Виды и процессы вторичной переработки

Типы и процессы вторичной обработки стали

Вторичная обработка включает в себя критические процессы, выполняемые после первичного производства стали (в конвертере КВ или ДСП) для достижения точного контроля над химическим составом, температурой и чистотой. Основные задачи включают глубокое обессеривание и обесфосфоривание.

I. Обесфосфоривание расплавленной стали

Хотя современные конвертеры могут достигать содержания фосфора 40-100 ppm, это сильно зависит от исходного содержания кремния и фосфора в чугуне. Эффективное обесфосфоривание требует образования P₂O₅ и фиксации его в основном шлаке. Современные передовые методы направлены на минимизацию объема шлака на заключительном этапе работы конвертера.

   Предварительная обработка чугуна (обесфосфоривание): Популярная стратегия, особенно в Японии, включает в себя обескремнивание и обесфосфоривание чугуна в отдельном сосуде или на начальной стадии работы конвертера перед загрузкой в основной конвертер. Это позволяет основному конвертеру работать с очень низким содержанием кремния, обеспечивая эффективное "малошлаковое" или "бесшлаковое" продувание. Основным компромиссом является более низкий коэффициент загрузки лома.

   Двухстадийный (дуплексный) конвертерный процесс: Этот метод использует две стадии конвертера:

    1.  Первый конвертер выполняет обескремнивание и обесфосфоривание.

    2.  Шлак с первой стадии полностью удаляется ("шлакосброс").

    3.  Полурафинированный металл затем обезуглероживается и доводится до готовности во втором конвертере.

    Предотвращая обратное перераспределение фосфора из шлака, этот процесс позволяет достичь содержания фосфора в конце продувки до 30 ppm.

   Роль вторичной обработки: Конечное содержание фосфора зависит от практики выпуска стали и последующих этапов. Любой перенос шлака во время выпуска стали может привести к обратному перераспределению фосфора, поскольку P₂O₅ в шлаке восстанавливается. Кроме того, добавление фосфорсодержащих сплавов (например, некоторых марок ферро-марганца) может увеличить содержание фосфора. Как правило, содержание фосфора в конечном продукте примерно на 10 ppm выше, чем на выходе из конвертера.

   Усовершенствованная ковшовая обработка для сверхнизкого содержания фосфора: Использование печи-ковша (LF) со специализированными шлаковыми практиками позволяет достичь еще более низкого конечного содержания фосфора. Стратегический подход заключается в выпуске стали из конвертера при температуре примерно на ~50°C ниже, что способствует удержанию фосфора в шлаке. Необходимая тепловая энергия затем подается дуговым перегревом в LF в контролируемых, восстановительных условиях для предотвращения обратного перераспределения. Моделирование показывает, что при оптимизированном шлаке (например, ~18% FeO, 0,4% P₂O₅) и контролируемом выпуске стали можно достичь содержания фосфора ~20 ppm.

II. Обессеривание

Обессеривание в интегрированном производстве стали происходит в три этапа: обессеривание чугуна, ограниченное обессеривание в конвертере и ковшовое обессеривание во время вторичной обработки.

   Обессеривание чугуна: Достигается путем вдувания реагентов, таких как карбид кальция, магний или смеси извести и магния, в чугунный ковш. Это может снизить содержание серы до очень низких уровней (например, 20 ppm), в зависимости от расхода реагента.

   Ковшовое обессеривание (ключевой этап): Для эффективного глубокого обессеривания в ковше необходимы три условия:

    1.  Сильные восстановительные условия: Должно быть добавлено достаточное количество алюминия для тщательного раскисления стали, создавая низкий кислородный потенциал.

    2.  Оптимальный химический состав шлака: Шлак в ковше должен быть насыщен известью (насыщен CaO). "Степень насыщения известью" является ключевым параметром:

           =1: Шлак насыщен CaO (оптимально для высокой активности CaO).

           <1: Шлак ненасыщенный, жидкий, но с более низкой активностью CaO, снижающей эффективность.

           >1: Шлак перенасыщенный, неоднородный и менее реакционноспособный.

    3.  Интенсивное перемешивание: Расплавленная сталь должна энергично перемешиваться (путем продувки аргоном) для обеспечения сильного контакта шлака с металлом и кинетических условий для реакции.

В оптимальных условиях (шлак, насыщенный CaO + интенсивное перемешивание) скорость обессеривания может достигать 95%. Эффективность значительно снижается при слабом перемешивании или неоптимальном шлаке.

   Сложности во время перемешивания: Интенсивное перемешивание в ковше запускает другие одновременные реакции:

       Восстановление SiO₂ в шлаке растворенным [Al], увеличивающее содержание кремния в стали.

       Повторное окисление алюминия воздухом.

       Восстановление MnO из шлака, незначительно увеличивающее содержание марганца.

    Увеличение содержания кремния особенно неблагоприятно для производства низкокремнистых сталей (например, для тонких полос) и само по себе может препятствовать обессериванию.

   Комплексная стратегия обессеривания: Достижение сверхнизкого содержания серы (например, <20 ppm) требует комплексного подхода:

       Обессеривание чугуна должно обеспечивать эффективность ~75%, снижая содержание серы до <30 ppm.

       Ковшовое обессеривание затем должно работать с высокой эффективностью (>90%). Если эффективность ковшового обессеривания низкая (например, 35%), обессеривание чугуна должно быть еще более агрессивным, чтобы достичь начальной точки ~30 ppm S для достижения конечной цели ~50 ppm.

       Для конечной цели ~100 ppm S предварительная обработка чугуна обычно должна снизить содержание серы до ~150 ppm.

 Мы являемся профессиональным производителем электропечей. Для получения дополнительной информации или если вам требуются дуговые печи, электродуговые печи, печи-ковши или другое плавильное оборудование, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам по адресу  susan@aeaxa.com