13. Передел высокофосфористых чугунов_______________________
Поскольку в странах Западной Европы и в СССР имеются крупные запасы фосфористых железных руд и выплавляются высокофосфористые (от 0,8—1,2 до 1,6—2,0% Р) чугуны, для их передела со времени возникновения кислородно-конвертерного процесса было разработано и применялось несколько разновидностей технологии, обеспечивающих более полную и быструю дефосфорацию чугуна, чем обычная технология продувки сверху. Эти разновидности процесса основаны на использовании ряда технологических приемов: увеличении окисленности и основности шлака; улучшении перемешивания металла со шлаком; более раннем формировании основного железистого шлака, в том числе оставлении в конвертере шлака предыдущей плавки, введении порошкообразной извести; увеличении количества шлака, в том числе слива шлака в процессе продувки и наведении нового. Некоторые н.ч этих процессов уже не применяются (буфер-шлаковый процесс, процессы Помпе и Калдо). Ниже кратко описаны существующие способы переработки высокофосфористых чугунов в кислородных конвертерах.
13.1. Технология Карагандинского металлургического комбината
В конвертерном цехе КарМК при продувке кислородом сверху перерабатывают высокофосфористые чугуны, выплавляемые из железных руд Лисаковского месторождения (Казахстан). Используемый в настоящее время чугун имеет следующий состав: 0,5—0,8%Мn; 0,5— 1,0% Si; 0,8—1,2% P и 0,025—0,05% S.
Применяемая в последние годы технология имеет следующие отличительные особенности: использование кусковой извести; двухшлаковый процесс, т. е. продувка в два периода с промежуточным скачиванием фосфористого шлака; оставление части конечного шлака в конвертере. Производят также отсечку конвертерного шлака при выпуске металла.
Масса плавки в настоящее время составляет ~320 т, продувку ведут через пятисопловую фурму. После выпуска предыдущей плавки загущают оставленную часть конечного шлака (<30 т), присаживая известняк или доломит (4—12 т), чтобы избежать выбросов при заливке чугуна на жидкий шлак. Затем загружают стальной лом (~27% от массы металлической шихты), заливают жидкий чугун с температурой 1270—1370°С и начинают продувку. Продолжительность первого периода продувки составляет ~15 мин. Разработанный режим продувки и загрузки извести обеспечивает быстрое формирование шлака без присадок концентрата плавикового шпата, что важно для получения кондиционного фосфат-шлака. Продувку ведут при постоянном расходе кислорода в пределах 800—1000 м3/мин; расход извести составляет 20—35 т. Изменение высоты положения фурмы и режим присадок извести характеризуются данными рис. 51. По истечении 15—16 мин, когда большая часть фосфора удалена в шлак, продувку прерывают и сливают фосфористый шлак, содержащий 7—14% Р2О5 и 10—14%FеО при основности 2,0—2,6. В металле при этом содержится 0,5—1,0%С; 0,16—0,18% Р: Для успешной дефосфорации температура металла не должна превышать 1560°С, обычно она изменяется в пределах 1520—1560°С. Чтобы получить требуемое низкое содержание фосфора в металле, количество сливаемого шлака должно быть не менее 9—13% от массы металла.
Рис. 51. График продувки высокофосфористого чугуна (Qo2 - расход кислорода; hФ — высота фурмы; τпр — продолжительность. продувки)
После скачивания шлака начинают второй период продувки, продолжительность которого составляет ~8 мин. Расход кислорода остается прежним; расход извести 10—18 т; режим присадок извести и изменения высоты фурмы характеризуется данными рис. 51. Кондиционную по фосфору (<0,02%) и сере (<0,02%) сталь получают при следующих параметрах окончания продувки: содержание углерода в металле 0,04—0,07%, температура 1600— 1620°С, основность шлака 3,0—3,6, в шлаке содержится 16—25% FеО и ~ 6%Р2О5. Продолжительность плавки составляет ~63 мин, общий расход извести 100—130 кг/т стали, расход кислорода ~65 м3/т, выход жидкой стали 84—85% от массы металлической шихты. Фосфористый шлак, содержащий 7—14 % Р2О5, используют в качестве удобрения.
Применение порошкообразной извести. В настоящее время на КарМК осваивается технология, предусматривающая замену части кусковой извести на порошкообразную, вдуваемую через фурму в струе кислорода. Установлено, что вдувание порошкообразной извести целесообразно начинать по истечении 5—7 мин продувки. При вдувании порошкообразной извести в количестве 30% от ее общего расхода на плавку достигнуто увеличение выхода жидкой стали на 1,3%, снижение общего расхода извести на плавку, повышение температуры металла в конце продувки, более полное удаление фосфора и серы. Отмечается заметное уменьшение выноса пыли (оксидов железа) с отходящими газами.