43963 P1010208

44

Mirosław Cholewa, Józef Gawroński, Marian

Prcybyf

spływającego w pobliżu dysz oraz redukcja składników surówki dają zwiększenie zawartości CO do około 42%.

Wysoka zawartość cząsteczkowego azotu wynika z faktu, że podstawowym czynnikiem utleniającym jest powietrze. Natomiast wilgoć zawarta w powietrzu dmuchu rozkłada się, wzbogacając energetycznie gaz redukcyjny w wodór. Warunki spalania koksu w szybie wielkiego pieca dalece różnią się od stacjonarnego spalania na ruszcie. Wynika to głównie z dużej prędkości przepływu gorącego powietrza, które intensywnie spalając koks powoduje jego systematyczny ruch postępowy ku dołowi. Intensywne spalanie zachodzi w promieniu 1 m od wylotu dyszy, przy czym obszar spalania mieści się od poziomu dyszy wzwyż. Na podstawie pomiarów fototermicznych stwierdzono, że prędkość ruchu wirowego koksu (od dyszy w kierunku osi - ku górze - poziomo ku ścianie - w dół ku dyszy) jest wysoka i wynosi ok. 15 ra/s. Wobec tego, im większa energia kinetyczna dmuchu oraz im bardziej równomierna praca pieca, tym wyższa temperatura w komorze spalania, przy czym maksimum można osiągnąć przy wylocie dysz. Lokalny - w pobliżu dysz obieg wsadu wywołany strumieniem gorącego dmuchu pokazano na rysunku 1.12.

Nawąglame surówki w wielkim piecu

Węgiel jest typowym przedstawicielem niemetali. Jest chyba jedynym pierwiastkiem występującym prawie we wszystkich technicznych stopach żelaza. Dla niektórych bywa wręcz głównym wyróżnikiem ich właściwości użytkowych, regulując twardość, plastyczność, wytrzymałość, udamość, odporność na zużycie i podatność na zabiegi obróbki cieplnej.

Węgiel z żelazem tworzy metastabilny roztwór stały lub też stabilny węglik żelaza FeaC. Nawęglanie surówki następuje w wyniku rozkładu CO. Wydzielający się węgiel osadza się na stałej powierzchni gąbki żelaza i dyfunduje w jej głąb. Na wysokości spadków ciekły metal ma bezpośredni kontakt z koksem i wówczas zachodzi intensywne rozpuszczanie węgla w metalu. Szybkość zachodzących zjawisk dyfuzyjnych zależy od stopnia rozwinięcia powierzchni koksu, wielkości stężenia początkowego węgla (chwilowej i lokalnej różnicy stężeń) oraz od temperatury ciekłego metalu i koksu. Im wyższa temperatura, tym szybsza dyfuzja. Bardzo dobrym związkiem opisującym wpływ temperatury procesu na stężenie węgla w surówce jest empiryczna zależność. J. Chipmana, według której zawartość węgla w procentach jest liniową funkcją temperatury:

Podstawy procesów metalurgicznych

0-23)

C[%] * 134 + 2JS']0 *³ * t

gdzie: t - jest temperaturą surówki w [°C].

Na końcową zawartość węgla w surówce ma także wpływ skład chemiczny surówki. Db przykładu, krzem tworzy z żelazem związek zastępując węgiel i zmniejszając w ten sposób jego zawartość. (Krzem w wielu przypadkach działa podobnie do węgla, co najlepiej widać we właściwościach stali, staliw i żeliw). Innym pierwiastkiem, który także wpływa na końcową zawartość węgla w surówce, powiększając ją, jest mangan, który zachowując się podobnie do żelaza wiąże węgiel w analogiczny do FejC węglik MnjC.

Odsiarczanie w wielkim piecu

Siarka jest zanieczyszczeniem, którego zawartość powinna być minimalna (w surówkach do 0,02 %). Siarka zawarta w surówce pochodzi z materiałów wsadowych. (W rudach siarka znajduje się najczęściej w postaci pirytu FeSj, w topnikach w postaci siarczanu wapnia CaS0₄, w koksie w postaci FeS, CaS0₄ i siarki w związkach organicznych). Część siarki ofc. 10 + 15% jest uwalniana w postaci gazowej SO2 na poziomie dysz gorącego dmuchu Pozostała zawartość siarki musi być usunięta poprzez żużel odpowiedniej zasadowości Siarka zarówno w surówce, jak i żużlu występuje w postaci związanej - siarczków. Przy czym:

FeS i MnS - rozpuszczają się w surówce i żużlu;

CaS i MgS - rozpuszczają się w żużlu.

Reakcja odsiarczania przebiega następująco:

0-24)

w ‘~~md

FeS + CaO + C = Fe + CaS + CO- 141 kJ

Relacja udziału siarki w żużlu i udziału siarki w metalu wskazuje na skuteczność odsiarczania. Relacja ta zależna jest od zasadowości żużla i jego temperatury, przy czym niska lepkość żużla zapewnia większą powierzchnię kontaktu metalu z żużlem (większą powierzchnię reakcji), a zawartość w żużlu AljOj i MgO poprawia lepkość w funkcji temperatury, ułatwiając tym samym odsiarczanie.