7.3. Известь

Известь получают обжигом известняка СаСО₃ при 1000—1100°С в трубчатых вращающихся печах, печах кипящего слоя, вагранках и специальных шахтных печах. Известь должна удовлетворять требованиям ОСТ 14-16-165—85. В извести должно содержаться >92 % (СаО + МgО), <2 % SiO₂. Размер кусков должен быть в пределах 10—50 мм, крупные куски извести медленно растворяются в шлаке, мелкие — выносятся из конвертера отходящими газами.

Известь должна содержать <0,06 % S, а после обжига в шахтных печах <0,08%S. Содержание серы в извести зависит главным образом от вида применяемого для обжига топлива; минимальное количество серы содержится при использовании природного газа, максимальное — при использовании кокса, антрацита и неочищенного от серы коксовального газа. При содержании в извести >0,1 % 5 возможен переход серы в процессе плавки из шлака в металл. Потери при прокаливании не должны превышать 5%, а после обжига в шахтных печах —8%; их количество в извести определяется количеством недопала (остатков необожженного известняка). Чем меньше недопала, тем быстрее растворяется известь в шлаке. Массовую долю недопала в извести (%) определяют по массе остатка после растворения (гашения) извести в воде.

Известь должна быть свежеобожженной, допустимый срок хранения после ее производства составляет 24 ч, поскольку при более длительном хранении в результате поглощения влаги из атмосферы происходит гидратация (гашение) извести: СаО-+ Н₂О = Са(ОН)₂.В процессе гидратации кусковая известь рассыпается в порошок («пушенку»); его применение недопустимо, поскольку большая часть пушенки выносится отходящими газами и, кроме того, Са(ОН)₂ служит источником насыщения стали водородом.

Известь должна быть мягкообожженной; твердообожженная известь обладает заметно меньшей реакционной способностью (скоростью растворения в шлаке). Мягкообожженная известь получается при быстром нагреве в процессе обжига до 1000—1100 °С без выдержки при этой температуре. Если делать длительную выдержку при высоких температурах, то получается твердообожженная известь — отдельные кристаллы извести срастаются и уменьшается ее пористость, в результате чего замедляется растворение кусков извести в шлаке. Мягкообожженная известь имеет пористость ~50 %, размер кристаллов < 1/мм; твердообожженная — соответственно ~35 % и 5—10 мм. Плотность мягко- и твердообожженной соответственно равна ~1,6 и >2 г/см³. Твердообожженная известь обычно получается при обжиге в шахтных печах, мягкообожженная — при обжиге во вращающихся и печах кипящего слоя.

Реакционную способность извести определяют путем гашения 10 г извести фракции <0,25 мм в 20 мл воды в калориметре. Показателем реакционной способности является время от начала гашения до момента достижения максимальной температуры; оно должно быть <2 мин.

Доломитизированная известь, получаемая путем обжига доломитизированного известняка, содержит 7—15% МgО.

7.4. Другие неметаллические материалы

Плавиковый шпат в соответствии с ГОСТ 7618—83 называемый плавикошпатовым концентратом используют для уменьшения вязкости шлака и ускорения растворения в шлаке извести (ускорения шлакообразования).

Его получают обогащением флюоритовых руд; основной примесью является SiO₂ (табл. 12).

Таблица 12. Состав плавикошпатовых концентратов марок ФК и ФГ

Марка	СаF2, % (не менее)	Массовое содержание примесей,% (не более)
		SiO2	S	P

ФК-92, ФГ-92 92 5 0,2 0,2

ФК-85, ФГ-85 85 10 0,3 0,3

ФК-75, ФГ-75 75 20 0,3 0,3

ФК-65 65 30 0,3 0,3

ФКМ-65, ФГ-65 65 По согласованию с потребителем

ФГ-55 55 .

Для конвертерного производства в соответствии с ГОСТ 7618—83 предусмотрен плавикошпатовый (флюоритовый) концентрат марок ФК (кусковой) и ФГ (гравитационный). В марках ФК размер кусков от 300 до 5 мм (доля частиц с размером <5 мм не должна превышать 10%); размер кусков в марках ФГ — преимущественно 5—50 мм (доля более мелких или крупных частиц не должна превышать 10% каждой; в марке ФКМ-65 доля частиц размером <5 мм не регламентируется).

К недостаткам плавикового шпата относятся дефицитность и высокая стоимость; кроме того, при температурах конвертерного процесса он быстро улетучивается из шлака. Поступающие при этом в атмосферу фториды вредны для здоровья и отрицательно влияют на стойкость оборудования.

Боксит иногда применяют вместо плавикового шпата для ускорения растворения извести в начале продувки, но его воздействие во много раз слабее, чем плавикового шпата. Боксит-горная порода: он содержит >28%А1₂О₃; 5—23%Fе₂О₃; 5—20%SiO₂ и 10—23% гидратной влаги в виде А1₂О₃* nН₂О и Fе(ОН)₃.

В соответствии с ГОСТ 972—82 в сталеплавильном производстве предусмотрено применение боксита марки МБ, содержащего >28% А1₂О₃, <0,2%5 и <0,6%Р₂O₅. Во избежание хлопков и выбросов боксит перед загрузкой в конвертер необходимо прокаливать для удаления гидратной влаги. Недостатком боксита является высокое содержание SiO₂, для ошлакования которой необходимо увеличить расход извести; что вызывает увеличение количества шлака.

Сыпучие охладители. В качестве охладителей для корректировки температуры по ходу продувки и иногда после ее окончания используют железную руду 21 класса (ТУ 14-9-52—73), агломерат (ТУ 14-105-381—77), железорудные окатыши (ТУ 14-9-84—75), известняк (ОСТ 14-64—80), доломит, окалину и иногда другие материалы. При даче в конвертер в начале продувки все они, кроме известняка, обеспечивают ускорение растворения извести в шлаке, т. е. ускоряют шлакообразование в связи с содержанием в них оксидов железа.

Железные руды содержат железо чаще всего в виде Fе₂О₃ или Fе₃О₄, пустую породу (5—17 и иногда до 45%SiO₂; 0,2—13% А1₂О₃; 0,2—8,5 СаО и 1,5— 4, иногда до 10 % МgО) и обычно <0,1 % S и Р (каждого). В конвертерном производстве применяют богатую по железу руду, содержащую <8% SiО₂ в кусках размером 10—80 мм.

Агломерат различных заводов содержит 47—57 % Fе, 7—11 % SiO₂; 6—23 % СаО и, как правило, <0,1 % S, Р (каждого). Окатыши содержат 51—66%; Fе; 4—8% SiO₂; от 0,2 — 1,0 до 5%СаО и <0_;1 %S и Р (каждого).

Окалина образуется в результате окисления поверхности слитков и стальных заготовок при их нагреве перед прокаткой. Состоит почти целиком из Fе₃О₄.

Известняк — природное сырье, почти целиком состоит из СаСО₃. Известняки различных месторождений содержат <2% SiO₂, 1 % Мg0, 1 % (Σ А1₂O₃ + Fе₂О₃), 0,2 % S; содержание СаО в известняках — 52—54 %. Доломитизированный известняк содержит 4—17%МgО (в виде МgСО₃). Доломит сырой и обожженный описан в п. 5.2.

Марганцевая руда иногда применяется для ускорения растворения извести в начале продувки. Содержит 20—50 % Мn в виде оксидов и карбонатов и пустую породу из 3SiO₂ и в меньшем количестве А1₂О₃.

Прочие неметаллические материалы. К числу материалов, используемых при конвертерной плавке для ускорения шлакообразования относятся комплексные флюсы и отходы других производств, характеристика которых дана при описании соответствующих разновидностей технологии плавки.

Газообразный кислород получают сжижением воздуха путем его охлаждения и последующего разделения на кислород и азот. Технический кислород должен содержать >99,5 % О₂ и <0,1 % N₂, так как при большем количестве азота увеличивается его содержание в стали.

Аргон и азот. Применяемые при комбинированной продувке для подачи в конвертер снизу аргон и азот должны иметь чистоту, определяемую соответственно ГОСТ 10157—79 и ГОСТ 9293—74; давление перед донными фурмами должно быть в пределах 1,2—2,0 МПа.

Дополнительное топливо. Для экономии чугуна и увеличения доли лома в шихте в конвертер по ходу продувки или до ее начала присаживают углеродсодержащие материалы кокс, каменный уголь и его разновидность — антрацит и др.). Основные составляющие каменных углей — горючая (органическая) масса, влага (4—14%), зола (4—45, чаще 8— 12%); угли содержат 0,5—4% 5 (вредной примеси). Состав горючей массы: 75—97 % С; 1,5—5,7 % Н; 2—15 % О; 0,5—4 % S, < 1,5 % N. Основные составляющие золы: А1₂О₃, SiO₂, Fе₂О₃, СаО. Угли различают также по содержанию летучих — Н₂, СН₄ и немного СО, С_mН_n и N₂, выделяющихся из горючей массы при нагреве без доступа воздуха (от 9 до 45 % горючей массы). Антрацит характеризуется меньшим содержанием влаги (4—6 %), летучих (<9%) и большим содержанием углерода в горючей массе (93—97%).

Кокс содержит 75—88 % С; 0,6—1,7% летучих; 8—12% золы; 2—9% влаги; 0,5—2,0% S.

Рекомендуемый размер кусков присаживаемого в конвертер топлива составляет 6—25 мм, эти материалы должны содержать не более 12% золы, 5% влаги, 12% летучих и 0,5% S.