Роль MgO в предотвращении коррозии футеровки кислородно-конвертерных печей.

Роль MgO в предотвращении коррозии футеровки основных кислородных печей

Назначение огнеупорной футеровки кислородно-конвертерного конвертера состоит в обеспечении максимальной эксплуатационной готовности печи при работе конвертера с целью удовлетворения производственных требований и минимально возможного удельного расхода огнеупоров. Увеличение ресурса футеровки конвертера повышает его эксплуатационную готовность и, следовательно, положительно влияет на производительность конвертера и снижение удельного расхода огнеупоров.

В современной практике для производства стали в конвертерном конвертере для футеровки конвертерного конвертера используются магнезиально-углеродные (MgO-C) кирпичи на связке из смолы с металлическими добавками. Эти кирпичи изготавливаются из смеси плавленого и спеченного MgO высокой чистоты, графита высокой чистоты с содержанием углерода от 5 % до 15 %. Зональная футеровка конвертерного конвертера обычно выполняется из кирпича различных марок, чтобы получить желаемую экономичную футеровку. Сталеплавильный шлак необходимо насыщать MgO. Разбрызгивание шлака является обычной практикой, используемой в настоящее время для увеличения срока службы футеровки. Также используется лазер для измерения толщины футеровки на 360 градусов. Поддержание толщины/профиля футеровки регулярно проводится торкрет-массами на основе MgO. Чтобы удовлетворительно выполнять свои функции, состав шлака должен быть совместим с огнеупорами, используемыми в кислородном конвертере.

Температура в кислородном конвертере при производстве стали повышается из-за экзотермических реакций, происходящих в процессе производства стали. Температура выпуска жидкой стали обычно поддерживается на уровне 1660 град С и выше. При этих температурах сталеплавильный шлак, если он ненасыщен MgO, забирает MgO из материала футеровки конвертера в процессе выплавки стали и пытается насытиться. При этом MgO истощается из футеровки, что приводит к более быстрому износу футеровки. Для сведения к минимуму химического износа огнеупорной футеровки на основе MgO необходимо, чтобы сталеплавильный шлак был насыщен или даже перенасыщен MgO путем добавления материалов, богатых MgO, в конвертер в процессе производства стали. Наиболее распространенными материалами, содержащими хороший процент MgO, являются кальцинированный доломит и кальцинированный магнезит. MgO-содержащие материалы, загружаемые в кислородно-конвертерный конвертер, должны обладать высокой реакционной способностью и не подвергаться глубокому обжигу, чтобы они быстро растворялись в шлаке.

Срок службы футеровки отличается от завода к заводу из-за наличия различных взаимодействующих параметров на разных заводах. Эти взаимодействующие параметры связаны с (i) процессом производства стали, (ii) свойствами огнеупоров и (iii) методами обслуживания огнеупоров, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Взаимодействующие параметры, влияющие на срок службы футеровки конвертера

Влияние различных параметров на срок службы футеровки показано на вкладке 1.

<тд 133"> <тд 150"> <тд 133"> <тд 150"> <тд 133"> <тд 150"> <тд 133"> <тд 150">

Вкладка 1 Влияние различных параметров на срок службы футеровки конвертера
Сл. №	Параметр	Влияние на срок службы футеровки	Серьезность влияния
1	Горячий металл
	Си	Отрицательный	Средний
	Мн	Положительно	Низкий
	Ти	Отрицательный	Низкий
2	Степлавильный шлак
	Общее содержание Fe	Отрицательный	Высокий
	Основность (CaO/SiO2)	Положительно	Средний
	добавление CaF2	Отрицательный	Средний
	Содержание MgO	Положительно	Высокий
	Содержание Al2O3	Отрицательный	Низкий
	Добавка извести	Положительно	Средний
3	Рабочие параметры
	Температура конечной точки	Отрицательный	Высокий
	Продолжительность подачи	Отрицательный	Средний
	Производительность (теплов/день)	Положительно	Средний
	Объем шлака	Отрицательный	Низкий
	Атмосфера (CO/CO2)	Положительно	Средний
	Задержка подачи извести	Отрицательный	Средний
4	Дизайн конвертера
	Объем преобразователя	Положительно	Низкий
	Угол конуса	Положительно	Низкий
	Продувочное копье с несколькими отверстиями	Положительно	высокий

Соотношение между различными параметрами, влияющими на срок службы футеровки конвертерного конвертера, показано на рис. 2.

Рис. 2. Соотношение между параметрами, влияющими на срок службы футеровки конвертера

Основными механизмами износа огнеупоров в кислородном конвертере являются удар, коррозия, термомеханические напряжения и эрозия в процессе выплавки стали. Хотя все параметры важны, коррозия из-за растворения огнеупорного материала в шлаке оказывает большое влияние на срок службы футеровки. Когда сталь производится в кислородном конвертере, образуются различные оксиды, которые флюсуются с кальцинированной известью для получения сталеплавильного шлака. Этот сталеплавильный шлак является коррозионным по своей природе и постоянно соприкасается с поверхностью футеровки конвертера. Если шлак не совместим с футеровочным материалом и условия для этого благоприятны, то растворение футеровки происходит на поверхности футеровки, где шлак соприкасается с футеровкой.

Химия шлака важна по нескольким причинам. Кирпичи MgO-C являются основными огнеупорами и требуют основного шлака, который также необходим для удаления фосфора. Требуемое соотношение основности (CaO/SiO2) в шлаке зависит от содержания фосфора в жидком чугуне и марки производимой стали. Обычно он поддерживается в диапазоне от 3 до 3,5.

Физико-химические свойства шлака в значительной степени влияют на производительность сталеплавильных процессов. Быстрое образование физически и химически активного шлака способствует удалению из расплава серы и фосфора. Снижает потери металла и образование металлорегула в шлаке; кроме того, это снижает износ огнеупорной футеровки. Вязкий шлак физически не очень активен и имеет низкую рафинирующую способность, поэтому процессы реакции шлака с металлом замедляются. Такой вязкий шлак приводит к увеличению потерь металла за счет образования регулу и разбрызгивания шлака. Это часто приводит к засорению фурмы, а также к образованию накипи на горловине сосуда.

Очень высокая текучесть шлака также не очень желательна из-за повышенного огнеупорного износа футеровки конвертера. Следовательно, необходимо получить в конце продувки достаточно текучий, физически и химически активный однородный шлак с основностью в пределах от 3 до 3,5 в процессе выплавки стали в кислородном конвертере.

Как известно, химический состав конвертерного шлака и интенсивность разрушения футеровки на разных стадиях сталеплавильного процесса в конвертерном конвертере различаются. Наибольшая скорость разрушения футеровки наблюдается при образовании шлаков с основностью в пределах от 1 до 1,5 и имеющих высокую степень окисления (до 30 % FeO). Следовательно, необходимо формировать шлак с максимальным содержанием MgO, близким к насыщению для заданного температурного режима в начальный период продувки.

Для увеличения содержания MgO в шлаке необходимо использовать флюсы, содержащие MgO. Расход шлакообразующих материалов определяют расчетным путем, в соответствии с составом сырья (жидкого чугуна и лома) и требуемым шлаком. В процессе плавки состав пробы шлака может отличаться от расчетного, а в пробе шлака могут присутствовать кусочки нерастворившейся извести. Также может случиться так, что операция плавки закончилась, а шлак нужного состава не образовался и вредные примеси не были полностью удалены.

Имитационное исследование кинетики насыщения шлака MgO и процесса взаимодействия огнеупорного материала MgO–C и шлака с добавкой флюса MgO показало существенное снижение скорости растворения MgO из кирпича в шлаке с увеличение процентного содержания MgO в шлаке. Это снижение было в диапазоне от 2 до 2,25 раза.

Образовавшийся основной шлак также пытается раствориться до уровня насыщения его MgO из кирпича. Обычно насыщение MgO происходит на уровне около 8 % MgO в шлаке, что зависит от температуры и степени окисления в кислородном конвертере. Следовательно, если добавить MgO, что обычно делают в виде обожженного доломита или обожженного магнезита, то шлак, растворяющий MgO из футеровки, преимущественно восстанавливается в значительной степени, и даже растворение вообще не происходит при соблюдении всех условий. благоприятны в пределах BOF. Тем самым снижается износ футеровки конвертерного конвертера. Химический состав шлака снова связан со степенью окисления и температурой, поскольку основность и содержание MgO в шлаке разбавляются высокими уровнями FeO, а температура увеличивает кинетическую скорость реакции.

Одно из проведенных промышленных исследований позволяет оценить степень растворения основного огнеупора в шлаке в зависимости от содержания MgO в огнеупоре. В этом исследовании доля MgO, переходящая в шлак из футеровки, определяется путем расчета материального баланса шлака. Исследование показало четкую тенденцию к уменьшению растворения MgO из футеровки в шлаке по мере увеличения насыщения шлака MgO.

В другом исследовании по изучению скорости растворения MgO в расплав добавляли различные оксиды, содержащие MgO, и определяли изменение содержания MgO. Установлено, что твердое образование MgO и FeO происходит на границе раздела шлака FeO – CaO – SiO2 и спеченного MgO.

Количество загружаемых материалов, содержащих MgO, зависит от температуры выпуска. Чем выше температура, тем выше процент MgO, необходимый для насыщения шлака. При температуре выпуска от 1660°C до 1680°C содержание MgO в сталеплавильном шлаке лучше поддерживать на уровне выше 10 %.

Добавление кальцинированного доломита в конвертер имеет и другие преимущества, так как снижает расход кальцинированной извести при производстве стали. Дополнительные 10–12 % MgO в шлаке не оказывают заметного влияния на вязкость шлака. Однако увеличение вязкости шлака, если оно имеет место, можно контролировать с помощью разбавителей шлака. Единственным опасным неблагоприятным воздействием шлака с высоким содержанием MgO на производство стали является плохое удаление фосфора во время производства стали.