Тема: Розрахунок додаткової десульфурації сталі порошковим дротом в вакууматорі

Мета: Відпрацювання методики розрахунку десульфурації сталі в вакууматорі.

Теоретична частина

Навіть при максимальному вилученні сірки з чавуну на УДЧ все ж виникає небезпека зайвого вмісту сірки в сталі після конвертерної плавки внаслідок можливого внесення сірки в металевим брухтом.

Пропускна здатність УДЧ невисока, і тому в практиці конвертерних цехів передбачена додаткова десульфурація сталі в вакууматорі порошковим дротом.

Згідно плану побудови конвертерного комплексу на ПАТ «АМК» і ківш-піч, і вакууматор оснащаються трайбапаратами для введення в метал порошкового дроту.

В останні роки все більше використання має порошковий дріт з десульфуруючим реагентом кальцію, магнію, карбіду кальцію і їх суміші зі швидким зануренням порошкового матеріалу, який знаходиться у стальній трубці, в глибину металу.

Для сталей з обмеженим кремнієм і наднизьким вуглецем найбільш доцільно використання магнієвого порошкового дроту у стальній оболонці діаметром 8-13 мм.

З точки зору мінімальної теоретичної витрати для зв’язування сірки, магній стоїть на першому місці порівняно з другими десульфураторами.

До переваг також можливо віднести незначну кількість шлаку, який утворюється на поверхні металу, завдяки низьким витратам магнію.

Утворений сульфід магнію є дуже міцним сполученням, яке завдяки низькій щільності легко переходить в шлак.

Реакція десульфурації чавуну магнієм протікає з виділенням тепла, тому втрати температури металу незначні.

Ефект десульфурації зростає при обробці металу порошковим дротом водночас з вакуумуванням.

Вакуумна обробка дає глибоке розкислення металу, що значно знижує втрати магнію на окислення і підвищує ступінь десульфурації.

Порошкова проволока вводиться в ківш однострумковим трайбапаратом під наведений високоосновний шлак і в кінці вакуумної обробки металу після розкислення металу вакуумом і зневуглецювання.

Швидкість введення порошкового дроту 5м/с, тривалість обробки складає 300-400сек, зниження температури металу біля 15^оС.

Десульфурація чавуну магнієм здійснюється по реакції:

Mg + S = MgS

Практична частина

Вихідні умови:

Марка сталі ІF – спецзаказ (кожному студенту різні вихідні дані)

Вміст сірки перед вакуумною обробкою і десульфурацією 0,0047кг

Залишковий вміст сірки в сталі повинен бути: н.б. 0,002 %

Для десульфурації сталі з 0,0047 до 0,002 кг витрати магнієвого реагенту порошкового дроту при випаренні магнію 20%, окисленні 10 %, ступеню десульфурації 80 % і вмісту магнію в реагенті 83 % складуть, кг:

х *32: 24*0,90 * 0,80 *0, 83= 0,0027

0,80х = 0,0027 х = 0,0034 кг/100кг; або 0,034 кг/т.

З цієї кількості магнієвого реагенту витрачається магнію на десульфурацію, кг:

0,0034 * 0,7 = 0,00238

Витрачається сірки на утворення сульфіду магнію, кг:

0,00238 * 32: 24 = 0,00317

Утворюється сульфідів магнію, кг:

0,00238 + 0,00317 = 0,00555

Окислиться магнію, кг:

0,0034 * 0,10 = 0,00034

Витрачається кисню на окислення магнію, кг:

0,00034 * 16: 24 = 0,00023

Утворюється оксидів магнію, кг:

0,00034 + 0,00023 = 0,00057

Зневітриться магнію в вигляді пару, кг:

0,0034 * 0,20 = 0,00068

В графу «Поступило матеріалів» добавляється 0,0034 порошкового реагенту.

Знизиться кількість металу на вагу удаленої сірки і кисню, кг:

0,00317 + 0,00023 = 0,0034

Маса шлаку збільшиться на вагу утворених сульфідів і оксидів магнію, кг:

1,2176 + 0,00555 + 0,00057 = 1,22372

Маса сталі складе, кг:

92,7248 + 0,0034 – 0,00555 – 0,00057 – 0,00068 = 92,7214

де

92,7248 – маса сталі до десульфурації порошковим дротом,

0,0034 – маса порошкового дроту,

0,00555 – маса утворених сульфідів магнію.

0,00057 – маса утворених оксидів магнію.

0,00068 – маса випареного магнію.

Внесенням магнію і кальцію в метал внаслідок малих величин нехтуємо.

При продувці металу аргоном водночас з вакуумуванням продукти реакції активно вилучаються з металу в новий наведений шлак.

Витрати порошкового магнієвого реагенту складають 0,034 кг/т.

Зі врахуванням ступеню заповнення порошкового дроту діаметром 9мм з товщиною оболонки 0,4мм при вмісту магнію в порошковому реагенті 83%, щільності реагенту 76% вазі 1 м проволоки 55 г. (0,055 кг) витрати порошкового дроту складають для вилучення 0,0027 кг сірки на ківш 250 т

0,034: 0,055 * 250 = 154,545 м

Залишковий вміст сірки в сталі, кг/100 кг металу:

0,004705 – 0,00317 = 0,0015

Залишковий вміст сірки в сталі зі врахуванням виходу складе, кг:

0,0015: 92,7214 * 100 = 0,0016 (перерах. на % по масі сталі)

що значно підвищує якість сталі на спецзаказ.

Примітки: в розрахунку не врахована вага стальної трубки порошкового дроту.

Висновки: використання порошкового дроту найбільш ефективний способ десуль-фурації сталі на кінцевому етапі плавки, однак може бути рекомендований тільки для особливо якісних сталей з наднизьким вмістом сірки на рівні 0,002% і нижче внаслідок високої вартості порошкового дроту.

Завдання на виконання практичної роботи № 7 Додаток

Варіант	Вміст S	Вміст магнію в реагенті	ківш
перед вакуум	залишковий
	0,0044	н.б 0,002%
	0,0045	н.б 0,002%
	0,0046	н.б 0,002%
	0,0047	н.б 0,002%
	0,0048	н.б 0,002%
	0,0047	н.б 0,002%
	0,0046	н.б 0,002%
	0,0045	н.б 0,002%
	0,0044	н.б 0,002%
	0,0046	н.б 0,002%
	0,0047	н.б 0,002%
	0,0048	н.б 0,002%
	0,0049	н.б 0,002%
	0,0050	н.б 0,002%
	0,0052	н.б 0,002%
	0,0045	н.б 0,002%
	0,0046	н.б 0,002%
	0,0047	н.б 0,002%
	0,0048	н.б 0,002%
	0,0049	н.б 0,002%
	0,0048	н.б 0,002%
	0,0047	н.б 0,002%
	0,0047	н.б 0,002%
	0,0046	н.б 0,002%
	0,0044	н.б 0,002%