Дефосфорація переробного чавуну

Фосфор у переробному чавуні, виплавленому в доменних печах, практично повністю переходить в метал. При переробці більшості типів руд вміст фосфору в чавуні не перевищує 0,15%. Така концентрація фосфору в чавуні суттєво не впливає на шлакоутворення в кисневому конвертері і на показники процесу отримання сталі зі звичною концентрацією фосфору. Актуальність зниження концентрації фосфору виникає зі зростанням його вмісту в шихтових матеріалах і потребою в високоякісних низько- фосфористих сталях. Дефосфорація металу в сталеплавильному агрегаті особливих труднощів не викликає, проте при цьому дуже ускладнюється процес виплавки сталі, тому що потрібно робити повалку конвертера для проміжного виведення шлаку, що приводить до збільшення тривалості плавки, зростанню витрат металу і енерговитрат.

З урахуванням перспектив розвитку киснево-конвертерного виробництва сталі, якісним можна вважати переробний чавун з вмістом до 0,15%Р. Якщо вміст фосфору в чавуні перевищує цю величину, потрібно проводити його позапічну дефосфорацію.

Як було визначено в розділі 1, знекремнювання переробного чавуну потрібно з метою проведення конвертерного процесу по малошлаковій технології. Така операція повинна передувати також при проведенні дефосфорації чавуну. Встановлено, що ступінь дефосфорації чавуну при зниженні в ньому кремнію з 0,34-0,50% до рівня менше 0,05% підвищується з 18,7% до 80% і більше.

Принципово є дві можливості видалення фосфору з чавуну – відновлювальним і окислювальним рафінуванням. Суттєвими недоліками першого процесу є низька ступінь використання дефосфоратора та висока вірогідність рефосфорації і утворення токсичного газу (фосфину). Більше поширення отримала окислювальна дефосфорація. В основі цього процесу є реакція взаємодії залізовуглецевого розплаву з киснем, в результаті чого утворюється п’ятиоксид фосфору, який далі з’єднується з основними оксидами у стійкі сполуки – фосфіди кальцію та натрію.

У відповідності з молекулярною теорією будови розплавлених шлаків, реакція видалення фосфору з металу в шлак має вигляд:

2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4Cao*P₂ O₅)+5[Fe] (7)

Для визначення показників дефосфорації металу розплавленими шлаками, що включають компоненти – дефосфоратори, необхідно знати коефіцієнт розподілу фосфору між металом і шлаком при різних температурах і складу шлаку в умовах рівноваги фосфора в металі.

В роботі японських вчених Суїто і Іноє для розрахунку розподілу фосфору між рідким залізом і шлаком системи CaO-MgO-FeO-SiO₂-P₂O₅(<3%)-MnO(2-5%) або CaO-MgO-FeO-SiO₂-P₂O₅(4-5%) отримано рівняння:

lgLp=lg(%P₂O₅)/{[%P]²*(FeO)⁵_заг}=0,145[(%CaO) + 0,3(%MgO) - 0,5(%P₂O₅) + 0,6(%MnO)] + 22810/T-20,506 (8)

Теоретично можливий кінцевий вміст фосфору в металі можна розрахувати за формулою:

[P]k=100[P]поч.+[λ*(Pпоч)/100]+ λ*Lp, (9)

де [P]k- кінцевий вміст фосфору в металі,%; [P]поч.- початковий вміст фосфору в металі,%; (Pпоч)- початковий вміст фосфору в шлаці,%; Lp – коефіцієнт розподілу фосфору між металом і шлаком; λ- кратність шлаку, яка дорівнює:

λ=(m_шл/m_мет)*100,%, (10)

де m_шл і m_мет маса шлаку і металу,т.

Ступінь дефосфорації металу в умовах рівноваги (теоретично можливий) можна розрахувати за формулою:

η_p={([Pпоч]- [Pk])/ [Pпоч]}*100- λ{Lp- (P_шл)/[P_мет]}/(1+0.01* λ* Lp) (11)

Загальний вміст (FeO)_заг складає:

(FeO)_заг,%= (%FeO)+1,35(%Fe₂O₃) (12)

Враховуюче вище наведене, розрахувати ступінь дефосфорації переробного чавуну в чавуновізному ковші дефосфоруючими розплавленими шлаковими сумішами.

Варіанти індивідуальних завдань наведені в таблиці 3.

Таблиця 3 – Варіанти індивідуальних завдань.

Поиск по сайту: