Introduzione
La presenza di zolfo nell'acciaio provoca la perdita di integrità strutturale del materiale. Quando l'acciaio viene riscaldato o lavorato, il processo lo rende fragile e soggetto a fessurazioni. Ciò comporta una riduzione della sua duttilità e compromette seriamente la sua saldabilità. Pertanto, la rimozione dello zolfo dal metallo è fondamentale per garantirne la qualità e la classificazione.
Perché utilizzare il carburo di calcio per la desolforazione?
Secondo gli standard moderni di produzione dell'acciaio, come SAIMM I pretrattamenti della carta sono un metodo efficace per prevenire i blocchi di produzione. Mantengono gli impianti siderurgici ad alta capacità in funzione senza intoppi prima che il materiale raggiunga le fasi di raffinazione secondaria, come il forno di raffinazione in siviera. Il carburo di calcio è considerato un reagente di prim'ordine ed estremamente efficace, aggiunto al ferro fuso. Anche negli impianti con elevati tassi di produzione di metallo, il carburo di calcio riesce a mantenere il contenuto di zolfo al di sotto dello 0,005%.
Principi fondamentali e vantaggi/svantaggi dei principali processi di desolforazione del carburo di calcio
Fondamenti termodinamici e chimici
Il metodo fondamentale per la rimozione dello zolfo si basa sulla seguente reazione chimica:
CaC2+[S]→CaS+2[C]
Si tratta di una reazione chimica fondamentale che produce calore. Il calore aggiuntivo provoca l'emulsionamento delle scorie. Lo strato di scarti liquidi funge da protezione refrattaria, schermando i mattoni resistenti al calore che rivestono le pareti del forno. Il carbonio residuo rimane nel ferro liquido e non produce un'effervescenza violenta e improvvisa come nel caso del magnesio.
La reazione non inizia immediatamente. Si verifica un ritardo di 20-40 secondi, chiamato periodo di incubazione. Dopodiché, il processo procede a una velocità prevedibile, in cui la sostanza chimica si diffonde e si mescola nel liquido attraverso un processo di diffusione di primo ordine. Con il carburo di calcio, il successo dipende principalmente dall'equilibrio alcalino della scoria.
Il metodo di agitazione: agitazione meccanica e gassosa
Il metodo di agitazione, come suggerisce il nome, prevede l'aggiunta di carburo di calcio a gocce in un metallo liquido fuso. Le dimensioni delle particelle di carburo di calcio variano tra 0,5 mm e 1,5 mm. Una volta aggiunto il reagente chimico, l'intera miscela viene agitata per avviare il processo di rimozione dello zolfo.
Esistono due metodi principali per miscelare correttamente il metallo liquido e le sostanze chimiche:
● Miscelazione meccanica: in questo processo, una grande girante rotante con quattro pale massicce viene immersa nel metallo per creare un effetto di rimescolamento che garantisce una miscelazione adeguata.
● Miscelazione con gas argon: per agitare il liquido fuso, il gas argon viene fatto gorgogliare attraverso il liquido. È molto più efficace nel distribuire uniformemente la sostanza chimica attraverso la pozza. Il gas argon agisce anche come uno scudo protettivo, impedendo la metallo caldo/ferro fuso dalla reazione con l'aria. Vantaggi del metodo di agitazione
● bassi costi operativi
● Design semplice
● Capitale inferiore
● Funzionamento conveniente
Svantaggi del metodo di mescolamento
● Cinetica di reazione più lenta (da 5 a 15 minuti)
● I mestoli profondi causano una miscelazione non uniforme
Il metodo di soffiaggio: tecniche di iniezione a fusione profonda
Anziché aggiungere la sostanza chimica e mescolarla con un agitatore, il metodo di soffiaggio utilizza macchinari ad alta pressione per iniettare il carburo di calcio (CaC2) in profondità nel metallo fuso. Questo metodo permette al carburo di calcio di diffondersi più rapidamente nella miscela e di avviare la reazione in modo efficace.
Il processo richiede competenze specialistiche lance per iniezione che vengono immersi nel metallo fuso. In genere vengono mantenuti a 500 mm dal fondo della siviera. L'iniezione in profondità nel metallo fuso implica che la sostanza chimica impiegherà un tempo considerevole per reagire e risalire in superficie. In questo modo si massimizza il tempo di permanenza del reagente. L'area di contatto è massimizzata, aumentando l'efficienza. Vantaggi del metodo di soffiaggio
● Ideale per la produzione su larga scala
● Rimuove l'alto contenuto di zolfo
● Processo di desolforazione più rapido
Svantaggi del metodo di soffiaggio
● Progettazione generale
● Costo elevato delle attrezzature
● Monitoraggio preciso della portata
Guida alla selezione del processo di desolforazione per diversi scenari
Fonderie di piccole serie e fusioni di precisione in generale
Per le fonderie di piccole dimensioni che mirano a produrre metallo conforme alle specifiche dei materiali definite nelle linee guida ASTM A732/A732M per la microfusione in generale, il metodo di agitazione è considerato ideale. Il metodo funziona al meglio con crogioli che lavorano da 1 a 10 tonnellate di metallo alla volta (unità di permanenza in fonderia).
Per garantire che i lavoratori non siano irritati dalla polvere chimica, le dimensioni del CaC2 devono essere specificamente comprese tra Maglia da 2 e 4 mm Le sostanze chimiche vengono versate direttamente sul liquido e mescolate con agitatori come pale meccaniche. Queste possono anche avere sfiati per il gorgogliamento del gas sul fondo del recipiente. In genere, L'obiettivo è ridurre i livelli di zolfo dallo 0,01% allo 0,10%.
Acciaierie integrate e ambienti ad alta produttività
Negli impianti siderurgici integrati, la lavorazione del metallo è incredibilmente rapida. In questi casi, il metodo di soffiaggio è necessario per far fronte alle rapide esigenze di produzione. Per lotti massicci che raggiungono le 300 tonnellate, il soffiaggio contribuisce a evitare colli di bottiglia nelle stazioni di raffinazione secondaria, garantendo così una produzione fluida di LRF (Large Refinery Fuel).
Per tali operazioni, una polvere finissima di granulometria 400 mesh viene iniettata in profondità nel metallo con l'ausilio di gas vettori. Il sistema consente l'iniezione simultanea di più sostanze chimiche, grazie al cosiddetto sistema di co-iniezione. Permette di regolare l'iniezione chimica per garantire il raggiungimento di specifici target di zolfo. Le lance sono rivestite con materiale refrattario per resistere alle temperature estreme.
Nota: trattandosi di un'applicazione di nicchia, per ottenere un acciaio incredibilmente puro con un contenuto di zolfo dello 0,005%, le fabbriche adottano un approccio in due fasi. Si inizia con il trattamento al CaC2 e si termina con la fase di lucidatura al magnesio.
Costo totale di proprietà
Un industriale esperto sa che il costo iniziale per tonnellata di materiale non è l'unico fattore da considerare nell'analisi dei costi. Analizzare l'intero ciclo di vita delle spese rivela sempre una realtà diversa. L'acquisto di prodotti chimici di alta qualità come il carburo di calcio risulta in realtà più conveniente nel lungo periodo, poiché il costo per tonnellata di zolfo rimosso varia drasticamente.
Acquistare da un fornitore di carburo di calcio di prima qualità Ciò significa che avranno sempre la certezza di essere pronti per gli audit e di essere conformi alle normative. Questi fornitori in genere dispongono di schede di dati di sicurezza conformi alla norma ISO 9001 e al regolamento REACH per i loro prodotti chimici. Il rischio di ricevere un lotto difettoso si riduce drasticamente. Perfezione fisica
Un materiale di alta qualità con granulometria ottimale garantisce un funzionamento efficiente e prevedibile del sistema. Il tempo necessario per produrre un lotto rimarrà sempre costante e il contenuto finale di zolfo si manterrà sempre entro i limiti previsti. Nel caso di un sistema di soffiaggio, ciò si traduce in assenza di intasamenti, minore consumo di gas e protezione delle apparecchiature.
Risparmio di ferro
La purezza chimica determina la quantità di acciaio utilizzabile che la fabbrica può effettivamente trattenere. carburo di calcio di prima qualità Crea volumi di scorie molto inferiori. Impedisce che il ferro di buona qualità venga scartato come scoria. Ciò significa minore produzione di rifiuti e maggiore quantità di metallo liquido utilizzabile.
Conclusione
Per rimuovere con successo lo zolfo da metallo caldo Non si può semplicemente ipotizzare la quantità di sostanze chimiche necessarie. È necessaria precisione in tutto, dai macchinari, al metodo operativo e al materiale acquistato. Mentre i lavoratori si assicurano che il processo rimanga efficiente e la manutenzione mantenga le apparecchiature in funzione alle massime prestazioni, l'ufficio acquisti deve assicurarsi di avere un fornitore che fornisca carburo di calcio di alta qualità Solo in questo modo il costo reale della desolforazione rimarrà più basso. Per ottenere le migliori prestazioni e ottimizzare l'efficienza metallurgica, si consiglia di collaborare con TYWH. Sono un fornitore esperto di granuli di carburo di calcio di alta qualità con diametri che vanno da 2-4 mm fino a 80-120 mm. Per garantire che il vostro acciaio soddisfi i più severi standard globali, scegliete TYWH.