Sıvı ham demirden Na2Co3 ilavesi ile kükürdün giderilme koşullarının incelenmesi
Untersuchung der verhöltnisse bei der entschwefelung von roheisenschmelzen mit Na2CO3 zusatz
- Tez No: 39372
- Danışmanlar: DOÇ.DR. SÜHEYLA AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1993
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 58
Özet
ÖZET Son yıllarda kaliteli ve temiz çelik üretimine verilen önem giderek artmış ve üretim aşamalarındaki teknolojik gelişmeler temiz çelik üretmeye yönelik olmuştur. Temiz çelik kavramı içerisinde,üzerinde en çok durulan emprütelerderi birisi de çeliğin mekanik özelliklerini olumsuz etkileyen kükürt 'dür ve spesi- f ikasyonlarda belirtilen“ kükürt miktarının giderek düştüğü gözlenmektedir. Bu yaklaşımdan hareketle yapılan deneylerde sıvı ham demire değişen oranlarda Na”CD“ ilave edilerek kükürdün giderilme koşulları incelenmiştir. Ayrıca son bölümde sıvı ham demirdeki kükürt, fosfor ve si lisyumun aynı anda giderilebilmelerini incelemek ama cıyla sıvı ham demire Na”C0,'ın yanı sıra Na“ŞD, !de ilave edilmiştir. Deneysel çalışmalarda değişkenler reaktan miktarı, sıcaklık ve süre olarak seçilmiş tir. ' Birinci grupta yapılan deneylerde reaktan olarak sadece IMa^CO- kullanılmış ve kükürt giderimi açısın dan optimum Koşullar saptanmıştır. Na^CD, miktarının etkisinin incelendiği deneylerde % 3 Na”câ, miktarının kükürt giderme için optimum bir değer olduğu ve bu durumda sıvı ham demirdeki kükürdün 125D C reaksiyon sıcaklığında % 0.064'den % 0.006'ya kadar düştüğü yani % 90'ının giderildiği görülmüştür. Süreye bağlı olarak yapılan deneylerde reaksiyonun çok hızlı gerçekleştiği ve ilk 5-10 dakika içerisinde kükürt reaksiyonunu tamamlandığı görülmüştür. Sıcaklığın 1250 veya 1350°C olarak seçilmesi ise kükürt gideriminin çok faz la etkilememiştir. Na^CCU-NapSO, karışımının kullanıldığı deneylerde kükürt, saf Na"C0, kullanımına göre sıvı ham demirden daha az miktarda giderilebilmiştir, Bu karışımın fosfor giderimine etkisi olmuş ancak sıvı ham demir hjjuyesindeki yüksek silisyum nedeniyle % 23 civarında fosfor giderimi gerçekleşmiştir. Diğer ta raftan sıvı ham demirdeki silisyum miktarı, artan Na-so, yüzdesi ile göze çarpar nitelikte azalmıştır. v
Özet (Çeviri)
UNTERSUCHUNG DER VERHALTNISSE BEI DER ENTSCHUEFELUNG VON ROHEISENSCHMELZEN MIT Na2C03 ZU5ATZ ZUSAMMENFASSUNG Erhöhte Anforderungen an den Werkstoff Stahl erfordern Untersuchungen über den EinfluB von Stahlbegleitelementen auf die Werkstof f eigenschaften. Einzelne chemische Elemente verandern die Eigen- schaften des Werkstof fes Stahl bereits in extrem geringen Konzentrationen. Dabei kann das Verarbeitungs- und Gebrauchsverhalten verbessert, aber auch deutlich verschlechtert uerden. Einige Elemente können deshalb zu Problemen bei der Herstellung und Veruiendung fiihren. Man fapt diese Elemente unter der Bezeichnung Begleitelemente zusammen und definiert sie als chemische Elemente, die dem Stahl nicht absichtlich zugesetzt uerden und die bereits in geringen Konzentrationen nachteilige Ausuirkungen auf einzelne Werkstoffeigenschaften haben. Es ist nicht zu vermeiden, daB Schuefel bei der Raheisenund Stahlherstellung in den StofffluB eingebracht uird und als Begleitelement in Roheisen und Stahl auftritt. Schuefel beeinfluBt die mechanischen Eigenschaften desStahls. Ein geuisser Schwefelgehalt ist bei der spanabhebenden Ser ienf ertigung aus gewalztem Uormaterial, Freif orm-oder Gesenkschmeidestücken eruünscht. In der Stahlanuendugnstechnik uıerden möglichst niedrige 5chuefelgehalte gefordert, da Schuefel sich nachteilig auf die Isotropie der mechanischen Eigenschaften und vor allem auf die Zâhigkeit auswirkt. VIKoks und flux bringen ueit über 9D % des gesamten eingesetzten Schuiefels ein. Über 90 % uierden wiederum durch die Schlacke entfernt, sd daB der im Roheisen verbleibende Schwefel etwa nur der Menge etspricht, die durch den Erzmöller eingegeben uiird. Die summenreaktian, der mit der Schlacke entfernten Schwefel ist unten angegeben. [FbS] + (CaO)= (CaS) + (FeO) Die Gleichgeujichtskonstante V a(CaS). a(FeD) l[Fe5]. a(CaD) zeigt, dap die Entschwef elung verbessert wird, wenn die Iderte des Nenners möglichst grop, die des Zahlers dagegen möglichst klein sind. Die AktivitMt des im Eisen gelösten Schwefels, FeS. ist im wesentlichen durch die Zusammensetzung des Raheisens festgelegt. Eine Erhöhung der Kalkaktivitat zur Begiinstigung der Entschuıefelung ist durch he-he Kalkgehalte der Schlacke, also durch eine UergröBerung der Schlac kenbasi- zitat, moglich. Eine vermehrte Kalkzugabe bedingt aber erhöhte Kokssâtze und eine UergröBerung der Flupmittelmenge. Die Beeinflussung der Entschwef elung über die Kalkaktivitit der Schlacke ist daher aus wirtschaf tlichen Gründen nur in besehrânktem Umfang moglich. Die gleichen Überlegungen gelten fur eine Uerbesserung der Entschwef elung durch niedrige üJerte von a (Cas),die durch eine geringe Schuief elkonzentration in der Schlacke, also ebenfalls nur durch groBe Schlackenmengen, erreichbar sind. Daraus zeigt sich, daBeine Uerbesserung der Entschuıefelung nur über niedrige lılerte von a (FeO), alsa über ein geringeş Sauerstoff potential des betraehteten Systems, sinnvoll ist. Die Aktivitât des Eisen(II)- vııOxyds kann durch VergröBerung der Schlackenmenge, alsa durch Verdünnüng, und durch verstârkte reduzierende Bedingungen gesenkt uierden, uiobei die erste Moglichkeit uegen der bereits besprochenen, damit verbundenen Nachteile ausscheidet. 3e nach dem gefarderten Endschuief elgehalt im Roshstahl muB dann nach dem Hochofen ein Nachentschuiefe- lungsverf ahren eingeschaltet uierden. Dies braucht nicht für Hüttenuıerke oder in Zeiten zu gelten, in denen eine ausreichende Kapazitat an Raheisen besteht. Aus den Machteilen, die eine höhere Entschuıef elung für Leistung und Gang des Hochofens bringt, und den begrenz- ten metallurgischen Möglichkeiten, im Blaskonverter uiirkungsvoll zu entschuıef eln, ergibt sich die Notuien- digkeit einer zuıischengeschalteten Entschuıef elung des Roheisens auBerhalb des Hochofens. Somit verfolgen die Schlackenentschuief elungen des Roheisens in zuiei Hauptgruppen, a)- Sodaentschuiefelung Die Sodaentschuiefelung erfolgt durch den unteren Reaktion, nach der endothermischer Reaktion der Na_C0, zu N“0 als, [FeSj + (Na 0) = (Na”S) + (FeO) Auch innerhalb der Schlacke geht eine Umsetzung zuiischen FeO und Na“Q mit teilnahme von C und Si vor sich. [FeS] + Na2D + [c] = Na2S + [Fe]+C0 2[”FeS] + 2Na2D + [SiJ+2Na2S + 2[feJ+Si02 b)- Kalkentschuief elung In verschiedenen verfahren ist auch Kalkent- schuiefeLung bekannt, die durch den unteren Reaktion zur grunde kommt [jreSj + CaD + C = CaS + CO + [FeJ VlllVersuchsdurchführung: Die Uersuche sind in dem Hochtemperatur, of eneinrichtung nach Nernst Tammann durchgeführt. Für jeden versuch ist der unten charakterisierte Raheisen- schnitte veruendet. Si= 56 2.00 C= % 3.47 S= % 0.064 P= % 0.13 Mn= % 0.B4 Die Chemikalien, die für den Uersuchen verwendet sind uaren Na^CO., und Na“S0, der Fabrik Merck. Die Uersuche sind mit oben beschriebenen ischmelze.umsulf at durchgeführt. Eisenschmelzen durch Gemenge van Soda und teilweise Natriumsulfat bei etua 1 25D C und 1350 C im Knhletiegel Urn den Reduktian von Schwefel im Raheisen zu definieren sind die Uersuche in drei Hauptgruppen veruiirklicht. Gruppe I; TABELLE:1. Der Effekt von Na”C0,-anzahl zur Entschuefelung. GemengeZeitTemperatur10 % Für die beiden temperaturen 1250°C und 1350°C uar der Effekt von 3% Na_C0, bedeutungswert grop. Es uiurde eine abnahme des Schuefels rund urn 90 % geufâhrleistet. IXBiehöheren Gemengezuf uhr umrde in grunde genommen keine gröBere Leistung der Abnahme des Schuıef elgehaltes im Roheisen erf olgreicht. Dabei ist eine mindere abnahme des Silisium zu berücksichtigen. Gruppe II: TABELLE: 2 Effekt Der Zeit, Zur Entschuef elung Für die beiden Temperaturen 1250 C und 1350 C uar der Effekt in der 5. minute entsprechensuert hoch. Somit ist zu auftragen, daB der kinetische verlauf der Reaktian uegen der f lüssig-f lüssig Zustand, graBe Gemengeanzahl und hohe Temperatur ziehmlich schnell ist, Eine andere Möglichkeit war die uMhlung der Na^CO,- anzahl als 3% uobei das Ergebnis uiderum gleich uar. Bei dieser Gruppe uar eine 80 % ige Entschuef elung bemerkensuert. Gruppe III: TABELLE: 3 Effekt Der'.“Na2C0,-Na2S0, Gemenge Zur Entschuıefelung GemengeZeitTemperatur 1250°C 1250°C 1250DC 1250°C 1250°CBei der III. Gruppe sind die beiden Temperaturen 1220 C und 1350 C verglichen. Fur die Gruppe I und II sind deutlich zu varaussagen, daB der Temperaturun- ”terschied zuiischem 1250 C und 1350 C nicht zu berück- sichtigen ist. Um gleichzeitig eine Entphosphorung und Entsch- wefelung zu gewahrleisten uiurde die gemenge mit Na“S0, verf arbigt. Für den oberen Versuchsgruppe ist zu beschreiben, daB Phosphor mit steigender Na^SO, bis 2% Na”C0, abnimmt. Der Effekt von Na“C0”ist hier nicnt groB bemerkensuiert. Silisium jeaocH nimmt mit steigender Na“S0, starker ab, wobei Na”C0, auch eine uesentliche uirkung zur Si hat. Beim Schuefel kann man wegen der Oxidierendem Eigenschaft des Na"S0, keine ziehmlich gute abnahme wie bei den varrigen Versuchen ergreifen. xi
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