Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Ход плавки при скрап-рудном процессе

Если в состав завода входят доменный, мартеновский и прокатные цехи, то чугун поступает в мартеновский цех в жидком состоянии. Таким образом, в рассматриваемом случае количество чугуна, поступающего в мартеновский цех, зависит от производительности доменного цеха. При проектировании завода учитывают, что доменный цех должен давать для мартеновского определенное количество жидкого чугуна — обычно 55—70 % от массы шихты. Остальные 30—45 % металла шихты составляют отходы собственного производства (обрезь проката и др.) и лом, поступающий с близлежащих металлообрабатывающих предприятий.

Содержание углерода в металле при скрап-рудном процессе регулируют не увеличением или уменьшением расхода чугуна (как при скрап-процессе), а введением в завалку большего или меньшего количества железной руды. Обычно расход железной руды составляет 12—16 % от массы металлической шихты. Если при том же расходе чугуна расход руды в завалку увеличить, то содержание углерода по расплавлении уменьшится, и наоборот.

Чтобы получить по расплавлении шлак нужной основности, в состав шихты при скрап-рудном процессе, так же как и при скрап-процессе, вводят известняк.

Ход плавки при скрап-рудном процессе следующий. После осмотра и ремонта пода на него с помощью завалочных машин заваливают железную руду и известняк, после некоторого прогрева подают скрап. После того как скрап нагрелся, в печь заливают чугун. Жидкий чугун проходит через слой скрапа и взаимодействует с железной рудой. Начинается интенсивное шлакообразование. Примеси чугуна энергично реагируют с окислами железа руды:

  • 2Fe2O3 + 3[Si] = 3(SiO2) + 4Feж;
  • Fe2O3 + 3[Mn] = 3(MnO) + 2FeA;
  • 5Fe2O3 + 6[P] = 3(P2O5) + 10Fe;
  • 5Fe2O3 + 3[C] « 3СOгаз + 2Fe.

Шлак, при скрап-рудном процессе, образуется в очень большом количестве. Образующийся в результате окисления углерода оксид углерода вспенивает шлак и он начинает вытекать, "сбегать" из печи. Шлак, стекающий из печи во время плавления после заливки жидкого чугуна, называют "сбегающим" первичным шлаком. Состав этого шлака характеризуется низкой основностью и высоким содержанием FeO и MnО (если в чугуне содержится больше 1% Mn). Железистые шлаки и пониженная температура благоприятствуют дефосфорации. Фосфор в этих шлаках находится главным образом в виде (FeO)3P2O5.

Средний состав первичного сбегающего шлака следующий, %: SiO2 20-35; Al2О3 3-5; FeO 25-35; Fe2O3 3-5; СаО 12-20; MgO 5-9; MnO 15-35; P2O3 2-4.

Как видно из приведенных данных, содержание СаО в этом шлаке невелико, поскольку известняк еще не успел достаточно прогреться; процесс его разложения и всплывания образующейся СаО в шлак только начался.

Со сбегающим шлаком из печи удаляется значительное количество нежелательных окислов SiO2 и P2O3. К сожалению, вместе со шлаком уходит также большое количество окислов железа и марганца. Поэтому в тех случаях, когда в шихте мало серы и фосфора, сбегающий шлак стараются задержать в печи и уменьшить тем самым потери металла.

Количество сбегающего шлака составляет 8-10 % от массы металла (50—70 % от всего образующегося во время плавления шлака). Спуск шлака продолжается почти до полного расплавления шихты.

За период плавления полностью окисляется кремний, почти полностью марганец и большая часть углерода.

Описанные выше процессы завалки шихты, заливки чугуна и плавления протекают довольно медленно (около 70 % времени всей плавки скрап-рудного процесса), при этом расходуется значительное количество тепла топлива: до 80 % тепла, соответствующего общему расходу топлива на плавку. Для ускорения процесса плавления и окисления примесей вскоре после окончания заливки чугуна ванну начинают продувать кислородом.

Продувку ведут через водоохлаждаемые фурмы, опускаемые в отверстия в своде печи. Поскольку при продувке значительная часть примесей окисляется за счет вдуваемого кислорода, расход железной руды в завалку резко сокращают. При окислении железа и примесей за счет подаваемого через фурмы газообразного кислорода выделяется значительное количество тепла, сталь энергично перемешивается, в то же время часть примесей окисляется за счет горячего кислорода, содержащегося в воздухе, поступающем из регенераторов.

Продолжительность плавления при таком методе работы сокращается в два—три раза, соответственно уменьшается расход топлива. Обычно на продувку ванны во время плавления расходуют около 30 м3 кислорода на 1т стали. Приходится учитывать, что при продувке кислородом снижается выход металла как вследствие окисления железа, так и вследствие уменьшения расхода железной руды (часть железа руды восстанавливается и тем самым увеличивает выход металла).

Состав шлака, сформировавшегося к моменту расплавления и после него, оказывается почти таким же, как при скрап-процессе. Так получается несмотря на то, что при скрап-рудном процессе в печь загружают больше чугуна, а вместе с ним и больше кремния, марганца, фосфора и других элементов; объясняется это тем, что значительное количество образующихся оксидов SiO2. MnO, P2O5 уходит из печи со сбегающим первичным шлаком еще до полного расплавления металла.

Источник [2] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: мартеновское производство стали
Вернуться на главную: Черная металлургия