DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-152-171

Шевченко Анатолій Пилипович, д.т.н., проф., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-0867-6825. E-mail: ovoch-isi@outlook.com

Кисляков Володимир Геннадійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-1775-5050

Двоскин Борис Вульфович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-2891-7833

Маначин Іван Олександрович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-9795-6751

Шевченко Сергій Анатолійович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-1521-9665

Зотов Дмитро Сергійович, ТОВ «Метінвест холдинг», пров. Лабораторний, 12, м. Київ, Україна. E-mail: dmitriy.zotov@metinvestholding.com

ЗАКОНОМІРНОСТІ ЗМІН СКЛАДУ ШЛАКУ І ВМІСТУ СІРКИ В ЧАВУНІ У ТЕХНОЛОГІЧНОМУ ЛАНЦЮЗІ «ДОМЕННА ПІЧ– КОМПЛЕКС ДЕСУЛЬФУРАЦІЇ ЧАВУНУ – КОНВЕРТЕР»

Анотація. В роботі проаналізовано зміну вмісту сірки в чавуні та складу шлаку в технологічному ланцюзі ДП – КДЧ – ККЦ. На підставі результатів проведених досліджень розроблено та рекомендовано технічні рішення та технологічні прийоми, спрямовані на виключення ресульфурації чавуну. Виконано аналіз структури «корольків» шлаків методами оптичної мікроскопії та растрової електронної мікроскопії, який показав, що вони мають ферито-графітну структуру доевтетичного або евтектичного типу з неметалевими включеннями у вигляді сульфідів марганцю та заліза. Точкове зондове сканування зразків ковшового шлаку показало, що в шлаковій фазі поряд із системами типу CaO∙SiO₂∙Al₂O₃ з різним співвідношенням компонентів, що містять 0,2– 3,5% сірки, виявлені системи типу Ca_xSi_yAl_z, що містять до 1 % сірки; у «корольках» вміст сірки коливається не більш 0,1 – 0,85 % і знаходиться у вигляді сульфідів типу (Fe, Mn)S, переважно MnS, причому у неметалевих включеннях «корольків» виявлено вміст сірки не більше 15– 30 %. Проведені дослідження складу сухих, розсипчастих і рідких склоподібних ковшових шлаків після десульфурації показали, що вони не змінюють фазовий склад, але на відміну від вихідних ковшових шлаків у шлаковій фазі таких шлаків переважно присутні системи типу CaO∙SiO₂∙Al₂O₃∙MgO, збагачені оксидами магнію, зі змінним співвідношенням компонентів. При цьому сірка у шлаковій фазі сухих шлаків знаходиться в основному у вигляді комплексів (Сa, Mn, Mg, Al, Si)S, а у шлаковій фазі рідких шлаків в основному у вигляді MnS і рідше у вигляді комплексів (Сa, Mn,)S. За результатами проведених промислових експериментів на низці підприємств України та Китаю було встановлено, що для обмеження приходу сірки до конвертерної сталі зі шлаком на рівні ≤0,002 %, залишок ковшового шлаку після десульфурації не повинен перевищувати 0,5 – 0,7 кг/т чавуну. Аналіз отриманих результатів у проведених серіях дослідних плавок у 300-тонних конвертерах з використанням окотишів показав, що прихід сірки в сталь у всіх п’яти обробках був нижчим за розрахунковий (згідно з балансом) на 0,00002 – 0,00165 %.

Ключові слова: десульфурація, чавун, ресульфурація, ківш, шлак, розподіл сірки, міксер.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-152-171

Посилання для цитування: Закономірності змін складу шлаку і вмісту сірки в чавуні у технологічному ланцюзі «доменна піч – комплекс десульфурації чавуну – конвертер» / А. П. Шевченко, В. Г. Кисляков, Б. В. Двоскін, І. О. Маначин, С. А. Шевченко, Д. С. Зотов // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. Вип. 36. 2022. С. 152-171. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-152-171

Перелік посилань

Куликов И. С. Десульфурация чугуна. М. : Металлургиздат, 1691. 356 с.
Воловик Г. А. Внедоменная обработка чугуна. Киев : ГостехиздатУССР, 1961. 125 с.
Шевченко А. Ф., Большаков В. И., Башмаков А. М. Технология и оборудование десульфурации чугуна магнием в большегрузных ковшах. Киев : Наукова думка, 2017. 205 c.
Разработка технологических решений и предложений на поставку технологии десульфурации жидкого чугуна гранулированным (зернистым) магнием в заливочных ковшах миксерного отделения № 1 конвертерного цеха металлургического комбината ПАО «Арселормиттал Кривой рог». Отчет по НИР. Институт черной металлургии НАН Украины. № госрегистрации 0116U003769. Днепропетровск, 2014. 73 с.
Товаровский И. Г., Меркулов А. Е. Нормативная оценка влияния параметров доменной плавки на расход кокса и производительность. Металлургия чугуна – вызовы XXI века. Труды VIII Международного конгресса доменщиков. М. : Издательский дом «Кодекс», 2017. С. 111-123.
Особенности шлакообразования в ковшах с жидким чугуном. /Н. Т. Ткач, А. Ф. Шевченко, Д. В. Костенко, П. С. Лынд // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Вып 8. 2004. С. 168-175.
О ресульфурации чугуна от выпуска из доменной печи до слива в конвертер. / Л. П. Курилова, А. С. Булахтин, В. Г. Кисляков, А. Л. Руденко, Н. Т. Ткач // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. Вып. 22. 2010. С. 96-105.
Особенности структуры металлической и неметаллической фаз шлака, формирующегося в ковше в процессе десульфурации чугуна магнием / А. С. Вергун, А. М. Нестеренко, В. Г. Кисляков и др. // Теория и практика металлургии, 2009. № 5-6. С. 86-90.
Кисляков В. Г. Совершенствование технологических основ подготовки чугуна к выплавке низкосернистой кислородно-конвертерной стали. Дисс. канд. тех. Наук Днепропетровск. ИЧМ. 2013. 231.с.
Руденко А. Л. Анализ закономерностей межфазного распределения серы при инжекционной обработке чугуна магнием. Изв. Вуз. Металлургические технологии. 2014. № 8. С. 13-18.
Руденко А. Л. Кинетика межфазного перехода серы в процессе ковшевого рафинирования чугуна магнием. Изв. Вуз. Физико-химические основы металлургических процессов. 2016. № 12. Том 59. С. 896-902.
Frank Nicolaas Hermanus Schrama, Elisabeth Maria Beunder, Bart Van den Berg Yongxiang Yang, Rob Boom. Suiphur removal in ironmaking and oxygen steelmaking. ironmaking & steelmaking. 2017. 44 (5), p. 333-343. DOI: 10.1080/03019233.2017.1303914