Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Существенной особенностью кислородно-конвертерного процесса является интенсивное выделение бурого дыма, который представляет собой отходящие газы со взвешенными в них мелкодисперсными частицами окислов железа.
Механизм дымообразования окончательно не изучен. Наиболее вероятной причиной следует признать испарение железа в реакционной зоне при ~2500°С. В этой зоне происходит испарение железа, частицы которого окисляются, образуя пыль бурого цвета.
В. И. Явойский считает наиболее вероятным испарение Fe3O4, упругость пара которого выше, чем FeO и Fe.
Содержание пыли в дымовых газах, покидающих конвертер, в различные периоды плавки составляет от 20 до 150 г/м3 (для сравнения в мартеновском процессе этот показатель составляет 1,5 - 2,8 г/м3). Она состоит в основном (≥90%) из мелкодисперсных частиц (0,05-1 мкм) оксидов железа. В пыли содержится и некоторое количество MnO, а также CaO, SiO2 и др., попадающих в результате механического выноса.
Потери железа с дымом составляют 1-1,5% от массы металла в конвертере.
Кроме снижения выхода жидкой стали, процесс дымообразования требует сооружения сложной и дорогостоящей системы очистки отходящих газов. Следует отметить, что интенсивному дымообразованию при кислородноконвертерном процессе по сравнению с продувкой снизу способствует не только более высокая температура первичной реакционной зоны, но и расположение последней вверху, что уменьшает вероятность поглощения паров и частиц пыли при движении газов через ванну.
Поэтому основными направлениями решения важной задачи уменьшения дымообразования при продувке кислородом являются снижение температуры первичной реакционной зоны и увеличение степени поглощения дыма жидкими фазами ванны.
Способы снижения дымообразования:
1. Переход от одноструйных фурм к многоструйным, что обеспечивает уменьшение запыленности газов в 1,5-2 раза в связи с более равномерным выделением их в ванне из-за увеличения контакта газов с жидкими фазами и вероятным снижением температуры реакционной зоны.
2. Ввод в струю кислорода природного газа или жидкого топлива. В этом случае на поверхности реакционной зоны развиваются эндотермические реакции:
{Н2O} = {Н2} + [О]
{СO2} = {CO} + [О]
{СO2} = {CO} + [О]
Это приводит к снижению температуры реакционной зоны. Применение данного метода затруднено в связи с усложнением конструкции фурм и увеличением количества газов, проходящих ванну, что способствует выбросам и может удлинить плавку.
3. Вдувание струей кислорода в ванну пылевидных материалов (руда, известняк, известь и др.), обусловливающих физическое и химическое (за счет эндотермических реакций диссоциации) охлаждение реакционной зоны.
4. Вращение конвертера относительно вертикальной оси. Данные лабораторных исследований и опыт эксплуатации конвертеров Кал-До и Ротоверт подтверждают эффективность этого способа по уменьшению выделения дыма.