7.11. Аргонокисневе рафінування

Ця технологія була спочатку розроблена для виробництва корозійностійких (неіржаві-ючих) сталей з метою отримання в них якомога нижчої концентрації вуглецю, підвищення їх службових властивостей. Пізніше вона почала використовуватись для виплавки й інших ма­зок сталі, для яких також бажане отримання особливо низького вмісту вуглецю, наприклад, електротехнічних, або сталей з досить глибоким витягуванням. За кордоном вона отримала -<азву АОО-процес.

У вітчизняній практиці був розроблений процес газокисневого рафінування (ГКР-про-_ес), який дозволяє економити аргон, що є дорогим газом.

Для процесу використовуються конвертери садкою 5-130 т. Більшість їх сконструйовано лля подачі аргонокисневого дуття збоку з установкою фурм якнайглибше рівня ванни для максимізації перемішуючого ефекту дуття. Щоб уникнути надмірного зносу днища при утво-

ренні зони взаємодії дуттєвих струменів з металом, вважають достатнім, якщо відстань від фурми до днища складає 150-300 мм.

Фурми являють собою концентричні труби, по внутрішній з яких подається кисень з ар­гоном або азотом, а по зазору між нею і зовнішньою - аргон або азот як захисне середови­ще, що запобігає надто швидкому зносу футеровки. Незважаючи на це, футеровка в ділянці фурм зношується зі швидкістю близько 6 мм/плавку, а вище фурм - 9 мм/плавку із-за спли­ваючих газових бульб. Це значно вище, ніж швидкість зносу футеровки конвертера поза зо­ною продувки, і вимагає проміжних у процесі кампанії ремонтів конвертера в зоні продувки для зменшення питомих витрат вогнетривів (магнезитової цегли) до 8-12 кг/т сталі.

Головним технологічним прийомом процесу є зміна співвідношення витрат кисню і аргону від 5 на початку продувки до 0 в кінці її, тобто в міру зниження вмісту вуглецю в металі.

Як показано вище, в конвертерних процесах вуглець окислюється, головним чином, в зоні взаємодії окислювального дуття з металом. Підведення в цю зону вуглецю забезпечу­ється завдяки перемішуванню ванни, провідну роль в якому грає виділення газоподібних продуктів окислення вуглецю. Таким чином, окислення вуглецю є автокаталітичним (само-прискорювальним)процесом.

У міру зниження в процесі продувки вмісту вуглецю інтенсивність його підведення в зону взаємодії зменшується і невикористаний на окислення вуглецю кисень окислює залі­зо. Це викликає втрати виходу придатної рідкої сталі, а при виробництві корозійностійкої сталі - значний вигар дорогого хрому.

В цих умовах зменшення кисневої складової дуття і збільшення інертної (Аr, N2) до­зволяє, з одного боку, зменшити швидкість окислення заліза, а з іншого - підтримати інтен­сивність перемішування конвертерної ванни і забезпечити доставку в зону дуття вуглецю з достатньою інтенсивністю.

З цією ж метою зменшують діаметр внутрішньої труби (звичайно менше 9 мм), що при обмеженій кількості фурм знижує питому інтенсивність продувки до менш ніж 1 м3 02 /т.хв. і збільшує тривалість продувки до 40-90 хв,

На різних заводах регулювання співвідношення 02:Аr у дутті здійснюють в процесі про­дувки за різними схемами. Уявлення про одержувані при цьому результати можуть дати наступні узагальнюючі дані:

Значно менше число конвертерів працює за КЛУ-процесом у Швеції і Франції, в якому кисень і аргон подається через фурми, встановлені у днищі. Є відомості, що донна продув­ка викликає значні викиди з конвертера, що збільшує втрати металу.

При аргонокисневому рафінуванні в цеху, де знаходиться конвертер, є електропіч для розплавлення початкової шихти, у тому числі високолегованого металобрухту для виробництва корозійностійкої сталі. При переплавці брухту шихту навуглецьовують і з електропечі випуска­ють напівпродукт, який містить 1-3% С, 15-16 Сr і близько 10% Nі з температурою до 1700°С.

Напівпродукт заливають у конвертер і продувають метал аргонокисневою сумішшю зі ступеневим співвідношенням, що безперервно змінюється.

Для формування шлаку в конвертер присаджують вапно і доломіт. З останнім у шлак вводиться оксид магнію, що насичує шлак по цьому компоненту і знижує знос футеровки. Основність кінцевого шлаку 1,5-2,0.

Температуру в процесі продувки підтримують на рівні 1680-1700°С, що запобігає над­мірному окисленню хрому завдяки тому, що реакція його окислення екзотермічна.

Співвідношення вуглецю і хрому в металі знаходиться в рівновазі у відповідності з ендотермічною реакцією

3[С]+(Сг203) = 2[Сг]+3{СО} (7.28)

і підвищення температури зрушує її вправо.

В процесі продувки в конвертер можуть присаджувати оксид нікелю, нікелевий агло­мерат, хромову руду, феронікель, феромарганець і ферохром, які охолоджують ванну і не дозволяють розвиватися надмірно високим температурі і зносу футеровки. При необхідно­сті підігріву ванни, присаджується феросиліцій.

На заключному етапі продувки знижують співвідношення кисню й аргону в дутті до 1:8 і 0:1, тобто переходять на продувку чистим аргоном. Це сприяє розкислюванню шлаку, зниженню вмісту оксиду хрому у шлаку до 1 % і збільшенню засвоєння всього використано­го на плавку хрому до 98%.

Аргонокисневим процесом виплавляється до 80% світового виробництва корозійно­стійкої сталі.

8. ВИРОБНИЦТВО ЯКІСНИХ, ЛЕГОВАНИХ І СПЕЦІАЛЬНИХ СТАЛЕЙ