Десульфурация стали с использованием ТШС

Существует целый ряд материалов и способов их введения в ковш, главными из которых являются: обработка расплава жидкими синтетическими шлаками, использование металлического кальция и сплавов на его основе, эжекция мелкодисперсных специальных шлаковых смесей, а также применение кусковых твердых шлакообразующих. Наиболее простым и сравнительно легко организуемым способом в условиях сложившейся технологии в существующих цехах является использование кусковых твердых шлакообразующих смесей (ТШС).

В процессе легирования сталь попадает в марочные пределы по всем элементам, кроме углерода и серы. Необходимо принять меры по десульфурации стали и вводу углерода.

Для десульфурации существует целый ряд материалов и способов их введения в ковш, главными из которых являются: обработка расплава жидкими синтетическими шлаками, использование металлического кальция и сплавов на его основе, эжекция мелкодисперсных специальных шлаковых смесей, а также применение кусковых твердых шлакообразующих.

Наиболее простым и сравнительно легко организуемым способом в условиях сложившейся технологии в существующих цехах является использование кусковых твердых шлакообразующих смесей (ТШС) /12/.

Расчет десульфурации стали с использованием ТШС проводится на 100 кг. стали. Для начала необходимо оценить массу и состав сформировавшегося в ковше шлака.

Масса стали в ковше 250 т.

Далее оцениваются составляющие, вносимые ТШС. Расход ТШС принимается 15 кг/т или 1,5 кг/100 кг. стали; состав – 75% извести; 25% плавикового шпата.

Следовательно, ТШС внесет извести: 1,5 · 0,75 = 1,125 кг.

Состав извести принимается следующий, масс. доли %: СаО – 85; MgO – 8; SiO₂ – 2; п.п.п – 5.

Следовательно, известь внесет в шлак, кг:

- СаО………………………. 1,125 · 0,85 = 095;

- MgO ……………………... 1,125 · 0,08 = 0,09;

- SiO₂ ……………………… 1,125 · 0,02 = 0,022.

Далее оцениваются составляющие, вносимые печным шлаком. Принимается, что в ковш попадает печной шлак в количестве 6 кг/т стали или 0,6 кг/100 кг. металла.

Состав печного шлака в печи на выпуске, массов. доли, %.

СаО – 47,9; SiO₂ – 18,57; FeO – 12,9; MnO – 1,7; MgO – 8,5; P₂O₅ – 0,88; Al₂O₃ – 2,44.

Следовательно, печной шлак внесет, масс. доли, кг.

CaO – 0,28; SiO₂ – 0,11; FeO – 0,07; MnO – 0,02; MgO – 0,05; P₂O₅ – 0,005; Al₂O₃ – 0,01.

Количество и состав шлака представлены в таблице 14.

 

Таблица 14 – Количество и состав шлака, кг.

Источники шлака	CaO	SiO2	FeO	MnO	MgO	Al2O3	СаF2	Итого
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Продукты раскисления						0,680
ТШС	0,95	0,022			0,09		0,375
Печной шлак	0,28	0,110	0,07	0,02	0,05	0,005	0,010
Всего внесено в ковш	1,23	0,132	0,07	0,02	0,14	0,685	0,385	2,66
Состав шлака в ковше, масс. доли, %	46,20	4,960	2,63	0,75	5,26	25,75	14,470	100,00

 

Коэффициент распределения серы определяется по уравнению (17):

           

        ,       (17)

 

где а₀ – активность кислорода в стали можно определить из следующего уравнения

 

    lgf_s = 0,11 · 0,04 + 0,063 · 0,36 + 0,29 · 0,014 – 0,026 · 0,58 – 0,028 · 0,032 = 0,055

 

                                                                                      (18)

 

где а_Al – активность алюминия в стали

а_Al2O3 – активность глинозема в образующейся шлаковой фазе

 

                                                К_Al · a_Al2O3 = K’_Al                                     (19)

 

    Константа K’_Al приближенно определена и равна:

    - для шамотной футеровки K’_Al = 10^-12;

    - для высокоглиноземистой футеровки K’_Al = 10^-13

    Допуская, что а_Al ≈ [Al] = 0,025, получим выражение для определения а_О

 

                                                                                                (20)

 

    Принимая футеровку ковша высокоглиноземистую (К’_Al = 10^-13)

 

   

   

    L_s = 57

    Содержание серы в ковше определяется по уравнению:

 

                                                                                                       (21)

 

    где λ – кратность шлака, λ = 0,029

 

                               

 

    Степень десульфурации определяется по уравнению:

                                                                                           (22)