Глава 13 Шихтовые материалы сталеплавильного производства

Материалы, используемые для выплавки стали, принято делить на металлосодержащие (металлошихта, металлодобавки), добавочные (флюсы), и окислители.

В качестве металлошихты используют:

1. чугун (жидкий или твердый);

2. стальной лом (иногда чугунный лом);

3. продукты прямого восстановления железа и железной руды (металлизированные окатыши);

4. ферросплавы (ферромарганец, ферроалюминий).

Основную часть металлошихты составляет чугун и стальной лом. Стальной лом самая дешевая часть металлошихты. Из металлизированных окатышей пока получают немного стали, чуть более 1%. Для производства 1т. годной стали расходуется в среднем 610 кг чугуна и 485 лома, в том числе для производства 1т. конверторной стали 780 кг чугуна и 257 кг лома. Для мартеновской стали – 581 кг и 515 кг соответственно, для 1т. электростали – 36кг и 940кг.

Важной составной частью металлошихты является ферросплавы и легирующие добавки.

Если в составе завода имеются доменные печи, то чугун в сталеплавильный цех поступает в жидком виде. В зависимости от технологических и экономических требований используют чугун той или иной марки. Если в составе нет доменного цеха, то используют твердый чугун, который поступает на завод в чушках.

Второй составной частью является лом. Около 40% его образуется непосредственно на металлургических заводах, около 20% его образуется на машиностроительных заводах, а остальное амортизационный лом (отслужившие свой срок машины, металлоконструкции и т.д.). Для привидения лома в состояние, удобное для использования, применяют спец. оборудование: прессы, дробилки, ножницы, печи для обжига, часто с этой целью создаются предприятия по переработке лома.

В качестве добавочных материалов (флюсов) в сталеплавильном производстве используют:

а) известняк;

б) известь (хорошая свежеобоженная известь должна содержать 85-90% CaO);

в) боксит (содержит 20-60% Al₂O₃, 3-20% SiO₂, 15-45% Fe₂O₃); г) плавиковый шпат (90-95% CaF₂);

д) марганцевую руду;

е) песок (около 95% SiO₂);

ж) бой шамотного кирпича (около 65% SiO₂ и 30% Al₂O₃).

В качестве окислителей применяют: кислород, сжатый воздух, железную руду, окалину, агломерат и т.д. Для обозначения кислорода высокой чистоты (99,5%) используют термин «технический кислород», а менее чистого (но более дешевого) – «технологический кислород».Для ускорение шлакообразования используют офлюсованный агломерат (32-36% CaO, 5-6% SiO₂, 40-45% Fe и 8-11% FeO). Ко всем добавочным материалам предъявляют высокое требование по содержанию вредных примесей (сера, фосфор, водород и др.)

Глава 14 Конверторные процессы с донным воздушным дутьем

Сущность конверторных процессов на воздушном дутье, заключается в том, что залитый в плавильный агрегат – чугун продувают снизу воздухом. Кислород окисляет примеси чугуна, в результате чего превращается в сталь. Тепло, выделяющееся при окислении, обеспечивает нагрев стали до температуры выпуска 1600⁰С. Бессемеровский процесс осуществляется, в конверторе с кислой футеровкой, (разработан Бессмером в 1856-1860 гг.), а томасовский в конвертере с основной футеровкой. Возникновение бессемеровского процесса явилось революцией в сталеплавлении, т.к. дал возможность получать литую сталь в больших количествах.

Бессемеровский и томасовский конверторы представляют собой сосуд грушевидной формы, выполненного из стального листа, с футеровкой изнутри, у бессемеровский – динасовый кирпич, а томасовский – смолодоломит.

Сверху в суживающейся части конвертора – горловине, имеется отверстие для заливки чугуна и выпуска стали. Снизу к кожуху крепится отъёмное днище с воздушной коробкой, дутье через воздушную коробку поступает в полость конвертера, через фурмы, имеющиеся в футеровке днища. Дутьем служит воздух подаваемый давлением 0,30 – 0,35 МПа. Цилиндрическая часть конвертера охвачена опорным кольцом. К нему крепится цапфы, на которых конвертер поворачивается вокруг горизонтальной оси. Стойко днища бессемер. процесса 15 – 25, томас. процесса 50 – 100 плавок после чего замена. Стойкость остальной футеровки выше 1300 пл.

В бессемер. конвертор заливают бесс. чугун (0,7-1,25 %Si; 0,5-0,8 % Мn 3,87 % C, менее 0,064 % S и P) при температуре 1300⁰С и продувают его воздухом в течение 10-15 мин. Во время продувки происходит окисление C, S, Mn чугуна и из образующихся оксислов формируется кислый шлак. Как только углерод окислился до заданного содержания, продувка заканчивается. Металл сливают в ковш, одновременно раскисляя его. Общая длительность плавки 20-30 мин. Шлак кислый 35-65 % SiO₂; 15-25 % FeO; 15-20 % MnO; S и Р не удаляются.

В томасовский конвертор для образования основного шлака загружают известь (12-18 % от массы металла). Заливают томас. чугун (1,6 % - 2% Р, 0,2 - 0,6 % Si, 0,8 – 1,3 % Mn, менее 0,8 % S от 2,8-3,3 % C), имеющий температуру 1180-1250 ⁰ С и ведут продувку воздухом в течение 16-22 мин. При этом окисляется С, Mn и Si. В формирующийся основной шлак удаляется Р и S. Продувку заканчивают, когда содержание Р снизится до 0,05 % - 0,07%, после чего металл запускают в ковш, куда вводят раскислители.

Общая длительность плавки 25-40 мин. Состав конечного шлака 16-24 % P₂O₅, 42-45 % СаО, 5-10% SiO₂ , 8-15 % FeO, 7-10 % MnO. Благодаря высокому содержанию P₂O₅ шлаки используются в качестве удобрения.