Влияние шлакового режима на показатели доменной плавки

1. Количество шлака влияет на расход кокса.

2. Количество шлака влияет на производительность печи.

3. Шлаковый режим влияет на состав чугуна.

­основность шлака ® ­ Mn, ¯ Si в чугуне.

4. Шлак влияет на движение газа и материала.

Лучшая шихта с минимальным интервалом размягчения.

5. Шлаковый режим влияет на тепловой режим. Легкоплавкие шлаки охлаждают горн, а тугоплавкие нагревают.

6. Шлакопереработка.

46. Свойства доменных шлаков

1)Химический состав

содержание большого кол-ва FeO в шлаке – не выгодно. Только содержание фосфора и углерода в чугуне не зависит от состава шлака

2) Основность – отношение содержания основных оксидов к содержанию кислых оксидов, сильно влияет на протекание всех реакций восстановления, на вязкость.

Способы выражения основности При выплавке передельных чугунов, основность находится в пределах 0,9-1,2, иногда достигая значений 0,8-1,3. Для более полной десульфурации желательно иметь большую основность, но это приводит к увеличению кол-ва шлака(т.к. требуется большее кол-во известняка), что приводит к увеличению расхода кокса (1кг шлака = 0,2 кг кокса)

3) вязкость – Внутреннее трение, препятствующее течению жидкости, величина обратная текучести. Препятствует перемещению частиц внутри расплава, происходящему от одного центра равновесия к другому. Она дает представление о степени текучести расплава и отражает в определенной мере его внутреннюю структуру. Вязкость существенно понижается с ростом температуры. Для нормальной работы печи вязкость шлака должна составлять 0,3 – 0,8 Па×с.

С повышением температуры вязкость уменьшается

Мало Al2O3 – высокая вязкость, следовательно нужно добавлять Al

 

4) Температура Кристализации – существуют диаграммы

????????? (одинаковые или разные вещи??)Температура плавления шлаков. Шлак – многокомпонентная система и процесс перехода из твердого в жидкое состояние у него часто выражается не ярко. Шлак обычно постепенно размягчается, переходя к жидкому состоянию через тестообразное, пластичное. Температуру плавления шлаков, как момент полного исчезновения твердой фазы, т.е. момент перехода из гетерогенного в гомогенное состояние, обычно определяют оптическим способом. За температуру плавления шлака принимают момент его перехода из анизотропного, кристаллического состояния в изотропное, стекловидное.

5) Плавкость(то же, что и энтальпия шлака). Является важной характеристикой главным образом для определения количества тепла, требующегося для образования шлака и уносимого им из печи. Величина энтальпии шлака зависит от температуры, при которой она определяется, и от теплоемкости шлака. Для единицы массы шлака энтальпию определяют из выражения q=C×t, где С – теплоемкость шлака, кДж/(кг×С); t – температура шлака, °С. Эту величину нужно знать, чтобы расчитать расход топлива

6) Электропроводность – шлаки электропроводны

7) устойчивость – способность к изменению свойств шлака при изменении внешних условий, чем выше устойчивость, тем меньше изменяется шлак.

Температура шлака несколько выше температуры чугуна: 1400 – 1560

 

47. Десульфурация Чугуна

Сера попадает в чугун в основном с коксом, примерно 10% переходит в газовую фазу. Главный десульфуратор – шлак, Сера в шлаке находится в виде сульфидов CaS, MnS, FeS.

При чем большая часть S связана с Ca в виде CaS

Чем выше приход S, тем выше [S]чугуна; чем больше шлака тем лучше десульфурация.

Баланс серы в доменной печи можно выразить Десульфурации способствует увеличение до определенного уровня основности шлака, блее высокие температуры в горне, введение в шлак 5-10% MgO(он не является десульфуратором, но уменьшает вязкость), увеличение кол-ва шлака.

 

Механизм десульфурации чугуна можно подразделить на три стадии:

1. переход серы в виде сульфидов железа и марганца из чугуна в шлак; (лимитируется распределением серы в шлаке, т.к. отводом серы от межфазной границы металл-шлак)

2. перераспределение серы между сульфидами железа, марганца, кальция (возможно и магния) с образованием оксидов железа и марганца; (лимитируется распределением серы в шлаке, т.к. отводом серы от межфазной границы металл-шлак)

3. восстановление оксидов железа и марганца углеродом, кремнием и другими раскислителями до наступления равновесия между ними и газовой средой. Эта стадия является лимитирующей, т.к. равновесные концентрации с газовой фазой оксидов железа и марганца – сотые доли процента, а они поступают в шлак непрерывно

Реакцию десульфурации можно представить в следующем виде:

[FeS] «(FeS)

(FeS) + (CaO) «(FeO) + (CaS)

(FeO) + C = [Fe] + CO

[FeS] + (CaO) + C = (CaS) + [Fe] + CO

Десульфурация СаО: СаО_тв+[S]+С_гр = СаS_тв+СО_г

Десульфурация MnО: MnО_тв+[S]+С_гр = (MnS)+СО_г десульфурирующая способность в 3 – 5 раз ниже СаО.

Десульфурация MgО: MgО_тв+[S]+С_гр = MgS_тв+СО_г десульфурирующая способность в 300 – 1000 раз ниже СаО.

Десульфурация Na₂О: Na₂О_ж+[S]+С_гр = Na₂S_ж+СО_г десульфурирующая способность на 3 – 4 порядка выше СаО.

Десульфурация СаС₂: СаС_2тв+[S] = СаS_тв+2С_гр

Основная масса Серы переходит в шлак, когда через него фильтруются капли жидкого чугуна, стекающего в горн. Между выпусками десульфурация протекает в 3 фазы: 1) слабо – когда в горне мало шлака 2) сильно когда шлака много 3) опять слабо, когда в горне остается малый слой шлака, насыщенный серой.