МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 8

Расчеты и промышленный опыт технологии производства губчатого железа показывают, что для плавки в сталепла­вильных печах металлизованные материалы должны иметь сте­пень металлизации не менее 80 %, т. е. степень восстанов­ления должна быть достаточно высокой. Эффективность про­цесса восстановления в этом случае значительно зависит от метода восстановления и применяемого агрегата. Широкие промышленные исследования были проведены в агрегатах трех типов: шахтных установках непрерывного и периодического (реторты) действия; аппаратах кипящего слоя; трубчатых вращающихся печах и комбинированных установках типа кон­вейерная машина—трубчатая печь. Для первых двух методов в качестве восстановителя применяют газ – продукт конверсии природного газа или жидкого топлива или продукт газифика­ции твердого топлива. Для последнего способа характерно •совместное использование твердого и газообразного вос­становителей. К настоящему времени трубчатые печи не наш­ли широкого распространения. Основное количество губчато­го железа производят в печах шахтного типа. Различные способы получения металлизованного материала в этих агре­гатах (Мидрекс, Армко, Пурофер, ХиЛ-3 и другие) не имеют принципиальных отличий (пожалуй, кроме способов получения губчатого железа в периодически действующих ретортах — ХиЛ-1, ХиЛ-2 и др.).

К общим закономерностям процесса можно отнести следую­щее.

1. Восстановление ведется в твердофазной области. Жид­кие продукты процесса отсутствуют. Следовательно, пустая порода от металла не отделяется, и весь полученный мате­риал (вместе с пустой породой) направляют в сталеплавиль­ный агрегат (целесообразней — в электросталеплавильную

\

Печь). Исходя из условий экономичности сталеплавильного процесса (минимальное количество шлака), предъявляют жесткие требования к содержанию пустой породы в исходном железорудном сырье. Ее количество в металлизованном мате­риале не должно превышать 4,5-5 %, а следовательно, в ис­ходном окисленном материале (руде, направляемой на метал­лизацию) должно быть не более 3-3,5%. Нетрудно подсчи­тать, что содержание железа в исходном железорудном кон­центрате, например, магнетитовом, должно составлять (100-3) • 0,724«70 %, где 0,724 – содержание железа в Fe3O4 (168:232).

Таким образом, первым условием реализуемости обсуждае­мого процесса является наличие легкообогатимого железо­рудного материала, позволяющего получать концентрат, со­держащий » 69-70 % Fe.

2. При восстановлении в твердофазной области удаления вредных примесей (фосфор, мышьяк, медь и др.) практически не происходит. Между тем для качественной стали в элект­росталеплавильных печах без значительного перерасхода энергии требуются очень низкие содержания этих примесей в губчатом железе. В связи с этим вторым условием реализуе­мости процесса получения и проплавки губчатого железа является низкое содержание вредных примесей в исходном железорудном концентрате (< 0,01—0,02 %).

3. Широта ассортимента выплавляемых сталей предъявляет повышенные требования к наличию и содержанию в исходной ,руде металлов, относящихся к группе полезных примесей (никель, кобальт, хром и др.), так как для ряда сталей эти элементы являются нежелательными. В общем случае наи­более благоприятным железорудным сырьем для получения губчатого железа является богатая по железу и чистая по любым примесным элементам руда.

4. Продуктом восстановления железорудных материалов в шахтных печах является губчатое железо, названное так из – за своеобразного внешнего вида. Восстановленное при низ­ких температурах, обладающее огромной суммарной поверх­ностью, следовательно, большой избыточной поверхностной энергией, реализует эту энергию спеканием отдельных гра­нул восстанавливаемого материала с образованием гроздьев и конгломератов, что крайне отрицательно отражается на процессе в шахтных печах (главным образом, затрудняется движение шихты и газов в печи и нарушается равномерность его тепловой и восстановительной обработки). Поскольку интенсивность спекания металла растет с повышением темпе­ратуры, максимальное ее значение не должно, как правило, превышать 700-900 °С. Однако со снижением температуры и, следовательно, скоростей всех процессов ухудшаются техни – ко-экономические показатели производства.

5. Губчатое железо должно содержать не менее 1—2 % С, иначе процесс его плавки в сталеплавильной печи затруд­няется. Таким образом, наряду с восстановлением оксидов железа процесс металлизации должен выполнять требования науглероживания металла.

6. Свежевосстановленное губчатое железо реализует свою большую избыточную поверхностную энергию окислением ме­талла. 8 связи с этим металлизованные материалы обладают повышенной склонностью к окисляемости и даже к самовозго­ранию (пирофорность железа), причем чем ниже температура восстановления, тем в большей степени проявляются эти свойства. В результате при производстве губчатого железа, особенно с дальнейшей его транспортировкой, следует при­нимать специальные меры для подавления окисления и само­воспламенения его (пассивация металлизованных материа­лов),