ОТЧЕТ
«Совершенствование управления и контроля
технологическим процессом десульфурации чугуна гранулированным магнием с
использованием ПЭВМ»
Оглавление
Металлургические
основы десульфурации магнием. Назначение содержания серы по ковшам выпуска
Свойства
магния. Основы процесса
Степень
усвоения магния в расплав
Энергия
перемешивания чугуна в ковше
Анализ
технологии десульфурации
Изменение
содержания серы в миксере
Производство
низкосернистого чугуна
Модель
программы расчета расхода магния на ковш
Изменение
содержание серы в чугуне из миксера
Аннотация
Определены
зависимости содержания серы в ковшах перед продувкой от неравномерности
содержания серы по ходу выпуска и ресульфурации чугуна в ковшах.
Расход магния на обработку определяется расходом на десульфурацию, раскисление
металла, насыщение расплава и степенью усвоения магния в расплав. Установлена
зависимость степени усвоения магния в расплав от глубины десульфурации,
температуры чугуна, степени наполнения
ковша, вида газа – носителя и
мощности перемешивания.
Разработан метод расчета мощности
перемешивания, зависящей от скорости поступления в расплав реагента и газа –
носителя и от степени использования магния в расплав.
Выполнен анализ эффективности
десульфурации в отделении десульфурации чугуна. Основная технология выполняется
с обработкой двумя фурмами. При времени обработки - 6 минут и скорости подачи
магния в расплав – 10 кг/мин, в ковш поступает
Использование
фурм на основе высокоглиноземистой массы позволит повысить расход магния за счет увеличения времени обработки двумя
фурмами до 12 минут.
Разработана
математическая модель и программное обеспечение для технологии обработки чугуна
гранулированным магнием, с учетом дозирования магния на каждый ковш. Модель включает
назначение содержания серы в ковшах перед обработкой и конечного
содержания серы или расхода магния на ковш; расчет теоретического расхода
магния, мощности перемешивания;
коэффициента усвоения магния в расплав. В зависимости от расхода магния
на ковш и скорости поступления магния в расплав назначается количества
погружений фурм. Выполняется расчета
стоимости обработки. Программа адаптируется к производственным
показателям путем корректировки
коэффициента усвоения магния.
Предусмотренно изменение режимов обработки: газ-носитель воздух или природный газ; защитный или обычный шлак; назначение конечного содержание серы или расход магния на ковш..В случае организации базы данных, возможно дополнительная настройка программы на основе текущих результатов обработки Программа выполнена в среде электронных таблиц Integro или Exсel. Использование программы позволяет уточнить режимы дозировки магния, снизить количество передутого чугуна и сократить удельный расход реагента.
Металлургические основы десульфурации магнием. Назначение
содержания серы по ковшам выпуска
Содержание
серы по ходу выпуска неравномерно. Пробы чугуна регулярно отбираются на
выпуске от первого и второго по наливу ковшей. На содержание серы в пробе
первого по наливу ковша ориентируются в отделении десульфурации чугуна (ОДЧ)
при назначении расхода магния. Проба от
средины второго ковша характеризует
среднее содержание серы на выпуске чугуна. При смещении отбора проб к концу выпуска содержание серы
занижается, что искажает назначение
расхода магния в ОДЧ.
По
600 пробам чугуна установлена зависимость (1) между содержанием серы на выпуске
в первом по наливу ковше [S]1в и во
втором по наливу ковше [S]2в, которой
можно пользоваться при отсутствии пробы
от первого ковша:
C учетом проб, отобранных в опытном
порядке на выпуске от третьих и четвертых по наливу ковшей
получено соотношение :
В
ковшах происходит ресульфурация чугуна
более кислыми, чем из печи ковшевыми
шлаками, состоящими из доменного шлака, песка и мусора, попавших в ковш на выпуске. Коэффициент распределения Ls=(S)/[S] такого шлака составляет 5-20 против
60-80 для шлака из доменной печи.
Ориентировочно
о ресульфурации можно судить по химическому составу чугуна при сливе из миксера
по сравнению с чугуном на выпуске в периоды 2 – 3 суток, когда ОДЧ становится
на ремонт. Более точно ресульфурация оценивается по содержанию серы в пробах,
отобранным на выпуске -[S]в и из ковшей перед обработкой магнием на ОДЧ -[S]к. По 500 пробам
получена зависимость:
Расчетная зависимость по этой
формуле показывает, что ресульфурация максимальна при малом содержании серы:
|
[S]в, % |
0.0100 |
0.0200 |
0.0300 |
0.0400 |
0.0500 |
0.0600 |
0.0700 |
|
[S]к, % |
0.0242 |
0.0328 |
0.0413 |
0.0498 |
0.0584 |
0.0669 |
0.0784 |
|
[S]в-[S]к |
0.0142 |
0.0128 |
0.0113 |
0.0098 |
0.0084 |
0.0069 |
0.0054 |
В опытном порядке перед выпуском в ковши
давалась известь в количестве 0.5 % от массы чугуна и это снижало ресульфурацию
на 20 – 25 %. В этом случае снижение ресульфурации учитывается умножением
зависимости (3) на коэффициент
ресульфурации К(r), который меньше единицы.
Свойства магния. Основы процесса
Магний
плавится при 650 ºС, кипит в стандартных
условиях при 1170 ºС, ограниченно растворим в расплавах Fe – C. Под давлением паров 1 атм растворимость магния составляет при 1250 ºС – 0.79 %, при
1350 ºС – 0.58 % . Магний имеет высокое сродство к кислороду и сере,
взаимодействует с азотом.
Зависимость
давления паров магния Pmg от температуры и
глубина погружения фурмы Hф, при которой обеспечивается испарение магния под
этим давлением, определяется формулами:
LgPmg=
-6737/ T+ 4.04 (4)
Hф=(Pmg-1)/0.675 (5)
Расчетные значения по этим формулам:
|
t, ºC |
1117 |
1150 |
1200 |
1260 |
1280 |
1300 |
1320 |
1340 |
1360 |
|
Pmg, атм |
1.00 |
1.30 |
1.88 |
2.16 |
3.22 |
3.66 |
4.14 |
4.67 |
5,26 |
|
Hф,м |
0.00 |
0.44 |
1.30 |
1.72 |
3.29 |
3.94 |
4.65 |
5.44 |
6.30 |
При глубине погружения около
Обработка чугуна в 140-тонных чугуновозных
ковшах происходит при температуре 1350-1400 ºС и глубине погружения фурмы до
2-х метров. В этих условиях давление паров магния превышает статическое
давление чугуна на срезе фурм и происходит интенсивное испарение
магния. При таких параметрах подача магния в чугун прямоточной фурмой
соправождается интенсивным парообразованием в ограниченном объеме реакционной
зоны, что приводит к пульсации, выбросам металла, низкой усвояемости магния по
ходу процесса, к завариванию фурмы. Первоначально использовалась прямоточная
фурма, а для успокоения процесса фрезерованный а затем гранулированный магний
подавался вглубь металла в смеси с измельченной извести . Подобные
системы изпользуются в зарубежных установках до настоящего времени.
В дальнейшем применена фурма,
расширенная на выходе – с испарительной камерой, в которой демпфируется процесс
испарения, происходит частичное растворение магния в чугуне. Магний
используется без наполнителя, с высокой степенью эффективности,с широкими
возможностями по дозированию.
В таком виде процесс был применен в (ОДЧ) при кислородно- конвертерном цехе
(ККЦ). Взамен осушенного воздуха или азота для транспорта магния в металл
применялся природный газ, что повысило эффективность использования магния на
15-20 %. Совершенствование процесса проводилось в направлении снижения расхода
газа-носителя до 40-
Расход магния на процесс
Как показали обработки чугуна малыми
порциями магния, процесс начинается с первоначального насыщения чугуна
магнием до величины 0.006-0.007 % и взаимодействия с кислородом. В дальнейшем
магний расходуется на десульфурацию и растворение в чугуне. Теоретический
удельный расход магния определяется зависимостью:
[S]1,[S]2- содержание серы до и после
обработки, %;
[Mg]-содержание магния, растворенного в
чугуне, % ;
∆[O]-количество удаленного кислорода, %;
%Mg(a)- содержание активного магния
в реагенте, %;
Реальный
удельный расход магния учитывает N(mg) –степень
усвоения магния в расплав:
Q(mg) = Q(mg)t/N(mg)·103 (7)
N(mg)-степень усвоения магния в расплав, %.
В области
пониженного содержания серы справедлива зависимость:
[Mg}•[S]=K(mgs) (8)
Величина К(mgs) зависит от условий процесса и находится эмпирическим
путем.
Таблица
1
Лабораторные
и промышленные величины константы К(mgs)
|
№ |
Условия
обработки чугуна магнием |
К(mg)•104 |
[S]max,% |
|
1 |
Лабораторные
опыты. Лаврика и Маринчика при температуре 1250-1350 ºС. |
0.91-.0.92 |
|
|
2 |
Промышленные
обработки в 140-тонных чугуновозных
ковшах при температуре 1310-1360 ºС; подача магния в струе воздуха или азота. |
1.17 |
0.0148 |
|
3 |
Тоже – подача магния в струе природного
газа |
0.98 |
0.0121 |
|
4 |
Обработка в 300-тонных заливочных ковшах
при температуре 1260-1320 ºС. Чугун
предварительно обработан магнием в 140-тонных ковшах. |
0.53 |
0.0121 |
Для опытно-промышленных обработок в 140-тонных ковшах на МК «Азовсталь» не была установлена
зависимость К(mg) от
температуры.
В
области содержания серы >[S]max содержание магния, % для случаев 2 и 3 изменяется в
слабой степени по линейному закону:
[Mg]=0.0089
– 0.067•[S] (9)
[Mg
]=0.062 % , если [S]>0.040%
[S]max определяется
путем совместного решения (8) и (9)
На рис 1 представлена зависимость между
содержанием магния и серы в чугуне, полученная после обработки чугуна в
140-тонных ковшах (1, 2) и 300-тонных заливочных ковшах (3,4).
В
доменном чугуне содержится 0.0020-0.0025
% растворимого и 0.0060- 0.0100 %
общего кислорода. По пробам чугуна, отобранным до и после обработки магнием,
найдена зависимость количества удаленного кислорода Δ[O] от конечного содержания серы:
∆[O]=0.14•10-4•[S]-1.17 (10-1)
Принято,
что 25%
кислорода взаимодействует с
магнием, но не менее 0.005 %,а остальной кислород вымывается газом и парами
магния. Количество кислорода прореагировавшего с магнием:
∆[O]=0.035•10-4•[S]-1.17 (10-2)
и не менее 0.005%
Степень усвоения
магния в расплав
Степень
усвоения рассчитывается по зависимости:
N(mg)=N(mg)p•K(w)•K(g)•К(n) (11)
N(mg)p-технологическая
степень десульфурации, % , зависящая от условий
процесса. Повышение глубины
десульфурации и насыщение чугуна магнием,
повышение температуры чугуна, t(e),ºC. снижает усвоение магния в расплав. Увеличение массы
чугуна в ковше M(e),тонн
соответствует увеличению глубины погружения фурмы в расплав и повышению
усвояемости магния. По опытно-промышленным
обработкам получена зависимость:
N(mg)p=200.8-422.7•[Mg]-0.0771•t(e)-640.5/M(e) (12)
K(w)-коэффициент
интенсивности процесса устанавливается
по удельной мощности перемешивания W, Вт/кг, определяемой
изотермическим расширением пузырьков паров магния и газов при движении их от уровня погружения фурмы к поверхности
расплава:
K(w)=5+136•10-3•W-0.267•10-6•W2
(13)
Зависимость
коэффициента К(w) от мощности перемешивания:
|
W,вт/кг |
300 |
500 |
700 |
900 |
|
K(w) |
0.982 |
0.966 |
0.929 |
0.871 |
K(g)-зависит
от вида газа –носителя. Для природного газа K(g) –1.0, для воздуха и азота
–0.9.
K(n)-коэффициент адаптации, приводит результаты,
полученные опытно-промышленным путем в
соответствие промышленным обработкам.
Энергия перемешивания чугуна в ковше
Перемешивание
чугуна при обработке парами магния и продуктами газа – носителя способствует
усреднению чугуна и улучшает взаимодействие металла с магнием. Избыточная мощность перемешивания приводит к выбросам
металла, ухудшению усвоения магния, повышению потерь тепла с поверхности
расплава.
Давления
столба металла на глубине погружения фурмы Нф, м и плотности жидкого чугуна 6750 кг/м3 составляет, атм. (видоизмененная формула 5):
Работа экзотермического расширения одного моля газа, Дж/(моль•К):
Так
как R=8.314 Дж/(моль·К), а Р2=1,то
Не
усвоенные в расплав пары магния, и продукты
газа-носителя выполняют работу, которых
определяется уравнением (16). Очевидно, что снижение степени усвоения магния
способствует увеличению объема этой работы
Если пузырек реагирует при всплывании с
металлом и количество газа меняется от 1 до 0 молей пропорционально высоте, то
для работы выводится следующая зависимость: .
Усвоенные
пары магния выполняют работу в
соответствии с уравнением (17). Для
условий обработки чугуна магнием в
140-тонных ковшах величина Ам составляет 43 % от Ас
Если
V1
- объемный выход нереагирующих газав, м3
/с;,
V2 – объемный выход прореагировавших газов, М(е) – масса
металла в ковше, т., то удельная мощность перемешивания:
Подставляя значения Ас и Ам:
Где
Vg-расход газа –носителя, м3 /с;
Кg – выход газа из
единицы газа – носителя, равный: для воздуха - 0.79, для азота и аргона –
1.00, для природного газа – 2.00;
Gmg(a) – расход активного магния,
кг/с;
N(mg) – степень использования
магния, %;
∆V0 =2•Vg•0.21 затраты паров магния при использовании воздуха как газа носителя.
Nr – доля магния на первичное
растворение в расширителе фурмы (принято – 10 %). Этот магний исключается
из парообразования.
Анализ технологии десульфурации
По
усредненным месячным показателям за 1998-2000 гг. видно, что удельный расход магния может изменяться вне
зависимости от исходного [S]в и
конечного [S]2 содержания серы:
|
Q(mg) |
N(mg) |
[S]в |
[S]2 |
|
0.665 |
37.9 |
0.0353 |
0.0160 |
|
0.557 |
45.8 |
0.0343 |
0.0143 |
|
0.474 |
54.7 |
0.0349 |
0.0132 |
|
0.387 |
68.6 |
0.0358 |
0.0142 |
Получена статистическая зависимость удельного расхода магния, Q(mg),кг/т от степени использования магния в расплав N(mg),%, которая: уменьшается при увеличении мощности перемешивания и увеличении скорости подачи магния сверх максимальной (10 кг/мин).
Q(mg)=0.0524+23/
N(mg) (21)
Максимальная скорость поступления магния 10 кг/мин относится к первичному гранулированному магнию с содержание Mg(акт)-93 % ,для гранулированного вторичного магния c cсодержанием Mg(акт)-80 % сохраняется та же степень усвоения и скорость поступления может быть увеличена обратно пропорционально содержанию магния, т.е. до 12 кг/мин. Виброфрезерованный магний с Mg(акт)-99.5 % имеет более низкую степень усвоения в расплав и скорость подачи можно оставить 10 кг/мин. Для повышения точности дозирования, учитывая разнородность реагентов, необходимо периодически тарировать роторные питатели.
По частотным распределениям серы на выпуске (рис
2), составленным для первых и вторых по наливу ковшей, содержание серы
изменяется от 0.005 до 0.105 %. В 2.5 % случаев содержание серы > 0.105 % .80 %
чугуна выплавляется с содержании серы < 0.045 %.
Из него при расходе магния на ковш
Не следует пропускать мимо ОДЧ чугун с содержанием серы < 0.020 %, В таком чугуне в результате ресульфурации содержание серы выше указанного на выпуске и он не участвует в разбавлении сернистого чугуна. Попытка увеличить расход магния на чугун, проходящий обработку, приводит к перерасходу магния.
Из-за недостаточной точности
дозирования магния 14.6 % чугуна при сливе из миксера содержит S<0.010 % , а 16.8 % чугуна содержит S>0.020 %.
Изменение содержания серы в миксере
Процесс изменения серы в миксере является
инерционным. При сливе в миксер чугуна происходит его смешивание с чугуном в
миксере.
М(e),
M(c) – масса чугуна в миксере и сливаемого в миксер;
Sm, Sc – исходное содержание серы в миксере и содержание серы в
сливаемом чугуне;
S’m – усредненное содержание серы после слива в миксер.
Принимается,
что количество сливаемого в миксер
чугуна равно количеству чугуна на заливку в конвертер. При следующем сливе в
уравнении (22) вместо Sm будет фигурировать величина S’m и.т.д. С
помощью этого алгоритма рассчитывается содержание серы в миксере при очередной
заливке чугуна и сливе его из миксера
(рис 3).
При
переходе с чугуна с содержанием 0.020 – 0.040 % S на низкосернистый чугун - 0.010 % S количество заливок (плавок), после
которых содержание серы в миксере не превышает более чем на 10 % заданное
(0.011 %) составляет:
|
Начальноесодержание
S,% |
Масса
чугуна в миксере, т/ Количество
плавок |
||
|
500 |
1000 |
2000 |
|
|
0.020 |
5 |
9 |
17 |
|
0.025 |
6 |
10 |
19 |
|
0.030 |
7 |
12 |
22 |
|
0.040 |
8 |
13 |
24 |
Аналогично
можно рассчитать, количество
заливаемого в работающий миксер
низкосернистого чугуна S=0.010 %, чтобы
снизить содержание серы в чугуне до желаемого уровня.
Производство низкосернистого чугуна
Для
производства низкосернистых марок сталей (S<0.007%) штрипсовых
10Г2ФБ, 09Г2ФБ, X60, X65, X70, 13Г1СУ;
котельных 09Г2С; для нефтяных платформ API-2H и некоторых
других, содержание серы в чугуне из миксера не должно превышать 0.010 %.
Количество такой стали оценивается в 12-15% от общего сортамента, что
соответствует производству по назначению 24-30 тыс.тонн в месяц низкосернистого
чугуна для 80-100 заливок на плавку.
Кроме того, для понижения содержания
серы при сливе из миксера, например, с
0.020 до 0.010 % при полноте миксера 1000 и 500 тонн необходимо слить из миксера 2700 или 1500 тонн промежуточного
чугуна. Для повышения доли чугуна, направленного по назначению до 70-85 %
целесообразно, чтобы в месяц организовывалось не более 2-3 компаний с выпуском
в компанию 20-30 плавок низкосернистой стали и производством в ОДЧ 9000-12000 т низкосернистой стали (1.0-1.5
суток работы). Однако при содержании серы на выпуске более 0.025-0.030 % серы
ОДЧ не справляется с таким объемом работы, и
количество плавок в компании необходимо будет сокращать.
Для
организации производства низкосернистого чугуна
при минимальных затратах необходимо:
-оповещать
доменный цех за сутки о начале производства низкосернистого чугуна;
-на
доменных печах обеспечить работу на шлаках
основность CaO/SiO2 1.22-1.27 при содержании кремния в чугуне 0.9-1.1 %;
-назначать
обработку каждого ковша с использованием программы для ПЭВМ, с учетом номеров
ковшей по порядку налива;
-обеспечивать
использование оборотного лома по назначению для производства низкосернистой
стали.
Модель программы расчета расхода магния на ковш
Модель включает блоки: назначения
содержания серы перед обработкой; назначения конечного содержания серы или
расхода магния на ковш; расчета теоретического расхода магния; расчета мощности
перемешивания; расчета коэффициента усвоения магния в расплав; назначения
количества погружений фурм; расчета
стоимости обработки.
Назначается
содержание серы на выпуске по первому и по второму по наливу ковшам –[S]в1 и [S]в2. Если [S]в1 отсутствует то используется зависимость (1)
Содержание серы в ковшах выпуска при назначении [S]2в определяется сводными формулами на основе (1) и (2) с учетом снижения ресульфурации в
ковше для защитного шлака (режим 2-1-защитный шлак):
1
ковш: [S}1к=(0.853•(1.34•[S]2в-0.002)+0.0157)•Kr;
2 ковш: [S}2к=(0.853•[S]2в+0.0157)•Kr
3 и 4 ковши [S]3,4к=(0.853•.0.85•[S]2в+0.0157)•Kr
При отсутствии взвешивания, масса чугуна в ковше, определяется приблизительно путем отсчета расстояния от
нижней кромки пилотки до поверхности
расплава h c учетом
толщины слоя шлака h(s), м
(0.080):
M(e)=π•D2 /4•(H-h(s)-h)•6.75+21.2 (23)
D,H – диаметр и высота
цилиндрической части ковша, м;
Теоретический расход магния определяется
по зависимости (6).
Расход магния на насыщение чугуна
определяется по соотношениям (8) и (9) и значениям K(mgs) по таблице 1.
Расход на насыщение изменяется в зависимости от режимов 1–1 (газ-носитель
воздух) и 1-2 (газ-носитель природный газ) При
использовании воздуха часть магния G(mg),кг/с
расходуется на окисление кислорода воздуха:
G(mg)=Vв•0.21/3600•24.3/11.2 (24)
Степень усвоения магния в расплав N(mg) рассчитывается по зависимости (11).
Технологическая степень десульфурации N(mg)p рассчитывается
по зависимости (12).Чтобы определить коэффициент интенсивности процесса K(w) по зависимости (13) необходимо найти мощность
перемешивания.
Предварительно
в зависимости от массы чугуна в ковше определяется глубина погружения фурмы в
расплав Нф, м:
Hф=2-(90-М(e)•0.0222)
(25)
Глубина
погружения необходима для определения давления паров магния и газа-носителя на
выходе из фурмы, что учитывается в определении мощности перемешивания по
(19),
Усвоение
магния в расплав корректируется коэффициентами K(g) и K(n). Коэффициент К(n) изменяется
при использовании различных видов реагента
По содержанию серы на выпуске и в ковшах перед
обработкой и по заданному конечному содержанию серы программа определяет удельный расход гранулированного
магния, расход его на ковш M(mg) и затраты
на обработку Скорость подачи магния в ковш, кг/мин определяется как
V(mg)=M(mg)/(z•n)
(26)
z – время обработки одной фурмой, мин;
n- количество погружений фурм.
Если
скорость подачи магния превышает максимальную, то увеличивается n (до 4х)
На
рис 4 приведена зависимость удельного
расхода гранулированного магния от
начального и конечного содержания серы в ковшах.
Предусмотрена
также задача – по исходному содержанию серы и по заданному расходу магния на
ковш M(mg) определить
конечное содержание серы. В этом случае расчет производится с помощью
итерационной формулы:
[S]2=([S]1- ([S]1-[S]’2)•Mmg/
M’mg+2[S]’2)/3 (27)
[S]’2, M’mg- конечное
содержание серы и расход магния на ковш, установленные в предыдущем цикле
итерации.
В
процессе итерации количество удаленной серы [S]1 – [S]’2 корректируется отношением Mmg/M’mg. Определенное таким образом [S]2 изменяет на 1/3 предыдущее значение [S]2.
Программа выполнена в среде электронных
таблиц Integro или Exсel.
Пользование программой
Вызывается
файл Sulfur.WKS в Integro или Sulfur.VRB в Exell. В «исходные данные», «назначение режимов», «задание
на обработку», «содержание серы в чугуне»,
вводится значения, необходимые для
расчета. Для этой цели в соответствующую ячейку подводится курсор, заносятся
цифровые значения и клавишей Enter вводятся в
программу. Расчет выполняется автоматически или вручную после ввода всех данных
нажатием клавиш Alt+F9. Если в
программе произошел сбой и в отдельных ячейках высветилось ERR – ошибка, то выйдете из файла в меню с использованием
команды «Не сохранять» и вновь войдите в файл. Оперативная часть программы
располагается на первых трех экранах программы. На следующем экране
располагается подпрограмма расчета изменения содержания серы в миксере при
изменении содержания серы в сливаемом чугуне.
При
работе на фурмах из обычной массы время обработки одной фурмой назначается
3.0-3.5 минуты. Чтобы обеспечить два погружения фурм при расходе магния на
ковш от 60 до 70 кг на ковш, целесообразно назначать
время 3.5 минуты.
.В
расчете по конечному содержанию серы (режим 3-1)-назначенный расход магния
не участвует в расчете, а расчетное конечное содержание серы соответствует
заданному. В расчете по заданному расходу магния на ковш (режим 3-2) заданное
конечное содержание серы не участвует в расчете и не совпадает с расчетным).
Расход магния на ковш назначается при
необходимости ввести в расплав за два погружения фурмы максимальное количество реагента 60-
Ниже
приведена оперативная часть программы с числовым примером. Зачернены заданные
параметры.
Расчет
обработки чугуна порошковым магниевым реагентом
в
140-тонных чугуновозах.
Исходные
данные:
|
Содержание
активного магния в реагенте, % |
0.93 |
|
Время
обработки одной фурмой, мин |
3.0 |
|
Промышленный
коэффициент |
0.73 |
|
Температура
чугуна, º С |
1380 |
|
Стоимость
реагента, грн/кг |
10.471 |
|
Расходы
по переделу, грн/т чугуна |
1.440 |
|
Магний на
первичное растворение, % |
10 |
|
Диаметр
канала фурмы, м |
0.012 |
|
Коэффициент ресульфурации для защитного шлака |
0.96 |
|
Максимальная
скорость подачи магния, кг/мин. |
10.0 |
Назначение
режимов:
|
1. Газ-носитель воздух – 1 ,природный газ – 2 |
2 |
|
2. Защитный шлак – 1, обычный шлак –2 |
2 |
|
3. Конечное содержание серы – 1 расход магния на ковш –2 |
1 |
Задание
на обработку:
|
Номера
ковшей по наливу |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Расход
газа-носителя, м3/час |
60 |
80 |
60 |
60 |
|
Расстояние
расплава от низа пилотки, м |
0.30 |
0.30 |
0.30 |
0.30 |
|
Толщина
шлака в ковше, м |
0.08 |
0.08 |
0.08 |
0.08 |
|
Расчетная
масса чугуна в ковше, т |
85 |
85 |
85 |
85 |
|
Расход реагента на ковш, кг |
60 |
60 |
60 |
60 |
:
Содержание
серы в чугуне:
|
На
выпуске чугуна [S]в по
пробам, % |
0.000 |
0.035 |
--- |
--- |
|
Начальное
содержание серы в ковше, % |
0.052 |
0.044 |
0.039 |
0.039 |
|
Конечное
содержание серы (задано),% |
0.010 |
0.010 |
0.010 |
0.010 |
|
Конечное
содержание серы (расчет), % |
0.010 |
0.010 |
0.010 |
0.010 |
Режим обработки:
|
Расход
реагента на ковш, кг |
68 |
61 |
54 |
54 |
|
Скорость
подачи реагента, кг/мин |
7.6 |
6.1 |
9.0 |
9.0 |
|
Количество
погружений фурм |
3 |
3 |
2 |
2 |
Расчетные
параметры по ковшам:
|
Удельный
расход реагента, кг/т |
0.801 |
0.719 |
0.636 |
0.636 |
|
Себестоимость
обработки чугуна, грн/т |
9.825 |
8.965 |
8.096 |
8.096 |
|
Рабочая
степень усвоения магния, % |
57.4 |
54.7 |
56.4 |
56.4 |
|
Расход
магния на единицу серы |
1.78 |
1.98 |
2.01 |
2.01 |
|
Степень
расхода магния на серу, % |
42.7 |
38.3 |
37.8 |
37.8 |
Расчетные параметры
на выпуск:
|
Удельный
расход реагента, кг/т |
0.698 |
|
Себестоимость
обработки чугуна, грн/т |
0.745 |
|
Среднее
содержание серы в ковшах перед обработкой, % |
0.0436 |
|
Среднее
содержание серы в ковшах после обработки, % |
0.0100 |
Изменение содержание серы в чугуне из миксера
в зависимости от количества заливок
|
Начальное
содержание серы в миксере, % |
0.020 |
|
Содержание
серы в чугуне, сливаемом в миксер, % |
0.010 |
|
Количество
чугуна в миксере, тонн |
1000 |
|
Масса одной
заливки, тонн |
300 |
|
N |
[S]микс |
N |
[S]микс |
N |
[S]микс |
N |
[S]микс |
|
0 |
0.0200 |
8 |
0.0112 |
16 |
0.0101 |
24 |
0.0100 |
|
1 |
0.0177 |
9 |
0.0109 |
17 |
0.0101 |
25 |
0.0100 |
|
2 |
0.0159 |
10 |
0.0107 |
18 |
0.0101 |
25 |
0.0100 |
|
3 |
0.0146 |
11 |
0.0106 |
19 |
0.0101 |
26 |
0.0100 |
|
4 |
0.0135 |
12 |
0.0104 |
20 |
0.0101 |
27 |
0.0100 |
|
5 |
0.0127 |
13 |
0.0103 |
21 |
0.0100 |
28 |
0.0100 |
|
6 |
0.0121` |
14 |
0.0103 |
22 |
0.0100 |
29 |
0.0100 |
|
7 |
0.0116 |
15 |
0.0102 |
23 |
0.0100 |
30 |
0.0100 |
Заключение
1.Разработана
оперативная программа для ПЭВМ, устанавливающая расход магния на каждый ковш
выпуска чугуна при заданном конечном содержании серы, или при заданном расходе магния
- конечное содержание серы. Программа
учитывает режим обработки, от которого зависит усвояемость магния в
расплав, его удельный расход и затраты на обработку.
2.
Дозировка магния с использованием программы позволит снизить удельный его
расход, снизить количество чугуна с содержанием серы < 0.010% и >0.020 %.
3.При
ограниченном времени пребывания погружной
фурмы в чугуне – 3.0-3.5 минуты, не следует увеличивать расход магния на
ковш за счет увеличения скорости подачи более чем 10кг/мин, т.к. это приводит к
снижению усвояемости магния в расплав и повышению его удельного расхода. По
этой причине необходимо установить ограничение напряжения на реостатах роторных
питателей –190 вольт (12кг/мин).
4.При
обработке двумя фурмами и расходовании магния в оптимальных режимах 60-
5. Для повышения эффективности десульфурации и
расширения производства низкосернистого чугуна необходимо: восстановить
обработку чугуна в струе природного газа и продувку расходных емкостей азотом;
освоить футеровку фурм на базе высокоглиноземистой массы и повысить время
погружения одной фурмы до 6 минут; для снижения ресульфурации, особенно чугуна
с низким содержанием серы, следует
изучить эффективность засыпки в ковш
перед выпуском
Литература
1.Воронова
Н. А. Десульфурация чугуна магнием. М. Металлургия. 1980. 240 с.
2.Эллиот
Д.Ф., Глейзер М. , Рамакришна В. Термодинамика
сталеплавильных процессов, пер. с англ. М. Металлургия.1969.с 252.
3.
Кубашевский О.,Оклок С.Б.
Металлургическая термодинамика, пер. с англ. М.Металлургия. 1982. с 243.
4
Гулыга Д. В., Двоскин Б.В. Совершенствование технологии десульфурации чугуна
гранулированным магнием. Сталь. 1993, №7.
5
Повышение качества чугуна и чугунного литья. Редактор Н.А. Воронова. М.
Металлургия. 1972. с 156
Сайт создан в системе uCoz