ГЛАВА 2
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДОМЕННЫХ ШЛАКОВ
ЗАВОДОВ УКРАИНЫ
2.1. Влияние свойств шлаков на работу печи. Технологические
требования к шлаковому режиму
В соответствии с современными представлениями важнейшими свойствами шлаков,
играющими определяющую роль для нормального протекания доменного процесса,
являются вязкость, температурный интервал плавления, поверхностное натяжение,
теплосодержание и серопоглотительная способность.
Температура плавления шлаков является определяющей для оценки количества тепла,
поступающего в металлоприемник печи. С повышением температуры плавления шлак
при прочих равных условиях приходит в горн более прогретым и наоборот. Шлаки с
высокой температурой плавления переходят в жидкое состояние на более низком
горизонте печи и опускаются к фурмам нагретыми до более высокой температуры.
Однако, количество тепла, приходящее в горн со шлаком, во многом зависит и от
текучести шлаков. Шлаки, обладающие низкой температурой плавления
(кристаллизации), но имеющие недостаточную текучесть, также хорошо аккумулируют
тепло и приходят в металлоприемник достаточно прогретыми.
Температура шлака в металлоприемнике определяется не только расходом кокса и
температурой дутья, но и нагревом поступающих продуктов плавки. Следует,
однако, заметить, что чугун, образующийся практически всегда при стабильной
величине температуры, стекает в горн с примерно одинаковыми скоростями и
теплосодержанием. Теплота же нагрева шлака различна и зависит от температуры
его плавления. Если шлак приходит в горн нагретым до более высокой температуры,
то и горн будет более “горячим”. Отсюда вытекает давно установившееся
положение: тугоплавкий шлак “греет” горн, легкоплавкий – “охлаждает”. Практики
– доменщики, как правило, формируют шлаковый режим так, чтобы плавкость шлаков
была на оптимальном уровне и обеспечивалась достаточная их жидкоподвижность
шлаков, аккумуляция тепла, развитие процессов обессеривания, восстановления,
газопропускная и дренажная способности.
Важной характеристикой шлака является его вязкость. Вязкий шлак может налипать
на стенки печи, провоцируя образование настылей и создание условий кострения
материалов при сходе и их зависание. Чрезмерно подвижный, маловязкий шлак тоже
нежелателен, так как может не только остудить печь, но и привести к разрушению
футеровки низа шахты, распара, заплечиков. Вязкость шлака зависит не только от
его химического состава, но и от состояния его гетерогенности – наличия в нем
твердых примесей, образующихся при шлакообразовании - шпинелей, а также от
поступления мелких частичек кокса.
Исключительно большую роль в развитии доменной плавки играет устойчивость
шлака, которая характеризуется диапазоном изменения плавкости и вязкости шлаков
от его состава. Чем менее резки эти изменения, тем шлак более устойчив. В
производственной практике неизбежны непроизвольные изменения ряда условий
плавки из-за колебания состава железосодержащих материалов, кокса и его золы,
флюсов. Возможны неточности дозировки материалов и их распределения на
колошнике; нарушения газораспределения и др. Все эти изменения, часто
неучтенные технологом, отражаются на составе шлака. Если изменения состава
шлака и его теплового состояния будут резко изменять его свойства (температуру
плавления и вязкость), то ход печи будет неустойчив по нагреву, скорости схода
материалов, десульфурирующей способности и др.
Из приведенного анализа следует, что для обеспечения ровного хода доменной печи
и выплавки чугуна заданного качества должны быть соблюдены следующие требования
к свойствам шлаков в доменной плавке:
Количество шлака должно быть оптимальным. При большом количестве шлака тепло,
а, следовательно, кокс расходуется нерационально, производительность печи
снижается в связи с увеличением расхода кокса и ухудшением газопропускной
способности области шлакообразования.
Первичные шлаки, определяемые сырьевыми условиями, должны быть однородны по
составу. На развитие процессов газораспределения и восстановления негативно
сказываются локальные образования разнородных первичных шлаков. Такие шлаки
являются результатом неравномерности их формирования, растягивая зону
шлакообразования по высоте печи. При неустойчивом шлакообразовании возможно как
образование жидких фаз, так и их сгущение. Это, как правило, ведет к
образованию настылей и развитию агрессивного воздействия на футеровку печи.
Поэтому, важно обеспечение устойчивой зоны шлакообразования.
Процесс шлакообразования должен протекать в ограниченном пространстве с
формированием оптимальных по газопропускной способности свойств шлака
(подвижность, вязкость), что уменьшает потери напора газа и способствует
организации необходимой газопроницаемости. Узкий и достаточно близкий интервал
размягчения и расплавления смеси железосодержащих материалов и флюсов сокращает
участок наибольшего гидравлического сопротивления печи. Установлено, что только
на участке от металлоприемника до распара теряется до 30-35 % кинетической
энергии газового потока.
Шлаки должны быть достаточно подвижными и устойчивыми. Соблюдение этого
требования определяется не только температурой плавления и вязкостью, но также
и гомогенностью образующегося шлака. Однако не следует стремиться к получению
чрезмерно подвижных шлаков, обладающих недостаточной аккумуляцией тепла из-за
быстрого их схода по высоте печи и охлаждающих металлоприемник. Шлаки должны не
только хорошо стекать в металлоприемник, но и хорошо прогреваться. Это очень
важно для промежуточных шлаков зоны заплечиков. При поступлении в нижние слои
их подвижность не должна сильно увеличиваться. В то
- Київ+380960830922