Практична робота №2

Тема: Розрахунок десульфурації чавуну механічними мішалками на УДЧ.

Мета: Відпрацювати методику розрахунку десульфурації чавуну за японською

технологією.

Теоретична частина

Десульфурація чавуну є найважнішим технологічним прийомом в конвертерному виробництві стали, що дозволяє проводити плавку по малошлаковій технології без необхідности додаткової десульфурації сталі в ковші-печі, або вакууматорі, чи в незначній мірі з малими витратами десульфураторів.

Найкращими десульфуруючими реагентами є порошкові матеріали, які розмішуються в чавуні механічними мішалками, або вводяться в чавун у струменю інертного газу, а також порошковий дрот, який вводиться в метал за допомогою трайбапарату.

У всесвітній практиці використовуют всі названі методи при внесенні різних реагентів: карбиду кальцію, вапна, силікокальцію, магнію або їх сумішів.

Найбільш десульфуруючий ефект має магній, який вилучає сірки відповідно атомним вагам більше власної ваги (32 : 24), сульфіди магнію внаслідок малої питомої ваги легко спливають у шлак.

Згідно проекту конвертерного комплексу передбачена десульфурація чавуну введенням магнієвих гранул у середовищі азоту. Однак, є повідомлення про більш ефективну і ресурсозберігаючу технологію з використанням механічних мішалок замість вдування порошкових реагентів у середовищі інертного газу. Ця технологія може бути використана і на проектному устрою десульфурації чавуну з невеликою модернізацією.

Практична частина

Використовуємо магнієві гранули, які містять магній і кальцій.

Десульфурація чавуна магнієм і кальцієм здійснюється по реакціям:

FеS + Mg = MgS + Fе, з. сірчаним окисленням Mg + S = MgS

FеS + Са = СаS + Fе, т.е. Са + S = СаS

Магнієві гранули складаються з хімічних елементів:

магній – 78 %, кальцій – 20 %, титан – 1,5 %, залізо – 0,5 %.

Для десульфурації чавуну з 0,030 до 0,005 кг витрати магнієвих гранул складуть:

Х * 32 : 24 * 0,78 + Х * 32 : 40 * 0,20 = 0,025

1,040Х +0,160Х = 0,025 1,200Х = 0,025

Х = 0,021 кг на 100 кг чавуну

Зі врахуванням часткового викиду кульок магнію на поверхню металу з десульфуруючим ефектом на рівні 92 % витрати магнієвого реагенту збільшуємо перерахуванням:

0,021 : 0,92 = 0,023 кг/100кг, або 0,23 кг/т

В магнієвих гранулах міститься, кг:

магнію: 0,023 * 0,78 = 0,0180

кальцію: 0,023 * 0,20 = 0,0046

титану: 0,023 * 0,015 = 0,0003

заліза: 0,023 * 0,005 = 0,0001

В графу «Поступило матеріалів» добавляється 0,023 кг порошкового реагенту. При цьому 0,018 кг магнію і 0,005 кг кальцію витрачаються на утворення сульфідів і оксидів магнію і кальцію, 0,0003 кг титану на 96 % розчиняється у металі, а 4 % окисляється з утворенням оксиду титану, залізо 0,0001 кг переходить в метал, оксиди, сульфіди і елементи, які не прореагували, переходять у шлак.

Витрачається магнію на десульфурацію зі врахуванням угару магнію 6 % і ступеню десульфурації магнієм 92 %, кг:

0,018 * 0,94 * 0,92 = 0,016

Вилучиться сірки при утворенні сульфіду магнію, кг:

0,016 * 32 : 24 = 0,022

Утворюється сульфіду магнію (вага магнію + сірки), кг:

0,016 + 0,022 = 0,038

Витрачається кальцію на десульфурацію чавуну зі врахуванням угару кальцію 7% и степеню десульфурації кальцієм 76%, кг:

0,0046 * 0,93 * 0,76 = 0,00325

Вилучиться сірки при утворенні сульфіду кальцію, кг:

0,00325 * 32 : 40 = 0,0026

Утвориться сульфіду кальцію (вага кальцію + сірки), кг:

0,00325 + 0,0026 = 0,00585

Сумарно вилучиться сірки з чавуну, кг:

0,022 + 0,0026 = 0,0246

Витрати магнію на окислення складуть, кг:

0,018 * 0,06 = 0,00108

Витрати кисню на окислення магнію, кг:

0,00108 * 16 : 24 = 0,00072

Утвориться оксидів магнію, кг:

0,00108 + 0,00072 = 0,0018

Витрати кальцію на окислення складуть, кг:

0,0046 * 0,07 = 0,000322

Витрати кисню на окислення кальцію, кг:

0,000322 * 16 : 40 = 0,000129

Утвориться оксидів кальцію, кг:

0,000322 + 0,000129 = 0,00045

Переходить титану в метал, кг:

0,0003 * 0,96 = 0,00029

Окисляється титану, кг:

0,0003 * 0,04 = 0,000012

Витрати кисню на окислення титану, кг:

0,000012 * 32 : 48 = 0,000008

Утвориться оксиду титану, кг:

0,000012 + 0,000008 = 0,00002

Загальні витрати (поступило) кисню з атмосфери, кг:

0,00072 + 0,00014 + 0,000008 = 0,000868

Залишковий вміст сірки в рафінованому чавуні складе, кг:

0,032 – 0,0246 = 0,0074

Втрати магнію і кальцію з викидами і які не прореагували, кг:

0,023 – 0,016 – 0,00325 – 0,00108 – 0,000322 +0,00027-0,00003= 0,00259

Вага шлаку збільшиться на вагу утворених сульфідів, оксидів, і які не прореагували

з реагенту, кг:

0,038 + 0,00585 + 0,0018 + 0,000495+ 0,00002 + 0,00259 = 0,048755

Примітки: випаренням магнію внаслідок малих значень у розрахунку нехтуємо.

Т.ч. ступінь використання магнійкальцієвого реагента складе при втратах реагенту при десульфурації з 0,023 сірки до 0,00259 кг:

(0,023 – 0,00259) : 0,023 * 100 = 88,7 %

На десульфурацію використано реагенту, кг:

0,016 + 0,00325 = 0,01925

Загальний десульфуруючий ефект реагенту складає:

(0,023 – 0,01925) : 0,023 * 100 = 83,7 %

Витрати магнієвого реагенту на плавку, кг:

0,23 кг/т * 250т = 57,5

Маса чавуну складе, кг:

100 + 0,023 + 0,000868 – 0,04875 = 99,975

Таблиця Матеріальний баланс десульфурації чавуну, кг:

№ п.п	Поступило	кг	Отримано	Кг
1	Чавуну до десульфурації	100,000	Чавуну після десуль-фурації	99,975113
1	Реагенту	0,023	Шлаку і викидів	0,048755
3	Кисню з атмосфери	0,000868
	Всього	100,02368	Всього	100,023868

Нев’язання = 0.

Висновок: механічні мішалки дають значно вишу ступінь десульфурації при витратах магнієвого реагенту 0,23 кг/т порівняно з 0,34 кг/т при вдуванні магнієвых гранул у середовищі інертного газу, чи порошкового дроту 0,35 кг/т, що економічно доцільно з врахуванням вартості інертного газу, порошкового дроту, захисту навколишнього середовища.

Література

1. В.В.Лунев Сера и фосфор в стали. М: Металлургия 1988.- 256с.

2. Б.М.Бойченко і ін. Конвертерне виробництво сталі. Дн: РВА „Дніпро-ВАЛ”.

2004.-457с.

3. В.А.Вихлевчук Ковшевая доводка стали Дн: Системные технологии, 2000.-190с.

4. Металлургическая и горнорудная промышленность. №1 2003г. с.27,

5. Металлургическая и горнорудная промышленность. №7 2004г. с.62,

6. Черная металлургии России и стран СНГ в 21 веке №3 94г.с 61. (опыт ММК).

7. А.Б.Гловацкий Внедоменная десульфурация чугуна М Металлургия 1986.-94с.

Розрахуйте кількість десульфуруючих реагентів для зниження змісту сірки у сталі за ковшовим варіантом десульфурації згідно варіанту.

Додаток до практичної роботи №2

№ вар	садка т	Десульф. ефект	Дусульфурація Чавуну,кг	Склад магнієвих гранул %
				магний	кальцій	титан	залізо
1	100	91	0,032-0,005	78	20	1,5	0,5
2	150	91	0,031-0,004	77	21	1,4	0,6
3	200	92	0,030-0,005	78	20	1,4	0,6
4	180	93	0,031-0,004	77	21	1,5	0,5
5	130	92	0,032-0,004	79	19	1,5	0,5
6	200	90	0,030-0,005	76	24	1,4	0,6
7	300	91	0,032-0,004	77	21	1,7	0,3
8	250	92	0,030-0,004	78	20	1,4	0,6
9	180	93	0,031-0,005	76	22	1,5	0,5
10	100	93	0,032-0,004	77	21	1,5	0,5
11	300	92	0,032-0,012	76	24	1,5	0,5
12	350	91	0,032-0,013	78	20	1,7	0,3
13	250	93	0,030-0,004	75	23	1,6	0,4
14	400	92	0,031-0,005	76	22	1,4	0,6
15	130	92	0,030-0,004	75	23	1,5	0,5
16	180	93	0,031-0,005	77	21	1,4	0,6
17	130	92	0,030-0,006	78	20	1,5	0,5
18	150	92	0,031-0,004	77	21	1,6	0,4
19	200	91	0,030-0,004	78	20	1,5	0,5
20	250	93	0,031-0,005	76	22	1,4	0,6
21	300	92	0,030-0,005	77	21	1,7	0,3
22	350	93	0,031-0,004	76	22	1,5	0,5
23	200	92	0,030-0,004	75	23	1,6	0,4
24	250	93	0,031-0,004	75	23	1,3	0,7
25	100	92	0,030-0,005	74	24	1,4	0,6