Технология плавки – отличительные особенности

Шлакообразование при донной подаче дутья и использовании кус­ковой извести ухудшается вслед­ствие снижения температуры шлака и содержания в нем оксидов желе­за. Снижение температуры шлака вызвано перенесением высокотем­пературной реакционной зоны из верхних горизонтов ванны в объем металла. В этих условиях температура шлака близка к температуре металла, которая в первой половине плавки < 1500°С.

Уменьшение содержания оксидов железа связано с интенсифи­кацией перемешивания металла и шлака и более восстановитель­ным характером газовой фазы (содержание СО₂ в газовой фазе при верхнем дутье - 10 %, а при донной не более 3-4%). В этих концентрация оксидов железа обычно не превышает 5-6% (при верхней продувке 15-20%).

Поэтому нормальная выплавка углеродистой стали в конвертерах с донной подачей кислорода воз­можна только при использовании порошкообразной извести, вду­вая ее также снизу в струе кислорода. В этом случае создаются благоприятные условия для шлакообразования, особенно в началь­ной стадии этого процесса.

Поведение примесей

За время продувки окисляется избыточный углерод, кремний, часть марганца; формируется шлак, в который удаляются фосфор и сера; расплавляется стальной лом; за счет тепла реакций окисле­ния нагревается металл. Вначале, как и при продувке сверху, пре­имущественно окисляются кремний и марганец. Вместе с тем для процесса характерен ряд отличий, связанных прежде всего с тем, что при подаче дутья через несколько фурм снизу обеспе­чивается резкое усиление интенсивности перемешивания ванны.

В этих условиях существенно увеличивается поверхность контакта металл—газ и металл-шлак, что ведет к снижению окисленности шлака. Поэтому содержание FeO в шлаке по ходу продувки не превышает 5—6 %.

Из-за низкого содержания FeO в шлаке реакция окисления мар­ганца [Мn] + (FeO) = (MnO) + Fe получает ограниченное разви­тие и количество окисляющегося за время продувки марганца (30-40 %) меньше, чем при верхней продувке (70-80%).

Окисление фосфора. При донной подаче дутья с применением порошкообразной изве­сти дефосфорация протекает несколько полнее, чем при верхней подаче дутья.

Удаление серы. При донной подаче дутья с порошкообраз­ной известью возрастает коэффициент распределения серы меж­ду шлаком и металлом (при В= 3-3,5 Lg= 6-8, может достигать 10), и доля серы, переходящей в газовую фазу (15-20%), поэтому общая степень десульфурации (переход в шлак и газовую фазу) уве­личивается и обычно составляет 50-60% (при верхней подаче дутья 30-50%).

Особенностью процесса является то, что водород, обра­зующийся в результате термического разложения вдуваемых угле­водородов, растворяется в металле и в конце продувки содержание водорода достигает 6—9 см³ на 100 г металла, что недопустимо для сталей многих марок. Для удаления избыточного водорода перед выпуском проводят кратковременную (в течение 10—60 с) продувку металла аргоном; содержание водорода при этом сни­жается до 2—4 см³ на 100 г.металла.

Длительность продувки в зависимости от интенсивности подачи кислорода изменяется от 8 до 14 мин, удельный расход кислорода 45-55 м³/т, природного газа 4—5 м³/т, пропана 1,5 м³/т, жидкого топлива 2—3 л/т. Расход азота на продувку металла и на подачу в межплавочные периоды через фурмы с целью их охлаждения дости­гает 15—20 м³/т.

Тепловой баланс плавки при донной подаче дутья, несмотря на введение некоторого количества топлива, ухудшается. Это связа­но в основном с тем, что сжигание топлива происходит неполно, выделяющееся тепло обычно не компенсирует затраты тепла на разложение углеводородов; кроме того, уменьшается окисление железа. Вследствие этого доля лома в шихте при донной подаче дутья снижается на 2-5% по сравнению с верхней подачей.