19. Параметры процессов восстановления.

Показатели, характеризующие использование восстановительной способности газа в печи. По Грюнеру, мерой эффективности использования газа-восстановителя в печи служит показатель m=CO2/CO. Увеличение кол-ва водорода, поступающего в домну, потребовало оценки его работы в качестве газа – восстановителя. В настоящее время вместо пок-ля грюнера используют значения степени использования восстановительной способности оксида углерода и водорода:

ηСО=СО2(СО+СО2)

ηН2=Н2О/(H2+H2O) где СО, СО2, Н2, Н2О – содержания соответствующих компонентов в колошниковом газе. Степень использования восстановительной способности газа является важным параметром доменной плавки. Чем лучше используется газ-восстановитель в доменной печи, тем ниже расход кокса и выше технико-экономические показатели плавки.

Показатели, характеризующие развитие прямого и непрямого восстановления в печи. Под показателем прямого восстановления понимают отношение количества кислорода шихты, полученного прямым путем, к общему кол-ву газифицир кислорода шихты, т.е.

Rd=Od/Oш;Ri=Oi/Oш;Rd+Ri=1

Положительной особенностью указанных показателей является возможность их подсчета по анализу колошникового газа.

Показатель прямого восстановления rd представляет собой отношение количества железа Fed, восстановленного из FeO прямым путем, к общему количеству окисленного железа:

rd=Fed/(Feобщ-Feмет) Способы расчета показателя связаны с необходимостью составлять балансы углерода и железа. В отличие от показателей Rd Ri величину индекса rd можно определять не во время плавки, а по ее окончании, что затрудняет использование rd для целей текущего регулирования. Положительной особенностью показателя является то, что он не зависит от окисленности шихты. К недостаткам относится необходимость допущения, что восстановление из Fe2O3 и Fe3O4 до FeO происходит непрямым путем, а полученный СО2 не участвует в реакциях и уностися газом, что не соответствует действительности.

20. Образование чугуна и его св-ва

Восстановленное в доменной печи железо частично науглероживается еще в твердом состоянии. 2СО = С + С02, для которой свежевосстановленное при низких температурах железо является катализатором. Науглероживание железа связано с образованием карбидов, в том числе карбида железа: 2СО = С02 + С; С + 3Fe = Fe3C. Этот процесс протекает активно при 550—650° С, но при температуре около 1000° С карбид железа распадается на железо и так называемый углерод отжига. Образуется смесь металлического железа с углеродом отжига, растворяющаяся затем в металле при его плавлении. Кроме углерода, в железо переходят фосфор и небольшие количества восстановленных кремния и марганца, а также сера. Расплавленное железо, содержащее примеси, стекает на лещадь печи. Жидкий металл науглероживается, вероятно, также за счет углерода кокса. Окончательное содержание углерода в чугуне зависит от температуры чугуна и его состава. В последнее время вследствие высокого нагрева дутья и применения легковосстановимой шихты температура выпускаемого чугуна повысилась с 1400—1470 до 1470—1520° С и соответственно этому, а также возможно в результате повышения давления в печи возросло содержание углерода в чугуне. Примерное содержание углерода в чугуне можно определить по следующей формуле: С = 4,8 + О.ЗМп — 0,27Si — 0,32Р — 0.032S. По этой формуле содержание углерода в ферросилиции составляет около 2%, в литейном чугуне — около 4%, в передельном — около 4,5% и в ферромарганце — около 7%, что соответствует фактическому содержанию углерода в чугунах, выплавляемых в настоящее время. 21. Доменные шлаки

доменный шлак [blastfurnace slag] — побочный продукт при выплавке чугуна в дом. печи, представл. слож. оксидный расплав (р-р). В первом приближ. д. ш. можно рассматр. в виде 4-компонентной композиции, включ. СаО, MgO, SiO2, А12О3. Д. ш. явл. осн. (модуль основн. b = CaO/SiO2 = 0,9+1,25); содерж. оксидов: 35-45 % СаО, 35-40 % SiO2, $ 10 % MgO и < 10 % А12О3. Д. ш. обогащен S, но не содержит Р. Д. ш. хар-риз. низким (< 1 %) содерж. FeO. По диаграммам плавк. tm д. ш. 1300-1400 °С. Важнейшие физико-химич. св-ва шлака, определ. технологии, показатели дом. плавки, — вязкость (внутр. трение) и текучесть (величина, обратная динамич. вязк.). Вязк. реальных д. ш. при 1300—1400 °С в пределах 2— 0,2 Па • с. При работе на подготовл. шихте выход шлака колебл. в завис, от содерж. железа в шихте в пределах 300—500 кг/т чугуна. Д. ш. явл. ценным сырьевым продуктом, из к-рого возможно получение материалов с полезными потребит, св-вами. В наст, время в России перерабат. ок. 70 % образующ. д. ш. (в наиб, развитых странах мира 100 %),втом числе более 50 % методами грануляции. Наибольшее распростр. получили полусухие технологии грануляции (расход воды ок. 1 м3/т шлака) и мокрые методы (расход воды ок. 3 м3/т шлака).

Помимо чугуна, в доменной печи образуется шлак, в него переходят невосстановившиеся окислы элементов, т. е. СаО, MgO, A1203, Si02 и небольшое количество MnO FeO. Сначала образуется первичный шлак, в котором содержиттся повышенное количество FeO и МnО. По мере опускания первичный шлак, нагреваясь, изменяется по составу и количеству. В нем растворяются все большие количества Si02, А1203, СаО и MgO, а содержание FeO и МnО уменьшается вследствие восстановления Fe и Мn и, когда шлак приближается к горну, почти все железо шлака и значительное количество марганца успевают восстановиться. Естественно, что при переплавке офлюсованного агломерата процесс шлакообразования облегчается, a FeO и МnО принимают в нем незначительное участие.