title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Окисление у фурм ранее восстановленных элементов

Окисление у фурм ранее восстановленных элементов

Поток жидкого чугуна, проходя у фурм через газовую атмосферу, в которой присутствует свободный кислород и углекислота, не может не подвергаться их окислительному действию.
О том, что в окислительной зоне происходит весьма значительное окисление элементов, входящих в состав чугуна, можно судить прежде всего по составу горновых газов.
На рис. 72, где даны кривые изменения состава газов по радиусу горна, в верхней части диаграммы изображена кривая изменения отношения О2/N2*100 в этих газах. Первоначально эта кривая идет ниже прямой, отвечающей указанному отношению в атмосферном воздухе. Это означает, что кислород исчезает из газовой фазы и, образуя с элементами чугуна те или иные окислы, переходит в шлак. Лишь за пределами окислительной зоны эта кривая пересекает прямую и идет выше ее.
Значительное развитие процессов окисления элементов, входящих в состав чугуна, доказывается также пробами чугуна и шлака, отобранными из горна доменной печи на горизонте фурм.
В табл. 39 приведен средний анализ проб чугуна из горна на уровне фурм доменной печи Макеевского завода им. Кирова, а в табл. 40—41 —средний анализ проб шлака (в процентах).

Пробы чугуна и шлака отбирались как из окислительной зоны, так и за ее пределами.
Данные табл. 40—41 показывают, что в пробах металла, извлеченного из окислительной зоны, содержание углерода, кремнезема и марганца во всех случаях ниже содержания их в пробах, взятых за пределами окислительной зоны и в конечном чугуне.
Данные табл. 40—41 говорят о высоком содержании в шлаке окислов железа — закиси и магнитной окиси (сумма FeO + Fе2О3, выше 50%), свидетельствующем о том, что наряду с окислением углерода, кремния и марганца чугуна происходит окисление значительного количества железа.

Изучение проб материалов, извлеченных из горна доменных печей Магнитогорского завода, «Азовстали», «Запорожстали» и многих других, дает результаты, аналогичные приведенным. В пробах чугуна, извлеченных из окислительной зоны, содержание углерода, кремния и марганца заметно ниже, чем в пробах, взятых из восстановительной зоны и в конечном чугуне. Шлаки, отобранные из окислительной зоны, во всех случаях имеют очень высокое содержание окислов железа.
Таким образом, наличие процесса окисления чугуна и его составных частей в окислительной зоне горна является вполне установленным фактом. До сих пор не установлено, какая часть железа из общего его количества, приходящего в горн, подвергается окислению. Пока невозможно ни экспериментальным, ни расчетным путем установить, какая часть жидкого металла проходит через окислительную зону и какая — за ее пределами.
Общее представление о степени развития окисления металла у фурм можно получить из экспериментальных данных, полученных А.П. Любаном при исследовании работы одной из доменных печей «Азовстали» в 1939 г.
37 проб чугуна и шлака, взятых из окислительной зоны за 37 мин., имели общий вес 7180 г; 29 проб, взятых на расстоянии 7500 мм от глаза фурмы за 29 мин., весили 4670 г; 45 проб, взятых на расстоянии 2500 мм от глаза фурмы за 98 мин., весили 5140 г; 26 проб, взятых у оси горна за 66 мин., весили 1820 г.
Если принять за единицу количество жидких продуктов, протекавших у оси горна, то получаются следующие соотношения между их количеством, протекавшим в остальных точках горна: в окислительной зоне — 7,1, на расстоянии 1500 мм от глаза фурмы — 5,9, на расстоянии 2500 мм — 1,9.
Основываясь на том, что, во-первых, наибольшая скорость опускания материалов наблюдается над окислительными зонами, во-вторых, наполнение жидкими материалами лодочек, при помощи которых производится отбор проб материалов из горна, происходит очень быстро в районе окислительной зоны и значительно медленнее за ее пределами и, в-третьих, в шлаках, извлекаемых из окислительной зоны, содержится большое количество окислов железа, можно полагать, что большая часть металла проходит через окислительную зону. В этом случае весьма значительная часть железа чугуна должна подвергаться окислению.
Тем не менее в конечном шлаке, вытекающем из чугунной и шлаковой леток при нормальном ходе печи, содержится ничтожное количество закиси железа — 0,5—0,7%, максимум 1,0%. Это свидетельствует о том, что вторичное восстановление окислов железа, образовавшихся у фурм и перешедших в шлак, происходит с очень большой скоростью на коротком пути от уровня воздушных фурм до уровня шлаковой летки.
Быстрота процессов восстановления железистых шлаков при выходе их за пределы окислительной зоны объясняется большой скоростью реакции вследствие высокой температуры, господствующей в верхней части горна.
Исследование скорости восстановления натуральных железистых шлаков, извлеченных из окислительной зоны доменной печи, показало, что при температуре выше 1450° С окислы железа полностью восстанавливаются из шлака практически в течение нескольких минут; при 1400° С и ниже восстановление окислов железа из шлака происходит лишь частично, вследствие перехода шлака в густое не текучее состояние, что вызывается образованием мельчайших частиц металлического железа, не способного ни расплавиться при указанных температурах, ни науглеродиться ввиду тесного смешения частиц металла со шлаком.
Некоторые металлурги считают окисление элементов чугуна, в частности железа, явлением нежелательным и вредно действующим на ход доменной печи, приписывая ему увеличение расхода углерода вследствие необходимости восстанавливать в нижнем горне доменной печи то, что было окислено в окислительной зоне. По этому поводу М.А. Павлов говорит следующее; «Горение разных элементов у фурм никак не сказывается на тепловом балансе печи, оно вызывает лишь перемещение тепла и перераспределение температур, так как:
а) окисление кремния, марганца и фосфора у фурм дает столько же тепла, сколько его было затрачено выше — в распаре и заплечиках — на восстановление тех же количеств этих элементов;
б) горение элементов у фурм повышает здесь температуру, а обратное восстановление этих элементов за счет твердого углерода (ближе к оси горна и ниже фурм) требует меньше тепла, чем его выделялось при окислении, например, железа и марганца. Это видно из следующих уравнений реакций:
Окисление у фурм ранее восстановленных элементов


title-icon Подобные новости