматривать только лишь как оценочные. При обработке каждого отдельно взятого ковша эффективность десульфурации металла может меняться в зависимости от массы обрабатываемого чугуна, его температуры, количества и химического состава ковшевого шлака.

Диаграмма для определения удельного расхода магния на десульфурацию чугуна в 140-т чугуновозных ковшах

Рис. 4.3. Диаграмма для определения удельного расхода магния на десульфурацию чугуна в 140-т чугуновозных ковшах

Один из возможных вариантов расположения основного технологического оборудования ОДЧ продувкой гранулированным магнием без добавок показан на рис. 4.4.

ОДЧ представляет собой трехпролетное здание, в котором расположены пролет десульфурации и скачивания шлака, пролет замены шлаковых чаш, а также пролет бункеров и дозаторов с материалами для корректировки состава ковшевого шлака. В пролете десульфурации и скачивания шлака установлен подвесной кран грузоподъемностью 5 т, при помощи которого осуществляют операции транспортирования фурм, перегрузки гранулированного магния и подъемнотранспортные операции при выполнении ремонтных работ. К этому пролету примыкает пролет замены шлаковых чаш, в котором установлен мостовой кран грузоподъемностью 100/30 т.

В ОДЧ производительностью 4,0 – 4,5 млн. т в год обычно располагаются 3 поста десульфурации и скачивания шлака. В состав каждого из них входят устройства для ввода в расплав двух рабочих фурм, устройства для измерения температуры и отбора проб чугуна, модуль-дозатор гранулированного магния, подъемная крышка ковша, кантователь ковша, машина скачивания шлака, тележка перемещения шлаковой чаши и вытяжные бортовые отсосы отходящих газов.

Схема оборудования отделения десульфурации чугуна магнием в чугуновозных ковшах

Рис. 4.4. Схема оборудования отделения десульфурации чугуна магнием в чугуновозных ковшах: 1 – тележка перемещения шлаковой чаши; 2 – машина скачивания шлака; 3 – помещение пульта управления; 4 – модуль-дозатор гранулированного магния; 5 – трубопровод подачи магния; 6 – устройство для ввода фурм в расплав; 7 – фурма; 8 – бункер шлакообразующих добавок; 9 – патрубок для отвода отходящих газов; 10 – крышка ковша; 11 – кантователь ковша

Главной рабочей площадкой установки является перекрытие камеры десульфурации и скачивания шлака (отм. +7200 мм). На этой площадке расположены устройства для ввода фурм в расплав, помещения пультов управления, склад гранулированного магния и стенд для обслуживания фурм. Над пультами управления (отм. +11000 мм) расположена площадка, на которой установлены модули-дозаторы гранулированного магния, проложены системы электроснабжения, подачи транспортирующего газа и т.д.

Состав с чугуновозными ковшами подается из доменного цеха по железнодорожному пути, проложенному на отметке ±0 мм. После установки ковшей на позицию обработки в камере десульфурации чугуновозы фиксируют «башмаками», а тепловоз отъезжает от камеры на расстояние не менее 10 м.

Затем включают дымососы в системе аспирации, в каждом ковше проводят замер температуры чугуна и отбор пробы металла для химического анализа. Визуально контролируя состояние ковшевого шлака, оператор установки принимает решение о необходимости использования корректирующих добавок. После подачи необходимого количества шлакообразующих ковш накрывают крышкой.

Получив сведения о массе, химическом составе и температуре чугуна в каждом из ковшей, оператор установки вводит эти данные в АСУ, которая определяет необходимые для обработки расходы магния. После этого на одну из фурм поста десульфурации подают транспортирующий газ с расходом 160 нм3/ч, опускают ее в металл, понижают расход газа до 30 – 50 нм3/ч и начинают подачу магния.

После выдачи расчетного количества десульфуратора подачу магния прекращают. Фурму извлекают из ковша и поднимают в верхнее положение, после чего прекращают подачу газа на фурму.

После окончания продувки крышку ковша поднимают в верхнее положение. При помощи кантователя ковш наклоняют в сторону шлаковой чаши, в которую с максимально возможной полнотой удаляют ковшевой шлак. После скачивания шлака ковш возвращают в вертикальное положение, проводят замер температуры и отбор пробы чугуна для химического анализа. Если в каком-то из ковшей содержание серы в металле окажется выше требуемого, может быть проведена дополнительная продувка, после чего состав с чугуновозными ковшами отправляют в сталеплавильный цех.

В ОДЧ описанной выше конструкции ковши во время десульфурации и скачивания шлака располагаются на железнодорожных чугуновозах. Не менее распространенными являются ОДЧ, в которых операции десульфурации и скачивания шлака выполняются на отдельных стационарно установленных стендах.

В этом случае ОДЧ производительностью 4,0 – 4,5 млн. т в год представляет собой однопролетное здание, в котором установлены мостовые краны грузоподъемностью 180 т, выполняющие все операции по перестановке ковшей, замене фурм, а также грузоподъемные работы во время ремонтов.

В здании расположены два поста десульфурации, каждый из которых (рис. 4.5) имеет камеру десульфурации и подвижное самоходное перекрытие, которое перемещается по рельсам, проложенным по боковым стенкам камер десульфурации (отм. +4500 мм). Перекрытие имеет встроенный вытяжной зонт с газоходом и подъемную крышку ковша. Сверху на самоходном перекрытии смонтированы устройства для ввода в расплав двух рабочих фурм, измерения температуры и отбора проб чугуна. Модуль-дозатор гранулированного магния устанавливается на площадках устройства для ввода фурм в расплав.

Помещения пультов управления располагаются на отметке +6500 мм рядом с постами десульфурации.

Скачивание шлака выполняется на двух отдельных постах, расположенных рядом с камерами десульфурации. Каждый из них (рис. 4.6) включает стационарный кантователь ковша, стенд для установки шлаковых чаш, машину скачивания шлака и вытяжной зонт для удаления дымовых газов.

Состав с чугуновозными ковшами поступает из доменного цеха по одному из двух железнодорожных путей, проложенных на отметке ±0 мм. Мостовые краны снимают ковши с чугуновозов и устанавливают их на постановочные стенды в камерах десульфурации. После установки ковша на стенд самоходное перекрытие, перемещаясь по рельсам на отметке +4500 мм, накрывает камеру десульфурации. После этого включаются дымососы в системе аспирации, крышка ковша опускается в нижнее положение и начинается обработка чугуна магнием.

После получения требуемого содержания серы в чугуне крышку ковша поднимают в верхнее положение, а самоходное перекрытие перемещается, открывая камеру десульфурации. Мостовой кран снимает ковш с постановочного стенда и устанавливает его на стационарном кантователе одного из постов скачивания шлака. После включения дымососа ковш наклоняют в сторону шлаковой чаши, в которую с максимально возможной полнотой удаляют ковшевой шлак. После скачивания шлака ковш возвращают в вертикальное положение, мостовой кран снимает его с кантователя и устанавливает на железнодорожном чугуновозе.

Схема оборудования поста десульфурации при обработке чугуновозных ковшей на стационарном стенде в камере с подвижным самоходным перекрытием

Рис. 4.5. Схема оборудования поста десульфурации при обработке чугуновозных ковшей на стационарном стенде в камере с подвижным самоходным перекрытием: 1 – постановочный стенд; 2 – крышка ковша; 3 – помещение пульта управления; 4 – фурма; 5 – устройство для ввода фурм в расплав; 6 – модуль-дозатор гранулированного магния; 7 – подвижное самоходное перекрытие

Схема оборудования поста скачивания шлака

Рис. 4.6. Схема оборудования поста скачивания шлака: 1 – стационарный кантователь ковша; 2 – стенд для установки шлаковой чаши; 3 – машина скачивания шлака; 4 – вытяжной зонт для удаления дымовых газов

Несколько реже встречаются однопролетные ОДЧ, оборудованные мостовым краном грузоподъемностью 180 т, двумя самоходными чугуновозами с гидравлическими кантователями ковшей, одной камерой десульфурации и двумя постами скачивания шлака. Мостовой кран устанавливает ковши на самоходные чугуновозы, которые, перемещаясь по рельсам на отметке ±0 мм, последовательно транспортируют их в камеру десульфурации и к одному из постов скачивания шлака. После завершения всех технологических операций мостовой кран устанавливает ковши на железнодорожные чугуновозы.

  4.1 Десульфурация чугуна магнием в чугуновозных ковшах
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ