UA127954C2 - Спосіб позапічної обробки чавуну вдуванням диспергованого магнію - Google Patents

Abstract

Винахід належить до чорної металургії. Спосіб позапічної обробки чавуну, який включає вдування в об'єм розплаву диспергованого магнію в газопорошковому струмені через щонайменше одне сопло зануреної фурми, яка обертається, причому диспергований магній вдувають з частинками 0,2-1,6 мм на глибину 0,5-4,5 м, при концентрації магнію в газоносії 6-50 кг/м3, зі швидкістю газопорошкового струменя на зрізі фурми 70-110 м/с і періодом обертання односоплової фурми Тод.=1,5-6,7 с, який дорівнює тривалості спливання в розплаві бульбашок суміші пари магнію з газоносієм. Технічний результат: забезпечення стійкого технологічного (без виплесків) введення диспергованого магнію, скорочення циклу обробки, підвищення ефективності використання магнію, підвищення надійності і довговічності роботи обладнання, поліпшення якості чавуну.

Description

Винахід належить до галузі чорної металургії, зокрема до способів позапічної обробки рідкого чавуну в ковшах вдуванням диспергованого магнію з метою десульфурації.

Відомий спосіб позапічної обробки чавуну диспергованим магнієм у доменних ковшах (А.С.

СРСР Мо 386567, МПК С21С1/02, опубл. 1969 р.), що включає вдування в чавун в струмені газоносію порошкового магнію через фурму, що занурюється, в метал з випарною камерою з інтенсивністю продувки 2,0-4,5 г магнію на тонну чавуну в секунду і швидкості вдування 15-30 м/с.

До недоліків відомого способу слід віднести те, що при обробці ковшів з глибиною рідкої ванни більше 2,4 м в фурмах з випарними камерами через підвищений тиск не створюються необхідні умови для випаровування магнію. Надходження в розплав рідкого магнію замість пароподібного погіршує умови його розподілу в об'ємі металевої ванни, що не тільки негативно позначається на засвоєнні реагенту, а й підвищує бурхливість процесу, через що потрібно знижувати налив чавуну в ківш, а також знижувати інтенсивність подачі магнію, що призводить до збільшення циклу обробки.

Найбільш близьким за технічною суттю та результату, що досягається, є спосіб десульфурації чавуну диспергованим магнієм у заливальному ковші (патент України Мо 104946,

МПК С21С1/02, С21С7/072, С21С7/064, В220 1/00 опубл. 25.03.2014), який включає вдування в об'єм розплаву диспергованого магнію в газопорошковому струмені через сопло занурювальної фурми, що обертається.

У відомому способі вдування диспергованого магнію здійснюють з питомою інтенсивністю 0,08-0,010 кг/хв. на тонну чавуну при витратах нейтрального газу 0,010-0,012 м/хв. зі швидкістю обертання заглибної фурми 80-150 об./хв.

Відомий спосіб має наступні недоліки.

При великих швидкостях (частотах) обертання занурювальної фурми (800-150 об/хв.) відбувається зростання об'єму бульбашок суміші парів магнію з газоносієм через суміщення потоків, що послідовно надходять в розплав, магнію і газоносія. Це призводить до виникнення канальних порожнин в обсязі рідкої ванни, в результаті чого підвищується бурхливість обробки.

При цьому, значна частина магнію не засвоюючись, виноситься на поверхню ванни, що призводить до зниження показників процесу десульфурації і якості чавуну (зменшується

Зо кількість залишкового магнію в чавуні).

Зазначений недолік пов'язаний з тим, що період обертання фурми неузгоджений з тривалістю спливання в розплаві бульбашок суміші магнію з газоносієм. Так, при обробці чавуну в 150-320 т ковшах, тривалість спливання бульбашок суміші магнію з газоносієм становить 3-6 с, а період обертання фурми з двома соплами становить 0,4-0,75 с. Зазначена неузгодженість призводить до групування бульбашок суміші магнію і газоносія, що послідовно надходять в розплав, порушення рівномірності розподілу парів магнію в об'ємі чавуну, обмеження зон контакту парів магнію з компонентами чавуну, що вимагає зниження інтенсивності подачі магнію, зменшення наливу чавуну в ківш, а це, в свою чергу, призводить до збільшення циклу обробки, зниження продуктивності установки, а також зниження стійкості футеровки фурм.

Надійність реалізації способів десульфурації чавуну диспергованим магнієм в значній мірі визначається величиною швидкості вдування газопорошкової суміші в розплав, яка залежить не тільки від витрат газу і питомої інтенсивності подачі магнію, а й від величини частинок диспергованого магнію, що вдувається, внутрішнього діаметра сопел фурми, співвідношення газ/тверде і опору інжекційної системи, особливо в умовах використання фурм з соплами, спрямованими під кутом 90". У відомому способі не наводяться необхідні швидкості вдування газопорошкової суміші в розплав, а також умови, що визначають її величину, тому фактично реалізовані швидкості вдування газопорошкової суміші можуть не забезпечувати введення диспергованого магнію в розплав без заварювання сопел фурм. При цьому також можливе утворення парогазових порожнин, у розплаві, що призводить до бурхливого перебігу обробки.

В основу винаходу поставлена задача інтенсифікації процесу позапічної обробки чавуну вдуванням диспергованого магнію зануреними фурмами, які обертаються, за рахунок узгодження періоду обертання фурм з тривалістю спливання парогазової суміші магнію з газоносієм, що виключає можливість суміщення послідовно потоків магнію і газоносія, що надходять в розплав, забезпечуючи рівномірний розподіл парів магнію в об'ємі чавуну, дозволяє збільшити зони контакту парів магнію з компонентами чавуну, створює більш сприятливі умови для розчинення магнію в розплаві, виключає утворення парогазових порожнин, що утворюються при інжекції, і забезпечує спокійний хід обробки. При цьому підвищується ефективність використання магнію і поліпшуються показники процесу десульфурації.

Задача вирішується тим, що в способі позапічної обробки чавуну вдуванням диспергованого магнію, який включає вдування в об'єм розплаву диспергованого магнію в газопорошковому струмені через щонайменше одне сопло зануреної фурми, яка обертається, згідно з винаходом, вдування диспергованого магнію з частинками 0,2-1,6 мм здійснюють на задану глибину 0,5-4,5 м з концентрацією магнію в газоносії в зоні вдування 6-50 кг/м" при швидкості газопорошкового струменя на зрізі фурми 70-110 м/с і з періодом обертання фурми 1,5-6,7 с. При цьому період обертання односопловоїНфурми дорівнює тривалості спливання в розплаві бульбашок суміші магнію з газоносієм і визначається із співвідношення: оон, 5

Рт її Рр оонфірт т рр) де Не - глибина занурення сопел фурми в чавун, м; рт, рр - щільності відповідно металу і газу в бульбашці, кг/м; б - поверхневий натяг, Н/м; 9 - прискорення вільнопадаючого тіла, м/с.

Період обертання фурми визначають залежно від кількості сопел зі співвідношення:

Тоб. У Год.хпс, де п - кількість сопел, шт.

Технічним результатом запропонованого способу є: - інтенсифікація процесу десульфурації, скорочення циклу обробки та підвищення наповнення ковшів чавуном за рахунок введення парогазових струменів у чавун без їх групування у об'ємі розплаву; - поліпшення показників процесу десульфурації за рахунок зниження втрат магнію, що виноситься через порожнини, які утворюються при продувці на поверхню ванни; - підвищення якості чавуну за рахунок забезпечення ефективного засвоєння магнію розплавом і збільшення кількості залишкового магнію в чавуні; - підвищення ефективності реакції взаємодії магнію з сіркою за рахунок кращого диспергування парогазових струменів, що витікають з сопел фурми й збільшення зони їх розсіювання; - забезпечення стабільної та надійної роботи інжекційної системи установок десульфурації

Зо чавуну при реалізації процесу в ковшах різного типорозміру при широкому діапазоні вихідних умов обробки за рахунок проникнення частинок магнію газопорошкового струменю в розплав зі швидкістю, що гарантовано забезпечує подолання опору інжекційної системи та феростатичного тиску при зануреній в розплав фурмі і виключає потрапляння розплаву в сопла фурми.

Використання диспергованого магнію з частинками менше 0,2 мм недоцільно, так як магній з таким розміром частинок вже належить до вибухонебезпечної категорії і його застосування вимагає спеціальних заходів щодо забезпечення техніки безпеки.

Застосування диспергованого магнію з частинками більше 1,6 мм недоцільно, так як вимагає підвищеного тиску і витрат газоносія, призводить до збільшення розмірів бульбашок, що утворюються, в результаті чого збільшується бурхливість процесу вдування і погіршуються умови протікання реакції десульфурації.

При глибині введення магнію в розплав менше 0,5 м знижується ефективність його засвоєння розплавом, утворюються порожнини, які продуваються навіть при використанні дрібного магнію з частинками 0,2 мм.

Необхідність введення магнію в розплав на глибину більше 4,5 м в промисловій практиці відсутня.

При концентрації магнію в газоносії в зоні вдування менше б кг/м? зростає тривалість обробки, збільшуються втрати тепла розплавом, погіршується якість чавуну, а також знижуються стійкість фурм і показники ефективності обробки.

При концентрації магнію в газоносії в зоні вдування більше 50 кг/м" порушується стабільність роботи інжекційної системи і не гарантується впровадження диспергованого магнію вглиб розплаву, виникає загроза закупорки каналу і заварювання сопел фурм.

Вдування частинок магнію зі швидкістю менше 70 м/с в умовах використання диспергованого магнію з розміром частинок на верхній обумовленій межі - 1,6 мм, великій глибині занурення фурм в розплав - 4,5 м і великої концентрації магнію в газоносії в зоні вдування - 50 кг/м не забезпечує подолання опору інжекційної системи та феростатичного тиску і не виключає потрапляння розплаву всередину сопел фурми, що призводить до їх заварювання.

Вдування частинок магнію зі швидкістю понад 110 м/с нераціонально, так як вимагає підвищеного тиску і витрат газоносія і призводить до збільшення бурхливості процесу вдування.

Відповідно до пропонованого способу період обертання фурми повинен знаходитись в межах 1,5-6,7 с, помноженим на кількість сопел фурми, і визначається з урахуванням тривалості спливання парогазової суміші магнію з газоносієм. Відхилення в більшу або меншу сторону від розрахункової величини періоду обертання фурми призводить до поєднання потоків парогазових сумішей, що утворюються з порцій магнію і газоносія, що послідовно надходять в розплав.

Необхідність вдування диспергованого магнію з періодом обертання фурм менше 1,5 с при зануренні фурм в розплав на глибину 0,5 м розрахунком тривалості спливання в розплаві бульбашок суміші магнію з газоносія не підтверджується. Також розрахунком тривалості спливання в розплаві бульбашок суміші магнію з газоносія не підтверджується необхідність вдування диспергованого магнію з періодом обертання фурм більш 6,7 с, помноженим на кількість сопел фурми, при зануренні фурм в розплав на глибину більше 4,5 м.

Спосіб позапічної обробки чавуну вдуванням диспергованого магнію здійснюється таким чином.

Включають систему аспірації, у ківш з чавуном завантажують матеріал, який корегує вміст шлаку, на ківш опускають кришку, подають під кришку нейтральний газ, який корегує вміст газової атмосфери над розплавом, опускають фурмений пристрій вниз і розташовують торець фурми над поверхнею розплаву чавуну. Після цього відкривають подачу на фурму транспортуючого газу з необхідною початковою витратою і одночасно занурюють фурму на задану глибину в межах 0,5-4,5 м, включають механізм обертання фурменого пристрою з початкових мінімальним періодом обертання. Вмикають привід фіксатора фурми і затискують фурмений пристрій. Плавно збільшують період обертання фурменого пристрою до заданого рівня в межах 1,5-6,7 с для односоплової фурми, або до (1,5-6,7)п для фурми з п-соплами.

Вмикають роторний живильник бункера-дозатора магнію і диспергований магній з розміром частинок в межах 0,2-1,6 мм подається в розплав чавуну з встановленою мінімальною

Зо інтенсивністю (в межах 2-4 кг/хв). Інтенсивність подачі магнію плавно збільшують до оптимальної, при цьому корегують витрати газоносія до виходу на задані величини концентрації магнію в газоносії в зоні вдування в межах 6-50 кг/м3 та швидкості газового струменя в межах 700-110 м/с.

Після введення необхідної кількості реагенту його витрати плавно зменшують до нуля, вимикають механізм обертання фурменого пристрою, відкривають фіксатор фурми, після чого фурмений пристрій витягають з розплаву в початкове положення, а транспортуючий газ перекривають. Після цього виконують завершальні операції процесу обробки, у т.ч. піднімають кришку ковша, перекривають газ, який подавали для коригування газової атмосфери над розплавом. Потім машиною скачування шлаку видаляють високосірчистий шлак у шлакову чашу. Процес обробки завершується відбором проб чавуну і відключенням системи аспірації, після чого ківш з чавуном відправляють далі по технологічному маршруту.

Всі операції з обробки чавуну способом, що пропонується, рекомендується здійснювати в автоматичному режимі за допомогою АСУ ТП, в програму якої (крім уже внесених стандартних значень для розрахунку тривалості спливання бульбашок суміші магнію та газоносія) перед обробкою вводять необхідні вихідні умови і технологічні параметри (маса і температура чавуну, глибина занурення фурми в чавун, число сопел в фурми, початковий і необхідний кінцевий вміст сірки, інтенсивність подачі реагенту, витрату і початковий тиск газоносія, вміст магнію металевого в реагенті, розмір часток магнію, а також ряд величин, що характеризують магнієвий реагент) для розрахунку необхідної витрати магнієвого реагенту, тривалості спливання бульбашок суміші пару магнію та газоносія і періоду обертання фурменого пристрою.

Пропонований спосіб дозволяє: - забезпечити стійке технологічне (без виплесків) введення диспергованого магнію в рідкий розплав при високій інтенсивності подачі реагенту за рахунок недопущення при обертанні фурменого пристрою групування і прориву газомагнієвих потоків на поверхню ванни; - Збільшити налив ковшів під обробку за рахунок технологічного протікання процесу вдування магнієвого реагенту; - скоротити цикл обробки за рахунок підвищення інтенсивності подачі магнієвого реагенту; - поліпшити якість обробленого вдуванням диспергованого магнію чавуну за рахунок ефективного засвоєння магнію розплавом і збільшення кількості залишкового магнію в чавуні;

- підвищити ефективність використання магнію за рахунок рівномірного розподілу і диспергування його парів в об'ємі ковша, що забезпечує збільшення зон контакту парів магнію з компонентами чавуну і створює більш сприятливі умови як для розчинення магнію в розплаві, так і для взаємодії з сіркою чавуну; - підвищити надійність роботи і довговічність роботи обладнання установок десульфурації чавуну за рахунок зниження швидкості обертання фурменого пристрою.

Отже, вирішується поставлене завдання і досягається очікуваний результат.

Claims (2)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб позапічної обробки чавуну вдуванням диспергованого магнію, який включає вдування в об'єм розплаву диспергованого магнію в газопорошковому струмені через щонайменше одне сопло зануреної фурми, яка обертається, який відрізняється тим, що диспергований магній вдувають з частинками 0,2-1,6 мм на глибину 0,5-4,5 м, при концентрації магнію в газоносії 6-50 кг/м3, зі швидкістю газопорошкового струменя на зрізі фурми 70-110 м/с і періодом обертання односоплової фурми Не-1,5-6,7 с, який дорівнює тривалості спливання в розплаві бульбашок Сумі Іі пари магнію з газоносієм, який ви начається із співвідношення: дооінфіт бе. ві Рт КЕ Рр ОО Нфірт т рр) де Не - глибина занурення сопел фурми в чавун, м; Р т» рр - щільності, відповідно, металу і газу в бульбашці, кг/м; с - поверхневий натяг, Н/м; 9 - прискорення вільнопадаючого тіла, м/с.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що період обертання фурми визначають залежно від кількості сопел із співвідношення: Тобер.- Год. "п с, де п - кількість сопел, шт. ДО "Український національний офіс інтелектуальної власності та інновацій", вул. Дмитра Годзенка, 1, м. Київ - 42, 01601