Шихтовые материалы кислородно-конвертерного процесса

Основными шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса являются жидкий чугун, стальной лом, шлакообразующие (известь, плавиковый шпат и др.), ферросплавы для раскисления и легирования стали. Постоянно используется также газообразный кислород.

Жидкий чугун для конвертера - шихтовые материалы

Состав чугунов, перерабатываемых на разных заводах, изменяется в широких пределах: 4,0-4,8% С; 0,1-2,6% Мn; 0,3-2,0% Si; 0,02-0,07% S; менее 0,3 % Р. Однако опыт показал, что для обеспечения высоких технико-экономических показателей процесса содержание составляющих жидкого чугуна целесообразно ограничивать в определенных узких пределах. При излишне высоком содержании кремния возрастает расход извести для ошлакования образующейся SiO2 и увеличивается количество шлака в конвертере, что ведет к росту потерь железа и теплопотерь со сливаемым шлаком; понижается также стойкость футеровки конвертера. Вместе с тем при очень низком (менее 0,3 %) содержании кремния замедляется шлакообразование в связи с медленным растворением извести из-за слишком низкого содержания SiO2 в первичных шлаках. Положительной стороной повышенного содержания кремния является то, что возрастает количество тепла от его окисления; это позволяет увеличить расход лома. Большинство отечественных заводов работают на жидких чугунах с содержанием кремния 0,6—0,9 %, что, очевидно, близко к оптимальной величине. Оптимальной величиной содержания марганца в чугуне в течение многих лет считали 0,7-1,1%. Стремление конвертерщиков применять чугуны со столь высоким содержанием марганца вызвано тем, что при более низком его содержании существенно замедляется шлакообразование, поскольку в первичных шлаках будет содержаться мало оксида МnО, ускоряющего растворение извести. Однако большая часть марганца при конвертерной плавке окисляется и безвозвратно теряется со шлаком в виде МnО. С учетом этого, а также того, что выплавка чугуна с повышенным(0,5-0,7 % и более) содержанием марганца требует добавки в шихту доменных печей дефицитной марганцевой руды, в последние годы выплавляют маломарганцовистые чугуны (0,5—0,1 % Мn). При их переработке в кислородных конвертерах применяют ряд мер по ускорению шлакообразования. Содержание фосфора в жидком чугуне не должно превышать 0,2 — 0,3%, поскольку при большем его содержании необходим промежуточный слив шлака во время продувки и наведение нового, что снижает производительность конвертера. Содержание серы в чугунах, предназначенных для выплавки качественных сталей, не должно превышать 0,035%, а рядовых сталей- 0,05%. Такое ограничение объясняется тем, что из-за высокого содержания оксидов железа в конвертерных шлаках удаление в них серы при плавке происходит слабо; степень десульфурации не превышает 30%. На многих заводах организована внедоменная десульфурация чугуна. Температура жидкого чугуна обычно составляет 1300 — 1450 °С. Применять чугун с более низкой температурой нежелательно, так как это ведет к холодному началу продувки и замедлению шлакообразования.

Стальной лом для конвертера

тальной лом является охладителем конвертерной плавки, увеличение его расхода экономит чугун, снижая себестоимость стали. К лому, как и при прочих сталеплавильных процессах, предъявляется требование о недопустимости высокого содержания фосфора, серы, примесей цветных металлов и ржавчины. Количество меди и никеля, которые не окисляются в условиях конвертерной плавки, не должно превышать их допустимого содержания в выплавляемой стали (обычно менее 0,2%). Ограничивают максимальный размер кусков стального лома, поскольку слишком большие куски могут не успевать раствориться в металле за время продувки конвертерной плавки, а во время загрузки могут повредить футеровку конвертера. Толщина кусков лома не должна превышать 0,25—0,35 м, длина — 0,8 м; размер пакетов не должен быть более 0,7x1x2 м.

Шлакообразующие для конвертертерной плаки

Основные шлакообразующие материалы - это известь и плавиковый шпат, иногда в качестве шлакообразующих или охладителей используют боксит, железную руду, прокатную окалину Fе3О4), агломерат, рудноизвестковые окатыши. Известь должна быть свежеобожженной и содержать > 92 % СаО, менее 2 % SiO2 и 0,05-0,08 % S. При содержании серы в извести > 0,1 % возможен переход серы из шлака в металл во время плавки. Куски извести должны иметь размеры от 10 до 50 мм. Применение более мелких кусков извести не допускается, так как они будут вынесены из конвертера отходящими газами. Такой шлакообразующий как, плавиковый шпат является эффективным разжижителем шлака. Он содержит 75—92% CaF2, основной примесью является SiO2. Железная руда, агломерат и окатыши должны содержать не более 8 % SiO2 и 0,1 % фосфора и серы (каждого), размер кусков руды должен быть 10—80 мм. Боксит (марка МБ), применяемый в качестве шлакообразующих материалов содержит 28-50% Al2O3, 10-20% SiO2 и 12—25 % Fe2O3; обычно в нем также много влаги (10— 20%), что требует предварительной просушки во избежание внесения в сталь водорода.

Миксерный шлак и отходы производства

Вместе с чугуном при его заливке в конвертер поступает немного (до 1 % от массы чугуна) шлака, имеющегося в заливочном ковше. Этот шлак часто называют миксерным; он формируется из попадающего в миксер доменного шлака и растворяющейся в нем футеровки миксера и чугуновозных ковшей. Шлак содержит, %: 35-55 SiO2, 20-35 СаО, 3-15 MgO, 1-6 FeO, 2-10 MnO, 4-8 А12O3 и до 2 % серы, а после десульфурации в ковше до 4 % серы. Поскольку миксерный шлак содержит много серы, необходимо исключить его попадание в конвертер. В связи с этим во многих цехах организовано скачивание шлака из заливочных ковшей перед сливом из них чугуна в конвертер. В последние годы расширяется использование в конвертерном производстве отходов ряда металлургических производств. В частности, с целью ускорения шлакообразования и уменьшения расхода плавикового шпата применяют вводимые в конвертер в начале продувки шлаки производства силикомарганца, которые наряду с обычными составляющими конвертерных шлаков содержат 16—19 % МnО; шлаки от производства силумина, содержащие SiO2, Al2О3, SiC и металлические Al и Si; твердый конвертерный шлак предыдущих плавок и другие.