» » Шлаковый режим плавки
15.01.2015

Шлаковый режим оказывает существенное влияние на ход плавки, качество выплавляемой стали и стойкость футеровки конвертера.
Важно обеспечить как можно более раннее образование шлака, так как при продувке без шлака наблюдается повышенный вынос капель металла с отходящими газами и вследствие уменьшения времени контакта шлака с металлом ухудшаются десульфурация и дефосфорация.
На скорость шлакообразования сильно влияет режим продувки. Эти два процесса тесно связаны, так как реакционная зона расположена близко к шлаковому слою. Поэтому часть кислорода дутья растворяется в металлической ванне и расходуется на окисление ее примесей, другая его часть переходит в шлак в виде оксидов железа.
При верхнем дутье можно регулировать соотношение между этими частями кислорода, т.е. управлять процессом шлакообразования путем изменения расстояния от фурмы до поверхности ванны.
Задачи быстрого получения активного шлака в практике работы конвертеров решаются следующим образом.
В течение первых 3-4 мин. продувку ведут при повышенном положении фурмы над уровнем ванны (2,5-3,5 м). За счет этого достигается быстрое формирование железо-известкового шлака. Продолжительность этого периода составляет 2-4 мин. и определяется временем, которое необходимо для растворения извести в шлаке. После окончания наводки шлака фурму ступенчато опускают до уровня 1,5-2,0 м над ванной. Продувка с переменным положением фурмы получила широкое распространение.
В середине периода продувки при интенсивном окислении углерода шлак может сильно обедниться оксидами железа и стать тугоплавким. Такой шлак перестает пениться, «свертывается». В этот период рекомендуется поднимать фурму.
Режим присадки шлакообразующих.
Щлакообразующие присаживают в конвертер не все сразу, так как большое количество холодных материалов прогревается медленно, в результате шлакообразование затягивается. Чаще используют следующий режим введения шлакообразующих. Часть извести (25-40 %) вводят в конвертер сразу после завалки скрапа, чтобы она успела прогреться во время заливки чугуна. Оставшееся количество извести вводят двумя-тремя порциями по ходу продувки; одновременно присаживается необходимое количество плавикового шпата, железной руды, доломита и др.
Общее количество расходуемой на плавку извести определяют расчетом, исходя из того, что оно должно обеспечить основность шлака в пределах 2,5-4,0 в зависимости от состава чугуна. При возрастании основности выше 4,0 шлаки становятся гетерогенными. Общий расход извести изменяется в пределах 5-8 % от массы плавки.
А.М. Бигеевым предложена следующее выражение для определения необходимого количества извести:
Шлаковый режим плавки

где qи - расход извести, %; (CaO)и,(SiО2)и - содержание в извести соответственно, %; qCaO др. - поступление CaO в шлак из других источников, обычно 0,3-0,7%; ΣSiш, ΣРШ - содержание кремния и фосфора в металлошихте, %.
Степень усвоения извести колеблется в пределах 80 - 95 % в зависимости от ее качества и режима дутья.
В случае оставления в конвертере шлака предыдущей плавки на него присаживают часть извести и доломита для загущения.
Изменение состава шлака по ходу продувки.
Характер изменения состава шлака по ходу продувки в кислородном конвертере иллюстрируют данные рис. 3.20.
Шлаковый режим плавки

Содержание CaO. Для кислородно-конвертерных шлаков характерен относительно невысокий верхний предел по CaO, составляющий 45-50 %. Поэтому, если по условиям десульфурации или дефосфорации необходимо обеспечить высокую основность шлака, то производят его промежуточное скачивание.
SiО2 по ходу плавки снижается, но при одношлаковом процессе не опускается ниже 10-15 %.
ΣFeO в начале продувки с целью ускорения растворения извести поддерживается высоким. В середине продувки концентрация оксидов железа снижается в результате расходования кислорода шлака на окисление углерода, а в конце продувки постепенно повышается, особенно резко она возрастает при [С]<0,05 % (рис. 3.20, кривая 2)
Общее содержание оксидов железа в конечном шлаке можно определить по эмпирической формуле
Шлаковый режим плавки

где В - основность шлака;
[С] - концентрация углерода, %;
t - температура металла, °C.
Обычное содержание (ΣFeO) - 15 - 25%.
MnO в шлаке зависит от содержания марганца в шихте. Положительная роль MnO как ускорителя шлакообразования особенно велика в первой половине плавки, когда применение плавикового шпата малоэффективно. В этот период MnO также играет роль основного оксида, нейтрализуя SiO2.
MgO поступает в шлак в основном из футеровки. С целью повышения его содержания до 5-8 % в качестве дополнительного флюса используют доломит или доломитизированную известь.
CaF2. Содержание этого компонента целиком зависит от расхода плавикового пшата. При его расходе 0,3 - 0,4 % содержание CaF2 составляет около 2 %. Следует отметить, что некоторые заводы не используют плавиковый шпат из-за его дефицитности и высокой стоимости, применяя другие приемы улучшения шлакообразования.
Количество шлака в конце плавки достигает 12-16 % от массы металла и в первом приближении может быть определено по формуле
Шлаковый режим плавки

где В - основность шлака; В = (CaO)/(SiO2) + (P2O5).
В зависимости от состава шихтовых материалов и условий ведения плавки состав конечного шлака может колебаться в следующих пределах: 10-23 % SiO2, 43-50 % CaO, 10-30 % FeO, 5-15 % МnО, 1-7 % MgO, 1,5-3,5 % P2O5.
Таким образом, в кислородно-конвертерном процессе имеет место достаточно высокая скорость формирования шлака, особенно в начальный и конечный периоды продувки. Однако с увеличением интенсивности продувки процесс шлакообразования становится звеном, тормозящим ход плавки.