Change in Slag Composition and Sulfur Content of Hot Metal in the Process Chain of Blast Furnace — Hot Metal Desul furization Complex — Converter (BOF)
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Publishing House “Akademperiodyka”, Kyiv
Abstract
ENG: Introduction. Modern conditions of iron and steel making industry require production of high-quality competitive metal products. Thus, the removal of sulfur at the lowest cost has been becoming increasingly important. Problem Statement. The major amount of sulfur in iron and steel making comes with charge materials in sintering blast furnace production. When using out-of-furnace processing of hot metal in hot metal desulfurization and slag removal facilities, the degree of hot metal desulfurization can be 75—99%. This ensures the production of hot metal with a sulfur content in the range of 0.002—0.015%. Purpose. The analysis of changes in the sulfur content of hot metal and in the slag composition in the process chain of steel production, followed by the development of technical solutions and process methods to eliminate the resulfurization of hot metal. Materials and Methods. Our calculations, based on the actual data of Ukrainian and Chinese iron and steel making facilities. The selected samples of slag and hot metal have been analyzed with the use of raster spectral microscopy methods. In the studies of sulfur content at various stages of smelting, the method of material balance calculation has been employed. Results. In the slag phase, along with systems of CaO ∙ SiO2 ∙ Al2O3 type with different ratios of components containing 0.2—3.5% sulfur, CaxSiyAlz type systems containing up to 1% sulfur have been detected. In the beads, the sulfur content varies within 0.1—0.85%. Sulfur is present in the form of sulfides of (Fe, Mn)S type, mainly MnS, while in non-metallic inclusions of the beads, the sulfur content ranges within 15—30%. The residing ladle slag after desulfurization should not exceed 0.5—0.7 kg/t of hot metal. Conclusions. To prevent the resulfurization of hot metal during its discharge from a blast furnace, it is advisable to rationalize ladle slag modes, by adjusting ladle slag composition, increasing the degree of ladle cleaning from the slag residing from previous loads and inducing a slag cover in the absence of ladle slag. The conducted studies have shown that sulfur from the slag does not return to the hot metal and resulfurization does not occur, which is explained by the protective effect of residual magnesium.
UKR: Вступ. У сучасних умовах виробництва металопродукції в чорній металургії, що характеризуються необхідністю виробництва високоякісного конкурентоздатного товару, питання видалення сірки з найменшими витратами набуває все більшої актуальності. Проблематика. Значна кількість сірки при виробництві металопродукції надходить із шихтовими матеріалами в аглодоменному виробництві. При застосуванні позапічної обробки чавуну в комплексах десульфурації чавуну та скачування шлаку (КДЧ) ступінь десульфурації чавуну може складати 75—99 % і забезпечує отримання чавуну з вмістом сірки в межах 0,002—0,015 %. Мета. Аналіз зміни вмісту сірки в чавуні та складу шлаку в технологічному ланцюгу виробництва сталі з подальшою розробкою технічних рішень та технологічних прийомів, спрямованих на виключення ресульфурації чавуну. Матеріали й методи. Розрахунки, що засновані на фактичних даних роботи металургійних комбінатів України та Китаю. Відібрані проби шлаку та чавуну аналізували за допомогою методів растрової спектральної мікроскопії. При дослідженнях вмісту сірки на різних етапах переділів використовували методику розрахунку матеріального балансу. Результати. У шлаковій фазі поряд із системами типу CaO ∙ SiO2 ∙ Al2O3 з різним співвідношенням компонентів, що містять 0,2—3,5 % сірки, виявлені системи типу CaxSiyAlz, які містять до 1 % сірки; у «корольках» вміст сірки коливається не більше 0,1—0,85 % у вигляді сульфідів типу (Fe, Mn)S, переважно MnS, причому у неметалевих включеннях «корольків» виявлено вміст сірки не більше 15—30 %. Залишок ковшового шлаку після десульфурації не повинен перевищувати 0,5—0,7 кг/т чавуну. Висновки. Для запобігання ресульфурації чавуну під час випуску його з доменної печі доцільно раціоналізувати ковшові шлакові режими, зокрема й за рахунок коригування складів ковшових шлаків, підвищення ступеня очищення ковшів від залишків шлаку попереднього наливу, наведення шлакового покриву у разі відсутності ковшового шлаку. Проведені дослідження показали, що сірка зі шлаку в чавун не повертається і ресульфурація не відбувається, що пояснюється захисною дією залишкового магнію.
UKR: Вступ. У сучасних умовах виробництва металопродукції в чорній металургії, що характеризуються необхідністю виробництва високоякісного конкурентоздатного товару, питання видалення сірки з найменшими витратами набуває все більшої актуальності. Проблематика. Значна кількість сірки при виробництві металопродукції надходить із шихтовими матеріалами в аглодоменному виробництві. При застосуванні позапічної обробки чавуну в комплексах десульфурації чавуну та скачування шлаку (КДЧ) ступінь десульфурації чавуну може складати 75—99 % і забезпечує отримання чавуну з вмістом сірки в межах 0,002—0,015 %. Мета. Аналіз зміни вмісту сірки в чавуні та складу шлаку в технологічному ланцюгу виробництва сталі з подальшою розробкою технічних рішень та технологічних прийомів, спрямованих на виключення ресульфурації чавуну. Матеріали й методи. Розрахунки, що засновані на фактичних даних роботи металургійних комбінатів України та Китаю. Відібрані проби шлаку та чавуну аналізували за допомогою методів растрової спектральної мікроскопії. При дослідженнях вмісту сірки на різних етапах переділів використовували методику розрахунку матеріального балансу. Результати. У шлаковій фазі поряд із системами типу CaO ∙ SiO2 ∙ Al2O3 з різним співвідношенням компонентів, що містять 0,2—3,5 % сірки, виявлені системи типу CaxSiyAlz, які містять до 1 % сірки; у «корольках» вміст сірки коливається не більше 0,1—0,85 % у вигляді сульфідів типу (Fe, Mn)S, переважно MnS, причому у неметалевих включеннях «корольків» виявлено вміст сірки не більше 15—30 %. Залишок ковшового шлаку після десульфурації не повинен перевищувати 0,5—0,7 кг/т чавуну. Висновки. Для запобігання ресульфурації чавуну під час випуску його з доменної печі доцільно раціоналізувати ковшові шлакові режими, зокрема й за рахунок коригування складів ковшових шлаків, підвищення ступеня очищення ковшів від залишків шлаку попереднього наливу, наведення шлакового покриву у разі відсутності ковшового шлаку. Проведені дослідження показали, що сірка зі шлаку в чавун не повертається і ресульфурація не відбувається, що пояснюється захисною дією залишкового магнію.
Description
A. Shevchenko: ORCID 0000-0003-0867-6825; V. Kysliakov: ORCID 0000-0002-1775-5050; B. Dvoskin: ORCID 0000-0003-2891-7833; I. Manachyn: ORCID 0000-0001-9795-6751
Keywords
out-of-furnace desulphurization of hot metal, slag, sulphur, resulphurization, позапічна десульфурацiя чавуну, шлак, сірка, ресульфурація, КАВП
Citation
Shevchenko A., Kysliakov V., Dvoskin B., Manachyn I. Change in Slag Composition and Sulfur Content of Hot Metal in the Process Chain of Blast Furnace — Hot Metal Desul furization Complex — Converter (BOF). Science and Innovation. 2024. Vol. 20, No. 2. P. 38–49. DOI: https://doi.org/10.15407/scine20.02.038.