Особливості окислення вуглецю в кисневому конвертері при різних способах подачі дуття
До теперішнього часу киснево-конвертерний процес набув чільне положення серед існуючих способів масового виробництва сталі у всіх країнах світу. Винятково велике практичне значення цього процесу пояснюється його високою продуктивністю, придатністю для переробки чавунів практично будь-якого складу та металобрухту в кількостях до 30% від маси металошихти, можливістю отримання широкого сортаменту сталей, включаючи легованих, великою гнучкістю технології та високою якістю отримання продукції.
Сутність всіх класичних варіантів конвертерних процесів одержання стали приблизно однакова: в агрегаті (конвертері) проводять окислительное рафінування металу, використовуючи як основного реагенту газоподібний кисень і нагрівання металу без підведення тепла із зовнішніх джерел за рахунок фізичного тепла рідкого чавуну і тепла екзотермічних хімічних реакцій.
Реакція окислення вуглецю в конвертерних процесах має настільки важливе значення, що управління киснево-конвертерної плавкою насамперед зводиться до управління процесом окислення вуглецю. Результат взаємодії струменя кисню з металом відбувається в кінцевому рахунку за сумарними реакцій:
[C] + {O2}={CO},
[C] + {O2}={CO2}.
Переважно розвиток отримує перша реакція, і в газах, що виділяються з ванни, зазвичай міститься 80 - 95% СО і 5 - 20% СО2 [1]. Високий вміст СО2 спостерігається при низькій температурі і високій окисленности ванни, що має місце на початку плавки, в кінці плавки дуже висока окисненість ванни можлива, якщо концентрація вуглецю низька (? 0,05%). Крім зазначених вище основних реакцій, в конвертері з верхньою продувкою отримує той чи інший розвиток реакція часткового окислення (допалювання) СО до СО2 над ванною:
{CO} + {O2}={CO2}.
конвертерний газ вуглець
Протікання цієї реакції залежить від параметрів дутьевого режиму: положення фурми і витрати кисню. Це ускладнює управління реакцією окислення вуглецю і тепловим станом ванни. Численні визначення складу газів, що виділяються з горловини конвертора, показують, що вміст СО 2 в ньому високий і зазвичай становить більше 15%. У результаті навмисного дожигания СО до СО 2 над ванною вміст СО 2 в конвертерному газі може збільшуватися в два рази і більше.
В даний час відсутні способи прямого вимірювання складу конвертерного газу, що утворюється в реакційній зоні, ступеня допалювання СО до СО 2 в газовій фазі і частки тепла від допалювання СО в тепловому балансі плавки. Ці параметри можна визначити розрахунком з математичної моделі періоду продувки конвертерної плавки при різних режимах подачі дуття. З цією метою розроблена математична модель періоду продувки, складена на основі рівнянь матеріального і теплового балансів параметрів плавки, що включають масу, склад і температуру металу, шлаку і газу.
У математичній моделі розрахунок всієї маси вапна проводиться по балансу шлакообразующих компонентів: CaO; SiO 2 і P 2 O 5 для заданої основності шлаку В:
В=CaO / (SiO 2 + P 2 O 5),
де CaO; SiO 2 і P 2 O 5 - концентрації відповідних...
