Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер"
Выполнен анализ данных плавок текущего производства кислородно- конвертерного цеха с конвертерами емкостью 130 т с комбинированной продувкой, работающими в комплексе с установкой десульфурации чугуна. Проведена оценка и выполнен анализ факторов, влияющих на конечное содержание серы в металле....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22070 |
| 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: | Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" / А.С. Вергун, В.Г. Кисляков, В.Ф. Поляков, В.П. Корченко, Л.Г. Тубольцев, А.Ф. Шевченко, Н.И. Падун, Т.С. Семыкина // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2007. — Вип. 14. — С. 112-119. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-22070 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Вергун, А.С. Кисляков, В.Г. Поляков, В.Ф. Корченко, В.П. Тубольцев, Л.Г. Шевченко, А.Ф. Падун, Н.И. Семыкина, Т.С. 2011-06-20T14:52:42Z 2011-06-20T14:52:42Z 2007 Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" / А.С. Вергун, В.Г. Кисляков, В.Ф. Поляков, В.П. Корченко, Л.Г. Тубольцев, А.Ф. Шевченко, Н.И. Падун, Т.С. Семыкина // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2007. — Вип. 14. — С. 112-119. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22070 669.162.267.642:669.18:669.141.243/.247 Выполнен анализ данных плавок текущего производства кислородно- конвертерного цеха с конвертерами емкостью 130 т с комбинированной продувкой, работающими в комплексе с установкой десульфурации чугуна. Проведена оценка и выполнен анализ факторов, влияющих на конечное содержание серы в металле. Предложен балансовый метод прогнозирования вероятного уровня содержания серы в металле по окончанию продувки. ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Внепечная обработка чугунка и стали Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" |
| spellingShingle |
Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" Вергун, А.С. Кисляков, В.Г. Поляков, В.Ф. Корченко, В.П. Тубольцев, Л.Г. Шевченко, А.Ф. Падун, Н.И. Семыкина, Т.С. Внепечная обработка чугунка и стали |
| title_short |
Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" |
| title_full |
Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" |
| title_fullStr |
Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" |
| title_full_unstemmed |
Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" |
| title_sort |
десульфурация металла в технологическом комплексе "удч-конвертер" |
| author |
Вергун, А.С. Кисляков, В.Г. Поляков, В.Ф. Корченко, В.П. Тубольцев, Л.Г. Шевченко, А.Ф. Падун, Н.И. Семыкина, Т.С. |
| author_facet |
Вергун, А.С. Кисляков, В.Г. Поляков, В.Ф. Корченко, В.П. Тубольцев, Л.Г. Шевченко, А.Ф. Падун, Н.И. Семыкина, Т.С. |
| topic |
Внепечная обработка чугунка и стали |
| topic_facet |
Внепечная обработка чугунка и стали |
| publishDate |
2007 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Выполнен анализ данных плавок текущего производства кислородно-
конвертерного цеха с конвертерами емкостью 130 т с комбинированной продувкой, работающими в комплексе с установкой десульфурации чугуна. Проведена
оценка и выполнен анализ факторов, влияющих на конечное содержание серы в
металле. Предложен балансовый метод прогнозирования вероятного уровня содержания серы в металле по окончанию продувки.
|
| issn |
XXXX-0070 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22070 |
| citation_txt |
Десульфурация металла в технологическом комплексе "УДЧ-Конвертер" / А.С. Вергун, В.Г. Кисляков, В.Ф. Поляков, В.П. Корченко, Л.Г. Тубольцев, А.Ф. Шевченко, Н.И. Падун, Т.С. Семыкина // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2007. — Вип. 14. — С. 112-119. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT vergunas desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter AT kislâkovvg desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter AT polâkovvf desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter AT korčenkovp desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter AT tubolʹcevlg desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter AT ševčenkoaf desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter AT padunni desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter AT semykinats desulʹfuraciâmetallavtehnologičeskomkomplekseudčkonverter |
| first_indexed |
2025-11-27T05:15:30Z |
| last_indexed |
2025-11-27T05:15:30Z |
| _version_ |
1850797857318109184 |
| fulltext |
112
УДК 669.162.267.642:669.18:669.141.243/.247
А.С.Вергун, В.Г.Кисляков, В.Ф.Поляков, В.П.Корченко,
Л.Г.Тубольцев, А.Ф.Шевченко, Н.И.Падун, Т.С.Семыкина
ДЕСУЛЬФУРАЦИЯ МЕТАЛЛА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ
КОМПЛЕКСЕ «УДЧ–КОНВЕРТЕР»
Выполнен анализ данных плавок текущего производства кислородно-
конвертерного цеха с конвертерами емкостью 130 т с комбинированной продув-
кой, работающими в комплексе с установкой десульфурации чугуна. Проведена
оценка и выполнен анализ факторов, влияющих на конечное содержание серы в
металле. Предложен балансовый метод прогнозирования вероятного уровня со-
держания серы в металле по окончанию продувки.
Постановка задачи. В мировой практике большое внимание уделяет-
ся вопросам подготовки жидкого металла к конвертерной плавке. Основ-
ные усилия исследователей данной тематики сегодня направлены на по-
вышение эффективности десульфурации и дефосфорации чугуна, на ис-
пользование обязательного скачивания шлака, на применении экспресс-
контроля химического состава жидкой стали. Однако используемые
приемы приводят к существенному удорожанию себестоимости продук-
ции, в связи с чем определение рациональной схемы производства высо-
кокачественной стали в комплексе сталеплавильного переделяя является
актуальной задачей.
Методика исследования. Анализ выполнен с использованием дан-
ных по 145 плавкам текущего производства, проведенным в кислородно-
конвертерных цехах с конвертерами емкостью 130 и 140 т , работающими
по технологии с комбинированной продувкой при вдувании кислорода
сверху и подачей нейтрального газа через донные дутьевые устройства.
Чугун, используемый в конвертерных цехах, относится к категории сред-
нефосфористых (содержание фосфора 0,67–0,89%). Технологии конвер-
терного передела средне– и высокофосфористых чугунов отрабатывались
на заводах Западной Европы с момента появления кислородно-
конвертерного производства стали [1]. Наиболее простые варианты таких
технологий предусматривают повалки конвертера для скачивания части
шлака с последующими додувками и добавками извести для обеспечения
условий получения кондиционного содержания фосфора в металле перед
сливом из конвертера. Технология выплавки стали плавок анализируемой
выборки предусматривала одну предварительную повалку с последующей
додувкой. Выплавлялись низкоуглеродистые стали различного назначе-
ния. Чугун для части плавок обрабатывался на УДЧ.
Металлошихта состояла из жидкого и твердого чугуна, а также метал-
лолома. Для ускорения шлакообразования и регулирования температур-
ного режима плавок использовали железорудные окатыши и руду. Содер-
113
жание кремния в чугуне изменялось в широких пределах – от 0,105 до
1,43% и вследствие этого значительно изменялась масса составляющих
металлошихты, железорудных материалов, извести, а также температура
металла на первой повалке. В результате этого в период додувки прини-
мались меры для снижения температуры металла. Основные технологиче-
ские и технико-экономические показатели плавок представлены в табл.1
Таблица 1. Технологические показатели кислородно-конвертерных плавок
№ Технологические показатели Min Max
1 Масса жидкого чугуна, кг 71550 83350
2 Масса металлолома, кг 20200 28940
3 Масса твердого чугуна, кг 10000 17000
4 Масса окатышей, кг 211 1900
5 Расход руды, кг 0 3068
6 Расход извести (CaO), кг 3604 15865
7 Расход О2 ,м3/плавку 4552 5655
8 Температура чугуна, 0С 1250 1370
9 Температура металла на 1 повалке, 0С 1570 1746
10 Температура металла на выпуске, 0С 1582 1680
11 Масса жидкой стали, кг 87099 94901
Химический состав чугуна и динамика изменения содержания компо-
нентов металла по этапам плавки представлена на рис.1–4. На рисунках
обозначено максимальное и минимальное содержание компонентов ме-
талла. Этап 1 относится к химсоставу чугуна, этап 2 – к химсоставу ме-
талла после первой повалки, этап 3 – к химсоставу металла на выпуске.
Рис.1. Измене-
ние содержа-
ния углерода в
металле по
этапам плавки.
(Светлые
столбики –
максимальные
значения; тем-
ные – мини-
мальные).
0,2
0,15
0,05
0,004
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
1 2 3
Этапы плавки
С
од
ер
ж
ан
ие
у
гл
ер
од
а,
%
114
Рис.2. Измене-
ние содержания
марганца в ме-
талле по этапам
плавки.
Рис.3. Изме-
нение содер-
жания фос-
фора в ме-
талле по эта-
пам плавки
(содержание
фосфора в
чугуне –
0,67–0,89%).
Рис.4. Изменение
содержания серы в
металле по этапам
плавки.
Изложение основных материалов исследования. Анализ динамики
изменения химсостава металла показывает, что при производстве низко-
0,78
0,39 0,390,41
0,11 0,11
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1 2 3
Этапы плавки
С
од
ер
ж
ан
ие
м
ар
га
нц
а,
%
0,066
0,06
0,008 0,008
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
1 2 3
Этапы плавки
С
од
ер
ж
ан
ие
ф
сф
ор
а,
%
0,063
0,056 0,053
0,005
0,021 0,019
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
1 2 3
Этапы плавки
С
од
ер
ж
ан
ие
с
ер
ы
, %
115
углеродистой стали в условиях принятой технологии в период додувки
допускался передув металла до низких содержаний углерода (до 0,004%).
При этом содержание фосфора и серы в период дополнительной продувки
после первой повалки обеспечивало кондиционные концентрации этих
компонентов в ковшевой пробе для сталей производимого сортамента.
Анализ динамики процесса десульфурации металла по ходу плавки
(рис.4) показывает, что нижний предел содержания серы в металле увели-
чивается примерно в 4 раза (от 0,005 до 0,019%), а верхний предел снижа-
ется только на 0,010% (с 0,063 до 0,053%). В целом, применяемая техно-
логия (продувка до низких содержаний углерода, предварительная повал-
ка со скачиванием шлака, додувка с добавкой шлакообразующих) способ-
ствовали получению кондиционного металла. Тем не менее, содержание
серы в металле на многих плавках значительно выше, чем в исходном
чугуне. Такое положение вызвано дополнительным поступлением серы в
конвертерную ванну с другими шихтовыми материалами (металлоломом
и твердым чугуном), а также с ковшевым шлаком, поступающим в кон-
вертер с чугуном после обработки на УДЧ. Количество серы в металло-
ломе составляло 0,05–0,06%, а в твердом чугуне – около 0,08%.
Для дополнительного анализа данные массива плавок разделили по
содержанию серы в исходном чугуне на 2 группы. Для плавок первой
группы содержание серы в чугуне, заливаемом в конвертер, составляло
0,031–0,063%. Чугун этих плавок не обрабатывался на УДЧ. Чугун плавок
второй группы проходил операцию десульфурации на УДЧ, и содержание
серы в чугуне, заливаемом в конвертер, составляло 0,005–0,016%. Резуль-
таты обработки сопоставлены на рис.5 и 6.
Из литературы [2] известно, что производства стали в кислородных
конвертерах при отсутствии внепечной обработки чугуна после оконча-
ния продувки содержание серы в стали определяется, в основном, содер-
жанием серы в передельном чугуне. На плавках с использованием высо-
косернистого чугуна содержание серы в металле в результате конвертер-
ного передела снизилось на 0,006–0,010% от исходного в чугуне (рис.5).
При продувке в конвертерах чугуна с низким и сверхнизким содержанием
серы процесс десульфурации в конвертере отличается от процесса при
переделе чугунов с традиционным содержанием серы. При этом (как от-
мечено в литературе [3,4]) несколько меняется роль факторов (основно-
сти, окисленности шлака), определяющих уровень десульфурации. На
конечный результат значительное влияние начинает оказывать сера, по-
ступающая с другими шихтовыми материалами, металлоломом и шлаком
после внепечной обработки чугуна. В результате, содержание серы в ме-
талле по окончанию продувки может оказаться значительно выше, чем в
чугуне, что и было получено при переработке обессеренного чугуна. При
переработке низкосернистого чугуна содержание серы увеличивалось на
0,014–0,028% (рис.6), хотя, в целом, металл этих плавок имел содержание
серы на 0,006–0,009% ниже, чем металл плавок без обработки чугуна.
116
Рис.5. Изменение
содержания серы в
металле по этапам
плавки (чугун без
обработки на УДЧ).
Рис.6. Изменение
содержания серы в
металле по этапам
плавки (чугун по-
сле обработки на
УДЧ).
Зависимость
содержания серы
в металле от со-
держания серы в
чугуне для всей
совокупности
плавок анализируемой выборки представлена на рис.7. Приведенная зави-
симость имеет линейный характер. Отмечается большой разброс значений
содержания серы в металле при близкой по величине сере в чугуне. Раз-
брос обусловливается влиянием многих факторов, к которым относятся:
расход металлолома и твердого чугуна, качество твердой металлошихты,
степень скачивания шлака на УДЧ, контроль соблюдения технологиче-
ских инструкций и т.д. Следует отметить, что плавки в 130–т конвертерах
анализируемой выборки проводились в период освоения технологии де-
сульфурации чугуна и скачивания шлака, когда степень скачивания шлака
из ковшей после десульфурации чугуна составляла около 50%, в резуль-
тате чего в конвертер с ковшевым шлаком поступало значительное коли-
чество серы.
Подтверждением этого могут служить представленные на рис.7 дан-
ные другой группы промышленных плавок, проведенных в 140–т конвер-
терах с комбинированной продувкой. Особенностью этой группы плавок
являлось то, что количество серы, поступающей в конвертер было мень-
0,063
0,053
0,031
0,025
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
1 3
Этапы плавки
Со
де
рж
ан
ие
с
ер
ы
, %
0,016
0,044
0,005
0,019
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
1 3
Этапы плавки
С
од
ер
жа
ни
е
се
ры
, %
117
шим вследствие более высокой степени скачивания шлака и меньшего
расхода металлолома.
Рис.7. Зависимость содержания серы в металле от содержания серы в чугуне.♦ (1)
– сера в металле на 1 повалке в130т конвертере с комбинированной продувкой
(расход металлолма 300 кг/т стали, степень скачивания ковшевого шлака после
десульфурации ~50%); ■ (2) – то же на выпуске; Х (3) –– сера в металле на 1 по-
валке в140т конвертере с комбинированной продувкой (расход металлолма 180
кг/т стали, степень скачивания ковшевого шлака после десульфурации ~70%).
Подобные зависимости для существующих условий производства мо-
гут быть использованы для ориентировочного прогнозирования содержа-
ния серы в металле на выпуске из конвертера, особенно с учетом кон-
трольного анализа на первой повалке.
Для проведения ориентировочных прогнозных расчетов целесообраз-
но количество серы, поступающей в конвертер, привести к расчетной ве-
личине концентрации серы в чугуне или в металлическом расплаве (сум-
ма веса чугуна и лома). При таком подходе появляется возможность каче-
ственного прогнозирования содержания серы в металле в конце кисло-
родно-конвертерной плавки.
Исходя из этого можно составить следующее балансовое уравнение:
[S]кон.мет, % = [([S]мет.распл.,%) /100%]·(100% – ΔS,%) (1)
где:
[S]кон.мет, % – содержание серы в металле в конце плавки;
[S]мет.распл.,% – расчетное содержание серы в исходном металлическом
расплаве, %:
ΔS,% – степень десульфурации металла в конвертере, т.е. доля серы в
конечном металле от расчетного содержания серы в исходном жидком
расплаве, %;
[S]мет.распл.,% = [(PSмет.распл., кг)/( Pмет.распл., кг)]·100% (2)
118
где:
PSмет.распл., кг – количество серы, приходящее в металлический расплав
со всеми шихтовыми материалами, а также со шлаком после внепечной
обработки чугуна, кг;
PSмет.распл.,кг=[Рчуг,кг·[S]чуг,%/100%]+[Рлом,кг·[S]лом,%/100%]+[Ршихт.мат,
кг·(S)шихт.мат,%/100%]+[Ршлак, кг·[S]шлак,%/100%];
Pмет.распл., кг = Рчуг, кг + Рлом, кг
Анализируя влияние составляющих балансового уравнения необхо-
димо отметить, что чугун перед каждой плавкой взвешивается, а содер-
жание серы в чугуне известно перед началом плавки. Что касается лома,
то содержание серы в нем к началу плавки не известно. Поэтому при пе-
ределе чугуна, прошедшего этап внепечной десульфурации, содержание
серы в металле может оказаться выше, чем в исходном чугуне. Особенно
это отмечается после глубокой десульфурации чугуна. Для исключения
такого положения необходимо осуществлять мероприятия по отбору и
отдельному складированию низкосернистого оборотного лома. С учетом
этих обстоятельств, при производстве высококачественных сталей добав-
ка лома может быть значительно сокращенна, например, при снижении
содержания кремния в чугуне, а в некоторых вариантах современных тех-
нологий, например, при бесшлаковой продувке, добавка лома может быть
совсем исключена.
Содержание серы в извести контролируется, а в железорудных мате-
риалах, используемых в небольших количествах для ускорения шлакооб-
разования и корректировки температуры металла (окатыши, агломерат),
известно из сертификата и может быть проконтролировано до примене-
ния.
При переделе чугуна после внедоменной десульфурации количество
шлака (см. уравнение 2), образующегося при обработке и попадающего в
конвертер, оказывает существенное влияние на содержание серы в конеч-
ном металле. Содержание серы (количество серы в шлаке) можно опреде-
лить путем химического анализа, либо на основании расчетов по исход-
ному и конечному содержанию серы в чугуне. Количество шлака можно
определять визуально, либо расчетом по результатам предыдущих обра-
боток чугуна (массива обработок).
В промышленных условиях для прогнозных расчетов содержания се-
ры в металле по предложенному балансовому уравнению наиболее удоб-
ным может оказаться определение величины степени десульфурации по
статистическим зависимостям, полученным по входящим и конечным
показателям для массивов конвертерных плавок, которые должны быть
дифференцированы по содержанию углерода в металле по окончанию
продувки.
119
Выводы. Проведена оценка и выполнен анализ факторов (содержания
серы в чугуне, расход металлолома, количество шлака УДЧ), влияющих
на конечное содержание серы в металле в условиях производства стали в
технологическом комплексе «УДЧ–Конвертер».
В условиях работы с использованием обессеренного чугуна в металле
на выпуске из конвертера содержание серы может оказаться выше, чем в
исходном чугуне. Связано это с поступлением серы в конвертерную ванну
с другими шихтовыми материалами.
В условиях технологического комплекса «УДЧ–Конвертер» при про-
изводстве низкосернистых сталей главной задачей является сохранение
достигнутого на УДЧ содержания серы путем удаления шлака после вне-
печной обработки, специального отбора и сокращения количества исполь-
зуемого металлолома.
1. Перлов Н.И., Квитко М.П. Прогресс в кислородно-конвертерном производст-
ве. – М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по
черной и цветной металлургии, 1963. – 423 с.
2. Баптизманский В.И. Теория кислородно-конвертерного процесса. – М.: Ме-
таллургия, 1975. – 375 с.
3. Исследование особенностей окисления примесей металла на конечных этапах
кислородно-конвертерной плавки / В.П. Корченко, Л.Г. Тубольцев, В.Ф. По-
ляков и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2006.–
№7. –С.45–48.
4. Особенности процесса десульфурации в конвертере в условиях комбиниро-
ванной продувки / В.П. Корченко, Л.Г. Тубольцев, В.Ф. Поляков и др. // Сб.
тр. ИЧМ. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. –
Вып.13. – 2006. – С.60–70.
Статья рекомендована к печати
докт.техн.наук, проф. Д.Н.Тогобицкой
|