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《機(jī)械攪拌理論鐵水脫硫增硅技術(shù)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、機(jī)械攪拌理論鐵水脫硫增硅技術(shù)研究第1章文獻(xiàn)綜述1.1鑄造用鐵水含硫控制1.1.1鐵水中硫?qū)﹁T件影響現(xiàn)代鑄鐵件生產(chǎn)逐漸摒棄了傳統(tǒng)工藝流程，開始向短流程工藝發(fā)展。在傳統(tǒng)工藝流程中，首先獲得鑄造用原鐵液，再處理、精煉至目標(biāo)鐵液。即以固態(tài)鑄造生鐵為主要原料，配以合適的輔助原料，將其投入到熔煉設(shè)備中，進(jìn)行加熱和熔煉，直到鐵液的溫度和化學(xué)成分復(fù)合技術(shù)要求時(shí)，停止加熱進(jìn)行出鐵操作，然后進(jìn)入鑄造工序。鑄鐵件短流程生產(chǎn)工藝中原鐵液直接采用高爐鐵水，經(jīng)感應(yīng)電爐升溫、調(diào)整成分后直接用于鑄造[7]。無論是傳統(tǒng)工藝還是短流程工
2、藝，鑄造用原鐵液即鑄造生鐵仍是鑄件生產(chǎn)的主要原材料，鑄造生鐵中化學(xué)元素的含量將直接影響鑄鐵件的質(zhì)量，其中硫含量的控制是基礎(chǔ)。在鑄鐵中，硫多以硫化物MnS、FeS的夾雜物形式存在于晶界，由于FeS軟而脆，削弱了晶界的強(qiáng)度。隨著硫的增加，硬度雖然增大，但力學(xué)性能下降。對(duì)于普通灰鑄鐵來說，硫含量宜低，高牌號(hào)鑄鐵中，硫要嚴(yán)加控制。對(duì)于孕育鑄鐵來說，一般硫含量應(yīng)小于0.12%，控制在0.06%左右為佳[8]。球墨鑄鐵要求鑄造生鐵硫含量小于0.07%，最好是在0.02%~0.05%。因?yàn)榱蛳那蚧瘎蜻^高會(huì)造成
3、球化不良，同時(shí)硫是阻礙石墨化元素，容易促進(jìn)白口傾向。鐵液中，高硫鐵液表面氧化結(jié)膜溫度高，流動(dòng)性差，硫化物多，鑄件易產(chǎn)生夾雜、皮下氣孔等缺陷[9]。對(duì)于蠕墨鑄鐵來說，硫的含量愈低，穩(wěn)定性愈好。終點(diǎn)硫含量一般要求在0.02%。鐵液中硫含量極低，含量小于0.002%時(shí)，將鐵液快速冷卻，可直接獲得蠕鐵。但硫會(huì)惡化蠕化效果，終點(diǎn)硫含量大于0.03%時(shí)，蠕化劑消耗量大，同時(shí)也增加硫化物夾雜，影響鑄件性能[10]。1.1.2鑄造用鐵水預(yù)脫硫方法1）高爐爐內(nèi)脫硫根據(jù)硫在鐵、渣、煤氣中的分配可知：高爐內(nèi)部，硫（由爐料帶
4、入）又全部轉(zhuǎn)入爐渣、生鐵、煤氣中。在鐵水冶煉過程中，硫含量在生鐵中的要想降低，首先要控制原燃料帶入高爐的硫含量，降低進(jìn)入高爐中的總硫含量；其次要提高爐渣中的硫含量可通過提高渣鐵間硫的分配系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，最后是提高煤氣帶走的硫含量。但煤氣帶走的硫含量是有限的，由于受溫度限制，只能依靠減少由各種爐料帶入的硫量和增加爐渣帶走的硫量，達(dá)到降低生鐵硫含量的目的。減少爐料硫帶入量脫硫能力關(guān)于爐渣的即使不變，也會(huì)明顯降低生鐵含硫量通過減少爐料帶入的硫量。硫量主要由焦炭決定，占總硫量的72.91%[11]。其次是燒結(jié)礦的
5、含硫量，生鐵的硫含量直接受其影響，故應(yīng)選購(gòu)含硫量較低的煤粉和含硫量較低的礦粉，同時(shí)配碳量關(guān)于燒結(jié)礦的要控制，達(dá)到氧化氣氛有利于燒結(jié)去除[S]。爐料結(jié)構(gòu)要選擇合理，這樣軟熔帶高度會(huì)降低，爐缸溫度逐漸提高，高爐透氣性逐漸提高，高爐順行和焦比的降低得到促進(jìn)，生鐵含硫量也得到了控制。提高爐渣的脫硫能力在鐵水液滴穿過渣層下降到爐缸時(shí)，主要進(jìn)行的是爐渣脫硫反應(yīng)，這時(shí)渣鐵接觸面積較大。渣鐵聚集在爐缸中脫硫反應(yīng)也繼續(xù)進(jìn)行著，雖然較液滴穿過渣層時(shí)接觸面小，但渣接觸的時(shí)間比較長(zhǎng)在渣鐵界面間。液態(tài)高爐渣的組成主要是由正負(fù)離
6、子。所以進(jìn)行的離子遷移過程在液態(tài)的渣鐵界面間即為渣鐵間脫硫反應(yīng)：即變?yōu)榱蜇?fù)離子在鐵水中硫原子吸收電子后進(jìn)入渣中，渣中變?yōu)橹行匝踉谘踟?fù)離子失去電子后進(jìn)入鐵水中，再生成一氧化碳逸出與過飽和的碳反應(yīng)。1.2鑄造用鐵水冶煉工藝鑄造生鐵區(qū)別于煉鋼生鐵主要是由于鐵中含Si量的不同，煉鋼生鐵的Si含量≤1.25%，而鑄造生鐵的Si含量＞1.25%[20]，表1為機(jī)械工業(yè)部頒布的對(duì)煉鋼生鐵與鑄造生鐵的劃分標(biāo)準(zhǔn)。鑄造生鐵在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用廣泛，目前較常用的是灰口鑄鐵。灰口鑄鐵斷面完全呈灰口狀態(tài)時(shí)鑄鐵牌號(hào)應(yīng)在Z18以
7、上，相應(yīng)Si含量≥1.6%[21]。Si含量越高，生鐵售價(jià)越高，同時(shí)生產(chǎn)難度越大，消耗也越大。冶煉鑄造生鐵必須采取措施增加鐵水含Si量，主要的方法有鐵水爐內(nèi)與爐外增硅。鐵水爐內(nèi)增硅是指在高爐內(nèi)通過改變熱制度、造渣制度、送風(fēng)制度、裝料制度等促進(jìn)硅在高爐內(nèi)的還原達(dá)到鐵水增硅的目的[22]。但爐內(nèi)增硅會(huì)使高爐出現(xiàn)透氣性變差，渣口破損次數(shù)增多，容易懸塌料，同時(shí)焦比上升，高爐利用系數(shù)降低，成本增加等問題。實(shí)踐表明，生鐵中硅含量每增加1%，焦比上升40~50kg/t，生鐵產(chǎn)量降低12%~15%，成本上升8%
8、~10%，因此大型高爐（≥200m3）冶煉鑄造生鐵更為困難[23]。為改善高爐冶煉鑄造生鐵的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，各大鋼廠根據(jù)自身?xiàng)l件提出了許多不同的工藝方法[24-27]。第2章鐵水爐外脫硫增硅工藝路線選擇2.1鐵水爐外脫硫增硅方法確定目前，冶金行業(yè)中鐵水爐外脫硫使用較普遍的是噴粉法和KR攪拌法。對(duì)于如何選擇合適的方法進(jìn)行鐵水爐外脫硫同時(shí)能進(jìn)行增硅，需對(duì)噴粉法和KR攪拌法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)及生產(chǎn)成本等方面的比較、分析。噴粉法脫硫的基本原理是依靠外設(shè)氮?dú)猓瑢⒚摿騽?/p>
