Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна
Приведен анализ абсолютных значений и соотношения величин фактических и расчетных (равновесных) содержаний серы и магния в чугуне при внепечном ковшевом рафинировании магнием....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21472 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна / А.С.Булахтин, А.Ф.Шевченко, Л.П.Курилов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 83-87. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21472 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Булахтин, А.С. Шевченко, А.Ф. Курилова, Л.П. 2011-06-16T12:34:19Z 2011-06-16T12:34:19Z 2004 Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна / А.С.Булахтин, А.Ф.Шевченко, Л.П.Курилов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 83-87. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21472 669.162.267.6:669.721 Приведен анализ абсолютных значений и соотношения величин фактических и расчетных (равновесных) содержаний серы и магния в чугуне при внепечном ковшевом рафинировании магнием. ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Внепечная обработка чугунка и стали Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна |
| spellingShingle |
Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна Булахтин, А.С. Шевченко, А.Ф. Курилова, Л.П. Внепечная обработка чугунка и стали |
| title_short |
Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна |
| title_full |
Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна |
| title_fullStr |
Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна |
| title_full_unstemmed |
Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна |
| title_sort |
равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна |
| author |
Булахтин, А.С. Шевченко, А.Ф. Курилова, Л.П. |
| author_facet |
Булахтин, А.С. Шевченко, А.Ф. Курилова, Л.П. |
| topic |
Внепечная обработка чугунка и стали |
| topic_facet |
Внепечная обработка чугунка и стали |
| publishDate |
2004 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Приведен анализ абсолютных значений и соотношения величин фактических
и расчетных (равновесных) содержаний серы и магния в чугуне при внепечном
ковшевом рафинировании магнием.
|
| issn |
XXXX-0070 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21472 |
| citation_txt |
Равновесные и фактические значения содержания серы и магния при глубоком рафинировании чугуна / А.С.Булахтин, А.Ф.Шевченко, Л.П.Курилов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 83-87. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bulahtinas ravnovesnyeifaktičeskieznačeniâsoderžaniâseryimagniâpriglubokomrafinirovaniičuguna AT ševčenkoaf ravnovesnyeifaktičeskieznačeniâsoderžaniâseryimagniâpriglubokomrafinirovaniičuguna AT kurilovalp ravnovesnyeifaktičeskieznačeniâsoderžaniâseryimagniâpriglubokomrafinirovaniičuguna |
| first_indexed |
2025-11-25T05:14:29Z |
| last_indexed |
2025-11-25T05:14:29Z |
| _version_ |
1850507864564563968 |
| fulltext |
83
УДК 669.162.267.6:669.721
А.С. Булахтин, А.Ф. Шевченко, Л.П. Курилова.
РАВНОВЕСНЫЕ И ФАКТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
СЕРЫ И МАГНИЯ ПРИ ГЛУБОКОМ РАФИНИРОВАНИИ ЧУГУНА
Приведен анализ абсолютных значений и соотношения величин фактических
и расчетных (равновесных) содержаний серы и магния в чугуне при внепечном
ковшевом рафинировании магнием.
Важное значение при рафинировании чугуна имеет соотношение
магния и серы после обработки и их значение. При температуре 12600С
М. Спир и И. Парли [1] получили выражение для расчета равновесных
значений [S]p и [Mg]p :
[S]p х [Mg]p = 0,22 . 10–4 (1)
Для других температур (1330 и 14700С) П. Корос [2] получил
выражения:
[S]p х [Mg]p = 0,8 . 10–4 (2)
[S]p х [Mg]p = 2 . 10–4 (3)
Решая совместно выражения (1) – (3) получаем для интервала
температур 1240–15000С зависимость произведения [S]p х [Mg]p от
температуры:
[S]p х [Mg]p = (0,00857 . t ж.ч. – 10,5979). 10–4 (4)
где t ж.ч. – температура жидкого чугуна, 0С.
Выражение (4) является более уточненным по сравнению с другими
данными, полученными ранее исследователями [3].
Из выражения (4) можем получить ряд частных выражений для
расчета равновесных концентраций серы и магния в жидком чугуне при
обработке его магнием:
[ ] [ ]p
чж
p Mg
t
S
4
.. 10)5979,1000857,0( −⋅−⋅
= (5)
[ ] [ ]p
чж
p S
t
Mg
4
.. 10)5979,1000857,0( −⋅−⋅
= (6)
По выражению (4) рассчитаны (табл.1) значения произведения[Mg]p х
[S]p в жидком чугуне в интервале температур расплава от 1250 до 15000С.
Таблица 1. Расчетные значения [Mg]p х [S]p в жидком чугуне при различной
температуре
t, 0С 1250 1300 1350 1400 1450 1500
[Mg]p х [S]p 0,114.10-4 0,543.10-4 0,971.10-4 1,400.10-4 1,8286.10-4 2,257.10-4
84
0,01
0,02
0,03
0,04
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 [S]р,%
[Mg]p,%
0
4
3
2
1
6
5
На основании выражений (4), (5), (6) и табл.1 был получен ряд
диаграмм изменения величин [Mg]p и [S]p, их произведения и их
соотношения в различных интервалах температур чугуна (рис. 1). Общей
закономерностью взаимосвязи [Mg]p и [S]p является обратная монотонно
убывающая (либо возрастающая) функция в широких интервалах
значений магния и серы (рис.1). Анализ полученных диаграмм
свидетельствует о том, что [Mg]p возрастает со снижением [S]p. При
одинаковых конечных равновесных содержаниях серы в чугуне
повышение температуры расплава сопровождается повышением [Mg]p
(рис.1).
Если фактическое содержание магния в чугуне после обработки будет
ниже равновесного, то система может быть неустойчивой и склонной к
обратному переходу серы из шлака в расплав, т.е. ресульфурации.
Приемами, снижающими риск ресульфурации, могут служить повышение
сульфидной емкости шлаков и удаление шлаков после обработки. Если
фактическое содержание магния выше равновесного, то система
находится в более устойчивом состоянии, а имеющийся избыток магния
(превышение фактического содержания магния над равновесным) может
служить как «защитный барьер», предотвращающий переход серы из
шлака в чугун.
Характер изменения кривых на рис.1 свидетельствует о том, что
глубокая десульфурация чугуна ([S] < 0,010%) сопровождается резким
увеличением величин [Mg]p , особенно при более высоких температурах,
когда [Mg]p может достигать значений более 0,03–0,06%.
Рис.1. Зависимость
равновесного содержания
магния ([Mg]p) в жидком
чугуне от содержания
серы ([S]p) при различных
температурах:
1 – 12500С;
2 – 13000С;
3 – 13500С;
4 – 14000С;
5 – 14500С;
6 – 15000С.
85
Экспериментальная проверка изменения абсолютных
фактических значений [Mg] и [S] при ковшевом рафинировании магнием
выполнена при вдувании магния в промышленные ковши с массой чугуна
от 100 до 280 т (как в доменных, так и заливочных ковшах). Вдувание
магния осуществляли как через фурмы с испарительными камерами на
выходе, так и через прямоточные фурмы с каналами постоянного
диаметра.
При обработке в доменных ковшах (при температуре чугуна
1350±150С) получено вполне удовлетворительное согласование
равновесных и фактических значений величин [Mg] (рис.2) в широком
интервале конечных содержаний серы после обработки (0,005–0,018%).
Имеющиеся отклонения [Mg] факт. от величин [Mg]p можно объяснить
колебаниями температуры (±150С) и других параметров рафинирования.
Эта закономерность согласуется с ранее полученной в работе [3], в
которой отмечена устойчивость системы после десульфурации чугуна
вдуванием магния в доменные ковши.
При обработке чугуна в заливочных ковшах, в которых температура
расплава изменялась в весьма широких пределах (от 1240 до 13800С),
выявлена новая закономерность. Установлено, что в заливочных ковшах
соотношение величин [Mg]p и [Mg]ф зависит не только от содержания
серы, но и от температуры, при которой осуществляется процесс
рафинирования. Так показано, что при температурах чугуна около 13500С
(рис.3) фактические значения [Mg]ф (точки на диаграмме) ниже чем
равновесные [Mg]p (кривая на диаграмме). При этом величина отклонения
[Mg]ф тем больше, чем ниже содержание серы в чугуне.
Рис. 2. Диаграмма соотношения равновесных (кривая) и фактических (точки) на
диаграмме значений [Mg] и [S] в чугуне при ковшевом инжекционном
рафинировании чугуна в доменных ковшах (90 т чугуна, температура 13500С
±150С, вдувание азотом).
Рис.2
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0 0,005 0,01 0,015 0,02
[Mg]ост,%
[S]кон,%
86
Рис. 3. Соотношение равновесных (кривая) и фактических (точки) значений [Mg]
и [S] в чугуне при вдувании магния в заливочные ковши (200 т чугуна, 13500С
±150С, вдувание азотом).
При температуре около 13000С происходит сближение расчетных
[Mg]p и фактических [Mg]ф концентраций магния (рис. 4).
Рис. 4. Соотношение равновесных (кривая) и фактических (точки) значений [Mg]
и [S] в чугуне при вдувании магния в заливочные ковши (90–200 т чугуна,
1300±150С, вдувание азотом): ● – Пекинский меткомбинат (200 т);▲ –
Сянтаньский меткомбинат (90 т);♦ – Уханьский меткомбинат (100 т).
При дальнейшем снижении температуры чугуна до 12500С
фактические значения [Mg]ф существенно превышают равновесные [Mg]p
(Рис.5). Следовательно при исследовании процесса рафинирования чугуна
установлено, что снижение температуры расплава с 1350 до 12500С
повышает устойчивость системы рафинирования чугуна магнием, так как
если при более высоких температурах мы имеем [Mg]ф < [Mg]p , то при
более низких температурах – [Mg]ф >>[Mg]p. В последнем случае
превышение [Mg]ф над [Mg]p составило в среднем 0,0085%. Следует
0,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01
[Mg]ост,%
[S]кон,%
0,000
0,004
0,008
0,012
0,016
0,020
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 [S]кон,%
[Mg]ост,%
87
отметить, что снижение температуры чугуна при
рафинировании магнием одновременно сопровождается повышением
степени усвоения магния на десульфурацию [4,5].
Рис. 5. Соотношение равновесных (кривая) и фактических (точки) значений [Mg]
и [S] в чугуне при вдувании магния в заливочные ковши (90–280 т чугуна, 12500С
±150С): ▲ – Сянтаньский меткомбинат (90 т); ♦ – Уханьский меткомбинат (100 т);
● – «Азовсталь» (300 т)
Таким образом, исследование соотношения равновесных и
фактических (при рафинировании) значений [Mg] и [S] в чугуне показало,
что повышение температуры расплава снижает как степень усвоения
магния, так и устойчивость системы рафинирования. Это, в свою очередь,
предопределяет рациональность корректировки состава ковшевых шлаков
(в сторону повышения сульфидной емкости) и удаления шлаков после
рафинирования. Снижение температуры чугуна повышает степень
усвоения вводимого магния и устойчивость системы рафинирования за
счет того, что [Mg]ф > [Mg]p. Это предопределяет дополнительные
достоинства обработки чугуна магнием именно в заливочных ковшах, в
которых чугун имеет наиболее низкую температуру (по технологической
цепи подачи чугуна от доменной печи в конвертер).
1. A.F.S. Cost. Metals Res. I. / M.S. Speer , A.C. Parlee // 1972. № 9, P. 122–128.
2. Proceedings IMA / P. Koros, R. Petruchka, J. Conolly etal. . 1976. May. P.49–54.
3. Выбор рационального решения ковшевого рафинирования жидкого чугуна
магниевыми реагентами / А.Ф. Шевченко, В.А. Александров, А.В. Зотов и др.
// Сталь. 2002. – № 6. – С. 16–19.
4. Воронова Н.А. Десульфурация чугуна магнием.// М. Металлургия, 1980.–239с.
5. Шевченко А.Ф. Разработка и развитие теории и технологии процессов
внепечной десульфурации чугуна в ковшах вдуванием диспергированных
реагентов: Диссерт. докт.техн.наук. – Днепропетровск, 1997. – 426с.
Статья рекомендована к печати д.т.н. Д.Н.Тогобицкой
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01
[Mg]ост,%
[S]кон,%
|