Внедоменная десульфурация чугуна

Рисунок 1. слева - фурма для ввода магния в чугун: 1 - испарительная камера с отверстиями для выхода паров магния; 2 - несущая труба; 5 - канал; 4 - стальная арматура (покрывается огнеупорной обмазкой); 5 - фланец справа - схема установки для десульфурации чугуна магниевым коксом: 1 - цепной подъемник; 2 - балласт; 3 - стальной вал; 4 - ковш "Торпедо"; 5 - графитовый стержень; 6 - чугун; 7 - магниевый кокс; 8 - графитовый колокол

Перемешивание реагентов с металлом можно осуществлять различными способами, в том числе:

· падающей струей чугуна;

· различными механическими мешалками;

· барботажем под воздействием продувки газом;

· пульсирующей затопленной струей и др. (воздействием вибрации, воздействием ультразвука, газлифтным перемешиванием).

Работа с магнием имеет свои особенности, связанные, во-первых, с тем, что магний при нагреве до температуры расплавленного чугуна испаряется, объем его возрастает в тысячи раз и, во-вторых, энергия взаимодействия паров магния с примесями жидкого чугуна и с окружающим воздухом (окисление магния с образованием MgO с выделением большого количества тепла 2Mg_г + O₂ = 2MgO; настолько велика, что наблюдается пироэффект в виде яркой вспышки). Поэтому магний вводят в чугун обычно под специальным колпаком - испарителем со щелями для выхода паров магния (рис. 1) или каким-либо иным способом, исключающим выброс жидкого чугуна (пассивированием кусков магния, заполнением магнием пор в кусках инертного материала, в пористых кусках кокса (рис. 2), введением в чугун гранулированного магния в токе природного газа или азота и т.п.).

Слева- механическое перемешивание чугуна методом падающей струи В центре - метод вибрационного перемешивания чугуна Справа - перемешивание чугуна с использованием мешалок

Виды механического перемешивания чугуна приведены на рис. 215-217.При использовании смесей типа [известь + плавиковый шпат + реагент, снижающий окисленность ванны (алюминий, кокс и т.п.)] используют мешалки (рис. 217, в). Перемешивание чугуна с реагентом достигается вращением ротора-мешалки и пропусканием через ротор газа-перемешивателя (обычно азота), создающего эффект кипения. В последнее время все большее распространение получает метод обработки чугуна с использованием проволоки, наполненной реагентами-десульфураторами. Перемешивание массы чугуна достигается при этом дополнительной продувкой ванны газом (азотом).

При использовании азота необходимо учитывать реакцию:

· 3Mg_г + N₂ = Mg₃N₂ + Q.

Лучшие результаты получают при использовании природного газа, так как в зоне реакции происходит диссоциация метана, снижающая температуру (до ~ 1200 °С), что способствует протеканию экзотермической реакции образования MgS и создает защитную восстановительную атмосферу над поверхностью чугуна в ковше, блокируя поступление кислорода из атмосферы.

Результаты десульфурации чугуна при использовании смесей на базе СаО зависят от ряда факторов:

· конструкции ковша [в открытом ковше результаты хуже, чем в ковше миксерного типа];

· количества попавшего в ковш миксерного шлака (при значительном количестве миксерного шлака получение низких концентраций серы в чугуне практически недостижимо);

· температуры чугуна (чем выше температура, тем лучше результаты десульфурации;

· содержания в чугуне кремния (чем меньше в чугуне кремния, тем лучше для десульфурации);

· расхода реагентов-десульфураторов. При прочих равных условиях расход зависит от содержания серы в чугуне до обработки [S]_нач и требуемого после обработки [S]_кон.

Хорошие результаты по внедоменной десульфурации чугуна могут быть получены при использовании соды, однако при обработке чугуна содой в атмосферу выделяется большое количество летучих веществ (включая испаряющийся Na₂O, образующийся при контакте соды Na₂CO₃ с расплавленным металлом). Этот метод внедоменной десульфурации чугуна требует обязательного наличия стендов, оборудованных хорошо действующими пылеулавливающими устройствами, и технологии утилизации уловленных соединений натрия.