Внедоменная десульфурация чугуна.

Получение в доменной печи чистых по сере чугунов требует больших затрат. Этим объясняется большое внимание к внедоменной обработке чугуна с целью снижения в нем содержания серы. При внедоменной десульфурации создается возможность для снижения основности доменного шлака, а следовательно, и улучшения его свойств, снижения выхода шлака и расхода кокса. Кроме того, внедоменная десульфурация позволяет при неизменной технологии плавки бороться с браком и получать для специальных целей особо чистые по сере чугуны. В качестве десульфураторов используют в основном соду, карбид кальция, известь, металлический магний.

Для связывания 1 кг S необходимы 0,75 кг Mg; 1,75 кг СаО; 1,94 кг Na₂СО₃ и 2 кг СаС₂, т.е. при использовании в качестве десульфуратора металлического магния расход реагента наиболее низкий. Температура плавления магния 651℃, кипения 1105℃. Испарение магния при вводе его в чугун обеспечивает хороший контакт десульфуратора с металлом, однако требует применения специальных мер для предотвращения выбросов металла под действием давления газа. К преимуществам магния следует отнести также малое количество образующегося шлака, легкую всплываемость (ввиду малого удельного веса). Кроме того, в процессе десульфурации магнием не образуется вредных для окружающей среды продуктов. Затраты тепла на плавление и испарение магния и на перегрев паров приводят к снижению температуры чугуна на 17 – 18 . Вводя в виде слитков или гранул. Для предотвращения преждевременного испарения при вводе слитками используют огнеупорные обмазки([S] уменьшается до 0,024% = уровень десульфурации 60%). Гранулы вдувают с помощью газа носителя(воздуха) через специальную фурма вводят в ковш с чугуном(глубокая десульфурация до 0,003 – 0,002% S в чугуне).

 

При использовании соды наряду с десульфурацией в металле снижается содержание газов и неметаллических включений. Степень десульфурации для такого процесса может достигать 80 – 85% (для литейного чугуна) при снижении температуры чугуна на 1,7 на каждый 1 кг соды. Недостатками способа являются высокая стоимость реагента и взаимодействие содового шлака с футеровкой ковша.

+ этого метода небольшое перемешивание слоя над примерный раход 20кг/т чугуна , реагент дешевле чем , расход меньше, но не придумана оптимальная схема.

Применение неплавящихся десульфураторов приводит к неудовлетворительному смешиванию их с чугуном во время его слива. Поэтому при использовании СаО и СаС₂ требуются специальные мероприятия для улучшения контакта десульфуратора и металла (использование вращающихся печей, виброковшей, мешалок, продувки ковшей и др.).

Теплообмен в доменной печи.

Распределение температур в слое шихты является одним из важнейших условий, определяющих ход доменной плавки. В свою очередь температурное поле в слое зависит от теплообмене между газом-теплоносителем и шихтой. Тепло, выделяющееся в горне доменной печи, не может быть усвоено только ее нижней частью. Значительная доля тепла передается в верхние зоны, обусловливая высокую степень использования тепла в доменной печи. Во всех случаях теплоносителем является газ, образующийся у фурм печи, а поглотителем тепла – твердые или жидкие материалы. Кокс – основной источник тепла.

Теплопередача в слое кусковых материалов – сложное явление. Нагрев кусков в доменной печи осуществляется конвекцией, излучением и теплопроводностью, причем конвекция – основной тип теплопередачи от газа к материалам, по крайней мере в зоне умеренных температур. Излучение играет значительную роль в зоне фурменных очагов. Теплопроводность имеет место при прогреве куска материала от поверхности к центру.

В отличие от простого случая нагрева в доменной печи имеют место такие сложные явления, как эндотермические и экзотермические реакции, плавление материалов; определенное значение имеют тепловые потери. Для учета этих явлений Б.И. Китаевым введено понятие «кажущейся» удельной теплоемкости, под которой понимают количество тепла, необходимое для охлаждения или нагрева единицы потока вещества на 1 при протекании в потоке необходимых для нориального ведения плавки превращений и с учетом потерь.

- водяной эквивалент – кол-во тепла необходимое для изменения потока на 1

, следовательно

W’=W(1+qp/(W+dt/dτ)) для Wш и W’=W(1-qп/(W+dt/dτ)) для Wг

эффективность теплообмена зависит от отношения тепловых эквивалентов()

Существует 2 зоны верхняя(m<1) и нижняя (m>1)

Разложени известняка, плавление, прямое восстановление – все это увеличивает

Никогда Ткг = Тшихты или окружающей среды. Важно уменьшить Ткг.

При малой теплопроводности кусков нагрев лимитируется внутренним теплообменом, а при высокой – внешним