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

Конструкции САНД

К настоящему времени предложено множество различных вариантов конструкций САНД и технологий выплавки в них стали. Можно дать следующую условную классификацию непрерывных сталеплавильных процессов.

1. По организации процесса: 1) многостадийные (с разделением операции на стадии), при этом в каждой емкости или части агрегата САНД проводится одна или несколько технологических операций: дефосфорация, десульфурация, раскисление и т.п.; 2) одностадийные, когда все операции удаления примесей и превращения чугуна в сталь протекают одновременно или почти одновременно.

2. По конструкции агрегата САНД: 1) операция проводится на поду, при этом газообразные и твердые реагенты (кислород, флюсы, руды и т.п.) поступают в так называемые подовые, желобные реакторы; 2) операция проводится таким образом, что сталь, шлак, добавочные материалы находятся во взвешенном, распыленном каплеобразном состоянии (так называемые струйные реакторы).

3. По организации технологии: 1) движение шлака и металла происходит в одном направлении; 2) шлак и сталь двигаются относительно друг друга по принципу противотока (рис. 1). Примером одностадийного непрерывного сталеплавильного процесса может служить схема, разработанная Британским научно-исследовательским институтом черной металлургии BISRA. В процессе BISRA падающую струю чугуна окружает кольцевая струя кислорода, которая разбивает чугун на капельки диаметром 1-2 мм. Поверхность контакта между чугуном и кислородом оказывается громадной и выгорание примесей происходит мгновенно. Процесс обработки чугуна в струе называют струйным, рафинированием.

САНД
Рисунок 1. Технологическая схема САНД конструкции МИСиС:
а - принцип прямотока; б - принцип противотока; 1 - чугун; 2 - ввод шлакообразующих смесей; 3 - спуск шлака; 4 - выпуск чугуна

Схема процесса представлена на рис. 2. Падающая вниз струя чугуна, непрерывно поступающая в установку, обрабатывается тонкоизмельченными флюсами и кислородом, капельки рафинированного чугуна и шлака падают в приемный ковш, металл собирается внизу под пенящимся шлаком, отстаивается и непрерывно выпускается в ковш для последующей разливки. Последующие капельки чугуна должны проходить через этот шлаковый слой, дополнительно рафинирующий металл. Отработанный шлак непрерывно стекает в шлаковую чашу. Капельки чугуна в процессе рафинирования окисляются:

  • в зоне распиливания струи чугуна;
  • при свободном падении капель в окислительной атмосфере;
  • при прохождении через слой вспененного шлака;
  • в ковше.

Опыты показали, что при температуре чугуна 1500-1600 °С и диаметре капли чугуна 2-3 мм скорость обезуглероживания превышает 3 % С/с: при раздроблении капель до размеров менее 3 мм степень десульфурации превышает 50 %.

САНД струйного типа
Рисунок 2. Слева - установка САНД струйного типа для непрерывного рафинирования жидкого чугуна института BISRA:
1 - промежуточное устройство; 2 - чугун; 3 - кислород; 4 - известь; 5 - реакционная камера; 6 - отходящие газы; 7 - шлак; 8 - отстойник; 9 - сталь; 10 - шиберный затвор; 11 - ковш для МНЛЗ
Справа - схема установки САНД для непрерывного рафинирования конструкции IRSID

Достоинством процесса струйного рафинирования является то обстоятельство, что основные реакции здесь протекают в условиях отсутствия контакта чугуна с огнеупорной футеровкой. Однако условия эксплуатации футеровки приемного ковша (отстойника) сложны, так как происходит взаимодействие футеровки с высокоактивным окислительным шлаком. Трудной задачей является также разработка технологии, при которой спускаемый из агрегата шлак содержит минимальное количество оксидов и, следовательно, обеспечивается максимальный выход годного чугуна. Эти недостатки не позволили внедрить предложенный процесс в металлургическую промышленность.

В большинстве предложенных конструкций САНД предусмотрена возможность организации ведения плавки на поду. Широкую известность получила конструкция САНД, разработанная французским институтом черной металлургии IRSID. Агрегат состоит (рис. 3) из трех частей: реакционной камеры 1, отстойника 3 и камеры доводки 5. Чугун непрерывной струей поступает в камеру по желобу. Одновременно при помощи водоохлаждаемого устройства (фурмы) 2 в камеру непрерывно подается кислород с молотой известью. Реакционная камера содержит небольшое количество жидкого чугуна и слой металло-шлако-газовой эмульсии. Под действием подъемной силы пузырей газа эта эмульсия поднимается и перетекает в отстойник, где шлак отделяется от чугуна. Шлак стекает через отверстие 4, а чугун сифоном передается в камеру доводки, где подвергается раскислению и доводке по составу.

Конструкция установки предусматривала возможность устройства желоба, по которому шлак из второй камеры (отстойника) мог бы перетекать в первую камеру для повышения степени использования шлакообразующих и уменьшения потерь железа с уходящим шлаком.

В 1971-1976 гг. проводили испытания САНД конструкции МИСиС. Установка включала четыре ванны, соединенные последовательно (рис. 1). В первых трех осуществлялось рафинирование чугуна вдуванием газообразного кислорода через верхние фурмы, а в последней - регулирование содержания углерода и раскисление. Вместимость каждой ванны составляла 0,86 м3 при глубине расплава 600 м и массе 6 т. Производительность этого опытно-промышленного агрегата САНД достигала 21 т/ч, степень удаления серы 21 %, фосфора 93 %.

Окончательные выводы о показателях работы агрегатов САНД такого типа в промышленных условиях и, соответственно, о перспективах внедрения сделать пока трудно.

Источник [2] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Невакуумная выплавка специальных сплавов
Вернуться на главную: Черная металлургия