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 15оС.
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 0,0052кг
Залишковий вміст сірки в сталі повинен бути: н.б. 0,002 %
Для десульфурації сталі з 0,0052 до 0,002 кг витрати магнієвого реагенту порошкового дроту при випаренні магнію 20%, окисленні 10 %, ступеню десульфурації 80 % і вмісту магнію в реагенті 85 % складуть, кг:
х *32: 24*0,90 * 0,80 *0, 85= 0,0027
0,816х = 0,0027 х = 0,0033 кг/100кг; або 0,033 кг/т.
З цієї кількості магнієвого реагенту витрачається магнію на десульфурацію, кг:
|
|
0,0033 * 0,7 = 0,00231
Витрачається сірки на утворення сульфіду магнію, кг:
0,00231 * 32: 24 = 0,00308
Утворюється сульфідів магнію, кг:
0,00231 + 0,00308 = 0,00539
Окислиться магнію, кг:
0,0033 * 0,10 = 0,00033
Витрачається кисню на окислення магнію, кг:
0,00033 * 16: 24 = 0,00022
Утворюється оксидів магнію, кг:
0,00033 + 0,00022 = 0,00055
Зневітриться магнію в вигляді пару, кг:
0,0033 * 0,20 = 0,00066
В графу «Поступило матеріалів» добавляється 0,0033 порошкового реагенту.
Знизиться кількість металу на вагу удаленої сірки і кисню, кг:
0,00308 + 0,00022 = 0,0033
Маса шлаку збільшиться на вагу утворених сульфідів і оксидів магнію, кг:
1,2176 + 0,00539 + 0,00055 = 1,22354
Маса сталі складе, кг:
91,764 + 0,0033 – 0,00539 – 0,00055 – 0,00066 = 91,7607
де
91,764 – маса сталі до десульфурації порошковим дротом,
0,0033 – маса порошкового дроту,
0,00539 – маса утворених сульфідів магнію.
0,00055 – маса утворених оксидів магнію.
0,00066 – 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 0,033 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 170 т
0,033: 0,055 * 170 = 102 м
Залишковий вміст сірки в сталі, кг/100 кг металу:
0,0052 – 0,00308 = 0,00212
Залишковий вміст сірки в сталі зі врахуванням виходу складе, кг:
0,00212: 91,764 * 100 = 0,0023 (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.
Практична робота №8