Термодинамічний аналіз фізико-хімічних процесів у високотемпературній реакційній зоні рідкої сталеплавильної ванни. Частина 2. Видалення домішок

Анотація

Видалення домішок з газової фази рідкої сталеплавильної ванни є важливим процесом, в якому відбувається безповоротний відхід хімічних елементів з простору сталеплавильного агрегату. Існує необхідність детально дослідити цей процес під час продування рідкого залізовуглецевого розплаву киснем для ефективного контролю технологічних параметрів плавки. В роботі досліджено особливості поведінки заліза і домішок вуглецю, кисню, кремнію, марганцю, алюмінію, сірки, фосфору, кальцію і магнію в газовій фазі високотемпературної реакційної зони (ВРЗ) рідкої сталеплавильної ванни при її продуванні киснем з урахуванням впливу всіх компонентів термодинамічної системи «металшлак-газ». Показано, що зі збільшенням інтенсивності продувки і температури ванни концентрація ряду домішок в газовій фазі ВРЗ проходить через максимум при певній температурі, яка залежить від інтенсивності продувки, після якого починається інтенсивне видалення даної домішки зі сталеплавильної ванни. В абсолютних одиницях при збільшенні температури відхід даної домішки в газову фазу не зменшується, і в загальному випадку максимуми не спостерігаються. За температурою і ступенем видалення в газову фазу досліджені домішки можуть бути розділені на три групи: а) вуглець, який майже повністю видаляється при відносно малому загальному вмісті кисню в ВРЗ і температурі до 2000 °С; б) кремній, кальцій, магній і фосфор, які майже повністю видаляються в газову фазу в інтервалі температур 2100...2800 °С; в) марганець, сірка, залізо і алюміній, які частково видаляються при температурах вище 2600 °С. При збільшенні загального вмісту кисню в ВРЗ понад 15 % зростання температури різко сповільнюється, досягаючи межі 2900 °С при загальному вмісті кисню 20 %. При цьому в газову фазу поряд з домішками інтенсивно йде залізо. Крім того, утворюється значна кількість шлаку, що складається переважно з оксидів заліза. Тому продування сталеплавильної ванни киснем з інтенсивністю понад 5 м³/(т·хв) недоцільне, оскільки не призводить до суттєвого підвищення продуктивності сталеплавильного агрегату.