2. Устройство и работа конвертора

Изобретателем конверторного способа получения стали считают англичанина Г. Бессемера, впервые предложившего и осущест­вившего в 1854—1856 гг. получение стали без расхода топлива, путем продувки воздуха через расплавленный чугун. Предложенный Г. Бессемером способ производства стали совершенствовался, видо­изменялся другими изобретателями и произ­водственными коллективами. Так возникли и получили применение томасовский про­цесс, русский процесс и многие другие. В настоящее время конверторные способы с применением кислорода вновь получают широкое распространение, поэтому кратко опишем их.

Конвертором принято называть боль­58же стальную реторту, футерованную огнеупором. Вместимость современных кон­верторов достигает 250—400 т. Конвертор имеет стальную цилиндрическую часть, отъемное, легко заменяемое днище и кону­сообразную горловину. Цилиндрическая часть конвертора крепится в литом сталь­ном кольце, имеющем две цапфы, которыми оно опирается на подшипники двух стоек. Поэтому конвертор может поворачиваться вокруг оси цапф, что необходимо для его обслуживания (заливки исходного чугуна, взятия проб, выливки готовой стали и т.д.). Одна из цапф — полая, она соединяется одним воздухопроводом с трубовоздуходувкой, а другим — с воздушной коробкой днища конвертора. Воздушная коробка днища конвертора соединяется с отверстиями фурм, проходящими через все днище.

Конверторы для бессемеровского процесса футеруются динасом, а для томасовского процесса доломитом. На рис. 85 показан эскиз бессемеровского конвертора. Конверторы для томасовского и рус­ского процессов принципиально мало отличаются от него, хотя нередко и имеют отдельные конструктивные изменения. Так, на­пример, в ряде литейных цехов нередко применяют конверторы малой вместимости (1,5—2,5 т) с боковым подводом воздуха.

1 — корпус, 2 — опорный пояс, 3 — днище,

4 — воз­душная коробка, 5 — кожух_, 6 — сопла,

7 — «спина», 8 — горловина,

9 — пусто­телая цапфа,

10 — воздуш­ный патрубок

Рисунок 85 - Схема устройства бессемеровского конвер­тора

Современный конверторно – кислородный способ получения стали протекает примерно следующим образом. На большинстве заводов для этого способа исполь­зуют глуходонные конверторы (рис. 86). Футеруют эти кон­верторы обычно смолодоломитовым или магнезито-хромитовым кирпичом.

Кислород вдувают в конвертор вертикальной трубчатой водоохлаждаемой фурмой, опускаемой в горловину конвертора, но не доходящей до уровня металла на 1200—2000 мм. Таким образом, кислород не вдувается под зеркало металла (как воздух в старых конверторных процессах), а подается на поверхность залитого в конвертор металла.

1 — опорная станина, 2 — опорные подшипники, 3 — корпус конвертора,

4 — муфта , 5 — механизмы (редукторы) поворота конвертора,

6 — электродвигатель, 7 — выпуск­ное отверстие для стали,

8 — отъемное днище, 9 — водоохлаждаемая фурма для кисло­рода,

10 — разрез наконечника фурмы

(а — каналы для воды; б — канал для кислорода)

Рисунок 86 - Кислородный конвертор на 100—130 т

Однако и при таком способе подвода кислорода процесс идет очень горячо, что дает возможность перерабатывать в нем чугуны с различным содержанием примесей, а также вводить в конвертор не только жидкий металл, но и добавлять к нему скрап и железную руду (количество скрапа на некоторых заводах доводят до 30% от массы металла).

Началом очередного цикла в кислородном конверторе является завалка в него лома и других металлических отходов; в случае их недостатка в конвертор вводят на ряде заводов железную руду; затем загружают известь, необходимую для связывания фосфора, содержащегося в чугуне и ломе. После введения этих добавок в предварительно наклоненный конвертор начинают заливать жид­кий чугун, подвозимый из миксера в чугуновозных ковшах. Эти операции занимают в конверторе на 100 т 9—10 мин. После того как металл займет ~ 1/₅ объема конвертора, его ставят в вертикальное

1- завалка лома = 3 мин. 2 – заливка чугуна = 5мин. 3- загрузка извести =1мин.

4 – продувка (первый период 16 мин второй – 8 мин.)

5- выпуск стали =5мин.

6 — слив шлака (после первой продувки = 8 мин, после второй =3мин.)

Рисунок 87 - Получение стали из чугуна в кислородном конверторе

положение; в конвертор опускают водоохлаждаемую фурму и подают в нее технический кислород. В конверторе начинается интен­сивный процесс окисления металла кислородом.

После 15—16-минутной продувки поднимают фурму, наклоняют конвертор, берут пробу металла на экспресс-анализ и скачивают большую часть шлака; это занимает 7—8 мин; за это время экс­пресс-анализом определяются основные параметры стали и конвертор вновь ставят в вер­тикальное положение, опус­кают фурму и вторично про­дувают кислородом несколь­ко минут в зависимости от данных анализа и заданной марки стали.

Затем фурму вновь поднимают, конвертор кладут, берут конт­рольную пробу металла, термопарой погружения измеряют его температуру, после чего сталь выпускают через боковую фурму в разливочный ковш; после слива металла скачивают оставшийся шлак и заделывают выпускное отверстие. Весь технологический цикл плавки занимает 50—60 мин, а продолжительность продувки кислородом составляет от 18 до 26 мин (рис. 87).

Поворот конвертора, подъем и опускание водоохлаждаемой кислородной фурмы, загрузка сыпучих добавок и некоторые дру­гие технологические операции осуществляются с пульта управле­ния конвертором, расположенным на несколько десятков метров от него. Определение продолжительности и режима дутья, времени отбора пробы и другие параметры плавки на ряде заводов определя­ются счетно-решающими устройствами разных типов. Ведутся иссле­дования по полной автоматизации всего конверторного передела.

Недостатком кислородно-конверторного способа получения стали является большое пылеобразование, обусловленное обильным окис­лением и испарением железа, значительно большим, чем при дру­гих способах получения стали. Это требует обязательного сооружения при этих конверторах сложных и дорогих пылеочистительных установок.