Выплавка стали в конвертере

В отличие от всех других сталеплавильных процессов получение стали в конвертере осуществляется при использовании в качестве исходного материала жидкого чугуна, выплавляемого в вагранке. Обычно в сталелитейном производстве применяют малобессемеровские конвертеры с боковым воздушным дутьем. Можно использовать для получения жидкой стали для фасонного стального литья и кислородные конвертеры с верхним дутьем, получившие распространение в металлургии.

Принцип действия конвертера состоит в том, что кислород воздуха, контактируя с жидким металлом, окисляет Fe, Si, Mn, С и другие элементы, которые присутствуют в исходном металле, в результате чего выделяется теплота, температура металла увеличивается и за весьма короткое время (около 15 мин) чугун превращается в сталь.

Малобессемеровские конвертеры имеют массу садки 1–5 т. Форма реторты конвертера несимметрична относительно вертикальной оси. Уклон горловины около 30°, что дает возможность заливать жидкий металл при горизонтальном положении конвертера. Футеровка конвертера кислая, из динасового кирпича.

Перед плавкой футеровку конвертера необходимо разогреть до температуры 1000–1100 °С. Разогрев производят жидким, газообразным топливом или коксом.

Процесс начинается с заливки в конвертер жидкого чугуна, химический состав и температура которого оказывают существенное влияние на ход процесса, температуру полученной стали и ее качество. Обычно жидкий чугун имеет следующий состав (%): 2,8–3,5 С, 0,9–2,2 Si, 0,7–1,0 Mn, <0,06 S, <0,07 P. Чем ниже содержание углерода и кремния, тем выше должна быть температура заливаемого чугуна. Обычно она колеблется в пределах 1300–1400 °С. При переливе теряется около 50 °С, поэтому из вагранки надо получать чугун с температурой 1350–1450 °С.

Шихта для плавки чугуна в вагранке состоит из 40– 60% стального лома и 60–40% передельного (желательно малофосфоритного) чугуна.

Залитый в конвертер жидкий чугун продувают воздухом давлением 0,02–0,04 МПа, нагнетаемым специальными воздуходувками в количестве 720–800 м³ на 1 т металла. Интенсивность подачи дутья 75–100 м³/мин.

Воздух, контактируя с металлом, окисляет в соответствии с законом действующих масс в первую очередь железо. Кремний и марганец также окисляются кислородом, а также закисью железа. Температура металла увеличивается, начинается выгорание углерода. Этот период продувки характеризуется выделением из горловины конвертера пламени, образующегося от догорания СО:

СО + ½O₂ = СО₂

Рисунок – Изменение химического состава и температура металла при продувке его воздухом в конвертере (t_M – температура металла; h_П – высота пламени)

К концу продувки пламя спадает, и приступают к доводке металла и его раскислению. Недостающее количество углерода вводится с ферромарганцем, содержащим до 7% С. Одновременно происходит доводка по марганцу и раскисление. Перед выпуском или во время выпуска вводят ферросилиций, а затем и алюминий. Серьезным недостатком получения стали в кислом конвертере с воздушным дутьем является невозможность удаления серы и фосфора.

Продувка жидкого чугуна может производиться в глуходонном конвертере кислородом, вдуваемым под давлением 0,8–1,2 МПа через вертикальную форму. Футеровка конвертера – основная, что позволяет удалять серу и фосфор.

Применение кислорода интенсифицирует процесс, позволяет добавлять стальной лом, делает процесс независимым от состава чугуна. В кислородные конвертеры заливают жидкий передельный чугун. Обычно этот чугун содержит 3,7–4,4% С, 0,3–1,7% Si, 0,4–2,5% Мn, 0,3% Р, 0,03–0,08% S. Количество стального лома, загружаемого в конвертер, зависит от содержания кремния и марганца и температуры заливаемого чугуна. Оно достигает 25–30% от массы заливаемого чугуна. Для наведения шлаков используется известь в количестве до 9% от массы металлической шихты. Высокая производительность и широкие металлургические возможности кислородно–конвертерного процесса позволяют применять его и для фасонного стального литья.

Дата добавления: 2014-01-06