Производство стали в мартеновских печах

Кислородно-конвертерный процесс с донной продувкой.

В середине 60-х годов опытами по вдуванию струи кислорода, окруженной слоем

углеводородов, была показана возможность через днище без разрушения

огнеупоров. В настоящее время в мире работают несколько десятков конвертеров

с донной продувкой садкой до 250 т. Каждая десятая тонна конвертерной стали,

выплавленной в мире, приходится на этот процесс.

Основное отличие конвертеров с донной продувкой от конвертеров с верхним

дутьем заключается в том, что они имеют меньший удельный объем, т. е. объем

приходящийся на тонну продуваемого чугуна. В днище устанавливают от 7 до 21

фурм в зависимости от емкости конвертера. Размещение фурм в днище может быть

различным. Обычно их располагают в одной половине днища так, чтобы при

наклоне конвертера они были выше уровня жидкого металла. Перед установкой

конвертера в вертикальное положение через фурмы пускается дутье.

В условиях донной продувки улучшаются условия перемешивания ванны,

увеличивается поверхность металл-зарождения и выделения пузырьков СО. Таким

образом, скорость обезуглероживания при донной продувке выше по сравнению с

верхней. Получение металла с содержанием углерода менее 0,05 % не

представляет затруднений.

Условия удаления серы при донной продувке более благоприятны, чем при верхней.

Это также связанно с меньшей окисленностью шлака и увеличением поверхности

контакта газ - металл. Последнее обстоятельство способствует удалению части

серы в газовую фазу в виде SO₂.

Преимущества процесса с донной продувкой состоят в повышении выхода годного

металла на 1 - 2 %, сокращении длительности продувки, ускорении плавления

лома, меньшей высоте здания цеха и т. д. Это представляет определенный

интерес, прежде всего, для возможной замены мартеновских печей без коренной

реконструкции зданий мартеновских цехов.

Конвертерный процесс с комбинированной продувкой.

Тщательный анализ преимуществ и недостатков способов выплавки стали в

конвертерах с верхней и нижней продувкой привел к созданию процесса, в

котором металл продувается сверху кислородом и снизу - кислородом в защитной

рубашке или аргоном (азотом). Использование конвертера с комбинированной

продувкой по сравнению с продувкой только сверху позволяет повысить выход

металла, увеличить долю лома, снизить расход ферросплавов, уменьшить расход

кислорода, повысить качество стали за счет снижения содержания газов при

продувке инертным газом в конце операции.

Сущность мартеновского процесса состоит в переработке чугуна и металлического

лома на паду отражательной печи. В мартеновском процессе в отличие от

конвертерного не достаточно тепла химических реакций и физического тепла

шихтовых материалов. Для плавление твердых шихтовых материалов, для покрытия

значительных тепловых потерь и нагрева стали до необходимых температур в печь

подводиться дополнительное тепло, получаемое путем сжигания в рабочем

пространстве топлива в струе воздуха, нагретого до высоких температур.

Для обеспечение максимального использования подаваемого в печь топлива (мазут

или предварительно подогретые газы) необходимо, чтобы процесс горения топлива

заканчивался полностью в рабочем пространстве. В связи с этим в печь воздух

подается в количестве, превышающем теоретически необходимое. Это создает в

атмосфере печи избыток кислорода. Здесь также присутствует кислород,

образующийся в результате разложения при высоких температурах углекислого

газа и воды.

Таким образом, газовая атмосфера печи имеет окислительный характер, т. е. в

ней содержится избыточное количество кислорода. Благодаря этому металл в

мартеновской печи в течение всей плавки подвергается прямому или косвенному

воздействию окислительной атмосферы.

Для интенсификации горения топлива в рабочем пространстве часть воздуха

идущего на горение, может заменяться кислородом. Газообразный кислород может

также подаваться непосредственно в ванну (аналогично продувке металла в

конвертере).

В результате этого во время плавки происходит окисление железа и других

элементов, содержащихся в шихте. Образующиеся при этом оксиды металлов FeO, Fe

₂O₃, MnO, CaO, P₂O₅, SiO₂ и

др. Вместе с частицами постепенно разрушаемой футеровки, примесями, вносимыми

шихтой, образуют шлак. Шлак легче металла, поэтому он покрывает металл во все

периоды плавки.

Шихтовые материалы основного мартеновского процесса состоят, как и при других

сталеплавильных процессах, из металлической части (чугун, металлический лом,

раскислители, легирующие) и неметаллической части (железная руда,

мартеновский агломерат, известняк, известь, боксит).

Чугун может применятся в жидком виде или в чушках. Соотношение количества

чугуна и стального лома в шихте может быть различным в зависимости от

процесса, выплавляемых марок стали и экономических условий.

По характеру шихтовых материалов основной мартеновский процесс делиться на

несколько разновидностей, наибольшее распространение из которых получили

скрап-рудный и скрап-процессы.

При скрап-рудном процессе основную массу металлической шихты (от 55 до 75 %)

составляет жидкий чугун. Этот процесс широко применяется на заводах с полным

металлургическим циклом.

При скрап-процессе основную массу металлической массы шихты (от 55 до 75 %)

составляет металлический лом. Чугун (25 - 45 %), как правило, применяется в

твердом виде. Таким процессом работают заводы, на которых нет доменного

производства.

Рисунок 2. Схема двухванной сталеплавильной печи:

1 – топливно-кислородные фурмы; 2 – фурмы для вдувания твердых материалов;

3 – свод печи; 4 – вертикальные каналы; 5 – шлаковики; 6 – подины печей

Дата добавления: 2015-05-07