» » Факторы, влияющие на процесс шлакообразования
15.01.2015

Качество и тип извести. Как указывалось выше, шлаки легко проникают по трещинам и дефектным участкам шлакообразующих материалов, вследствие чего значительно возрастает поверхность контакта известь-шлак.
В связи с этим процессы дегидратации и разложения карбонатов увеличивают число таких трещин и этим способствуют ускорению ассимиляции твердых частиц шлаком. Замечено, например, что известняк быстрее растворяется в шлаке, чем хорошо обожженная известь.
Поэтому известь, используемая в кислородных конвертерах, должна удовлетворять как обычным требованиям, так и ряду дополнительных, связанных с ее способностью быстро растворяться в шлаке.
Очень важный показатель качества извести - режим ее обжига. В табл.3.7 приведены физические свойства извести разных типов.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что для ускорения процесса шлакообразования целесообразно использовать мягкообожженную известь с высокой реакционной способностью. Эта известь, получаемая во вращающихся печах или в печах кипящего слоя, имеет большое количество пор (см. таблицу). Наличие последних облегчает диффузию легкоплавких компонентов шлака в глубинные слои куска извести и тем самым ускоряет ассимиляцию ее шлаком.
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

Шахтные печи дают, как правило, известь твердого обжига. Кроме того, при использовании в них твердого топлива эта известь отличается повышенным содержанием серы (табл. 3.3).
Состав шлака. Существенное влияние на процесс растворения извести оказывает состав шлака. На рис. 3.16 показано влияние некоторых компонентов шлака на скорость растворения извести.
Повышенная окисленность шлака ускоряет ассимиляцию извести вследствие образования легкоплавких соединений типа ферритов и манганатов.
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

Влияние кремнезема зависит от его концентрации в шлаке. Увеличение его содержания сначала разжижает шлак. Дальнейшее повышение концентраций кремнезема сверх оптимальных значений отрицательно сказывается на процессе растворения извести. Это отрицательное явление усиливается при содержании кремнезема более ~25 % в результате образования ортосиликата кальция и увеличения вязкости шлака.
Присутствие в шлаке до 6 % MgO способствует снижению вязкости шлака и, следовательно, ускорению процесса шлакообразования (рис. 3.17).
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

Обобщенное уравнение связи скорости растворения в шлаке извести с его составом для шлаковых систем, встречающихся на практике, имеет вид:
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

где JCaO - удельный массопоток CaO в шлаке, кг/м2*с;
k - коэффициент пропорциональности.
Применение доломитизированной извести.
В последние годы наметилась тенденция к использованию в качестве шлакообразующего материала мягкообожженной доломитизированной извести, причем используют ее либо в смеси с обычной известью, либо отдельно.
При этом преследуются две цели: улучшение процесса шлакообразования и повышение стойкости футеровки конвертеров.
В связи с этим в конвертерном производстве за рубежом освоена специальная известь «Долотект» с содержанием около 6 % MgO, представляющая собой эвтектику CaO-MgO, температура плавления которой на 280°С ниже, чем CaO.
Многолетний опыт использования доломитизированной извести, получаемой из известняка Докучаевского флюсодоломитного комбината в конвертерном цехе Енакиевского металлургического завода, показал преимущества данной технологии.
Для получения такой извести, содержащей 5-8 % MgO, в одной вращающейся печи обжигают доломитизированный известняк, две другие печи перерабатывают обычный известняк. Известь из печей смешивается в потоке при выгрузке. Химический состав сырья и извести приведен в табл. 3.8.
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

Использование доломитизированной извести снижает температуру плавления шлака на 20 - 25°С и уменьшает его вязкость на 0,2 пз (0,02 н*с/м2), что способствует более полной ассимиляции CaO. Это связано с тем, что при частичном замещении оксида кальция оксидом магния, т.е. при (CaO + MgO)/Si02 = const, повышение содержания MgO на 1 % снижает температуру плавления шлака на 2,1-2,7°С. В этом случае оксид магния является разжижителем шлака.
Pacxoд доломитизированной извести подбирали с таким расчетом, чтобы концентрация окиси магния в конечном шлаке составляла 5-7 %.
Исследования процесса шлакообразования в 130-т конвертерах показали, что при использовании извести, содержащей 5-8 % MgO, взамен обычной скорость ассимиляции CaO увеличивается, несмотря на значительное сокращение расхода плавикового пшата с 4,0 до 1,5 кг/т стали (рис.3.18).
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

Ускорение шлакообразования проявляется в более раннем и интенсивном вспенивании ванны в начале продувки и в исключении так называемого «сворачивания» шлака в середине продувки, которое в обычных условиях происходит вследствие обеднения шлака окислами железа и выпадения твердой фазы.
Изложенное выше позволяет сделать вывод о том, что при увеличении в шлаке MgO до 5-6 % происходит расширение областей существования фаз, имеющих более низкую температуру плавления. Этим самым сужается область образования тугоплавкого двукальциевого силиката и выпадения твердой фазы. При этом окись магния выполняет роль окислов железа.
Благодаря меньшей вязкости шлака и более высокой скорости растворения извести магнезиальным шлаком, увеличивается полнота ассимиляции CaO. Содержание неусвоенной CaO в магнезиальных шлаках по ходу продувки значительно ниже (рис. 3.19).
Таким образом, использование в конвертерах доломитизированной извести ускоряет процесс шлакообразования, что позволяет сократить расход плавикового шпата, при этом снижается содержание окислов железа в шлаке. Кроме того, в результате насыщения шлака магнезией стойкость футеровки конвертеров увеличивается на 15-20 %.
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

Применение порошкообразной извести.
Использование этого вида материала при продувке конвертерной ванны существенно улучшает процесс шлакообразования. Известь предварительно измельчают до фракции 0...2 мм на специальном оборудовании. Известны случаи применения порошкообразной извести из газоочисток печей для обжига известняка.
Известь тонкого помола вводится в конвертерную ванну в струе кислорода. В условиях высокотемпературной реакционной зоны, благодаря наличию значительного количества оксидов железа и большой контактной поверхности взаимодействия, быстро формируется активный высокоосновной шлак. Скорость ассимиляции извести шлаковым расплавом пропорциональна площади поверхности ее частиц. У порошкообразной извести эта поверхность возрастает в сотни раз.
Скорость растворения извести определяется выражением:
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

где (CaO)нас., (CaO) - концентрации оксида кальция в шлаке соответственно у поверхности кусков извести и в остальной массе шлака; S - суммарная поверхность кусков извести, м2; V - объем шлака, м3.
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

где Sуд - удельная поверхность извести, м2/кг; Gизв. - вес извести, кг.
Для частиц сферической формы
Факторы, влияющие на процесс шлакообразования

где V - объем кусочка извести, м ; γ - объемная масса извести, кг/м ; г, Д - средние радиус и диаметр кусочка извести, м.
Исходя из выражения (3.17), величина удельной, а, следовательно, и суммарной поверхности извести находится в обратной зависимости от размера ее частиц.
Применение порошковой извести позволяет устранять вспенивание шлака. Одной из причин наличия шлаковой пены в конвертерной плавке является гетерогенное состояние шлака; при вдувании же порошковой извести в значительной степени уменьшается количество нерастворившихся частиц в шлаке, т.е. повышается его гомогенность.