3.4. Шихт0в1 матер1али сталеплавильного виробництва

У металурги як металеву шихту використовують редкий \ твердш"| чавуии та сталевий брухт, шод) иродукти прямого ведновлення зал1за 1.1 зал1зн01 руди (метал13оваш окатки), феросплави. Зазвичай в мартешм ському процеа шихта мктить 50 — 60 % чавуну (решта брухт), у конвер терному — 70 —80 % шихти — редкий чавун, в електросталеплавилыю му — частка чавуну в шихп редко перевищуе 5 %.

Переробний (мартешвський) чавун мктить 4 — 4,5 % С, до 1 51, до 1 Ми, до 0,05 5, до 0,1 % Р. У фосфористому томаавському чавуш вм1ст фосфору досягае 2 %, а вуглецю 1 силщ!ю зменшуеться. У при родно-легованих чавунах мктяться також педвищеш концентрацп Мп, Сг, V, И та ш. Х1М1чний склад чавуну визначають за пробою, яку ведби рають пед час його наливания у чавунов1зний ювш сталеплавильного цеху. Температура випуску чавуну з доменно! печ1 досягае 1450 1500 °С. Проте пед час передавання чавуну в сталеплавильний цех 1 зберкання його до початку плавления температура знижуеться до 1200 1400 "С за температури плавления чавуну 1150 — 1170 °С.

Сталевий брухт здебшыного ведповедае х1м1чному складу стал1 (як правило, брухт не анал1зують). Незважаючи на те що для приведения брухту в стан, зручний для переплавлення в сталь, потр1бш певш (а 1НОД1 значш) витрати, але вони все-таки менип за витрати на виробництво тако'1 самоТ к1лькост1 чавуну.

Для утворення основного шлаку використовують вапняк (зазвичап СаСОд ) 1 вапно, що е продуктом випалювання вапняку 1 мктить 85 90 % СаО. У процес1 збер1гання вапно реагуе з вологою пов1тря

Са0 + Н₂0 = Са(0Н)₂,

внаследок чого вже через к1лька годин збер1гання вм^ст водню у вапн! починае пом1тно зростати; тому вапно використовують негайно теля його виробництва 13 вапняку.

Для розредження основного шлаку використовують плавиковий шпат (90-95 % СаР₂), боксит (20-60 % А1₂0₃, 3-20 % ЗЮ₂, 15 45 % Ре₂0₃ ), манганову руду.

Як окисн1 матер1али використовують кисень 13 вмютом 99,5 % 0₂, залхзну руду 1 продукта и иереробки (окатки, агломерат) з р1зним вм1стом Ре₂О_э, Ре₃0₄, РеО. Для прискореного шлакоутворення використову ють офлюсований агломерат (32 — 36 % СаО, 5 — 6 ЗЮ₂, 40 — 45 Ре_заг, 8 — 11 % РеО), продукта сп1льного випалювання вапняку \ зал1зно1 руди або вапняку, зал1зно1 та манганово'1 руд.

Для розкиснення 1 легування стал1 найчаст1ше використовують фе романган (70 — 75 % Мп), феросилщш (45, 65 1 75 % 81), алюмшш, який е техн1чно чистим металом, ферохром (близько 70 % Сг) 1 сил1комап ган (20 % 51, 70 % Мп).

3.5. Конвертерне виробництво стал1

3.5.1. Конвертерт процеси з донною

продувкою П0В1ТРЯМ

Серед основних способ1в виробництва рщко! стал1 — конвертерно­го, мартешвського та електродугового — конвертерний з'явився ранше

1НШ1. Суть конвертерних процеав шд час продувки стисненим по- Ытрям (бесемер1вського 1 томаавського) полягае в тому, що чавун, який цплипають у конвертер, продувають знизу пов1трям, унасладок чого ки­сть пов1тря окиснюе домшки чавуну. Теплота, що вщцляеться пщ час окиснення, забезпечуе нагргвання металу до температури випускання (близько 1600 °С).

Конвертер — це грушошуцбна посудина, виготовлена 31 сталевого Листа з футер1вкою зсередини. Кожух конвертера складаеться з трьох чистин: нижньо! кошчно!, середньо! цилшдрично! та верхньо!" шолом- 1101 у форм! зр^заного конуса. Зверху конвертер мае отв1р — горловину, через яку заливають чавун 1 випускають сталь. Знизу до кожуха конвер­тера прикршлене зшмне днище з поштряно/о коробкою. 3 останньо!' через фурми, розмщеш у днишд, у порожнину конвертера надходить дуття — пов!тря шд тиском 0,30 — 0,35 МПа. Цилшдрична частина Конвертера охоплена опорним к1льцем, до якого прикршлет цапфи. За доиомогою цапф конвертер повертаеться навколо горизонтально! оа.

Одну 13 цапф роблять порожнистою 1 з'еднують 3 ПОВ1ТрОГфОВОДОМ. Через не! дуття надходить до повггряно! коробки. На другш цапф1 инаходиться зубчасте колесо, зв'язане з приводом для обертання кон- игртера.

Стшккть днища бесемер1вського конвертера становить 15 — 25 пла­нок, томаавського — 50—100 плавок, теля чого !х замшюють. Стшюсть футср1вки вища: у томаавського конвертера вона досягае 250 — 400 пла­нок, у бесемер1вського — 1300 — 2000 плавок.

1»есемер1вський процес. Цей процес названий 1м'ям його винахщ- ника Г. Бессемера, який у 1856 р. запропонував 1 в подальшому здшенив гпопб отримання рщко! стал1 продуваниям чавуну пов1трям через дно I ру|попод1бно1 посудини (конвертера), футеровано! динасовою цеглою.

У конвертер заливають бесемер1вський чавун (3,8 — 4,4 % С; 0,7 — 81; 0,5-0,8 Мп; < 0,06 Р; < 0,06 % 5) з температурою 1250- I .'100 °С 1 продувають пов1трям упродовж 10— 15 хв. Шд час продувки окиппоються лише вуглець, силщш 1 манган (арка 1 фосфор не вида- миються). Утворюеться кислий шлак (55 — 65 % ЗЮ₂, 15 — 25 РеО, II» 20 % МпО). Шсля того як окисниться певна кглыасть вуглецю, продувания закшчують, метал зливають у ювш 1 одночасно розкисню- Ю11, його.

Томасмвський процес (у конвертер! з основною футер1вкою — ви­на пений долом 1т) запропонував Дж. Томас у 1878 р. У конвертер для

створення основного шлаку завантажують вапно (12—18 % маси мета лу), заливають томаавський чавун (2,8 — 3,3 % С; 1,6 — 2,0 Р; 0,2 0,6 51; 0,8-1,3 Мп, < 0,08 % 5) з температурою 1180- 1250 °С 1 проду вають повхтрям упродовж 16 — 22 хв. Шд час процесу окиснюетьси вуглець, манган 1 силщш, видаляетьея в шлак фосфор 1 с1рка. Проду вання закшчують тод1, коли вм1ст фосфору в метал! знизитьея до 0,05 0,07 %, шсля чого метал зливають у ювш 1 вводять розкисники.

Склад кшцевого шлаку такий, %: Р₂0₅ — 16 — 24, СаО — 42 — 45,

5Ю₂ — 5—10, РеО — 8—15, МпО — 7 — 10. Завдяки достатньо вели кому вм1сту Р₂0₅ цей шлак використовують як добриво.

Мале бесемерування. У фасонно-ливарних цехах машино6уд1вш1.\ завод1в зазвичай встановлюють конвертери малого бесемерування сад кою 1 —3 т. Так! агрегати потребують невеликих кашталовкладень, при чому IX запускають 1 зупиняють залежно вщ потреби металу для лиття.

Конвертер б1чного дуття (рис. 3.2) мае глухе днище 5. У б1чнш СТ1НЦ1 конвертера приблизно на р1вш спокшно'Г ванни розмщеш в один ряд сопла 4, з'еднаш з пов1тряною коробкою 3. Кут нахилу сопел та вщстань М1Ж ними \ иоверхнею металу можна змшювати вщхиленням конвертера В1Д вертикального положения на 5—15 ° у бш, протилежниЛ фурмам. Футер1вку ст1и 1 днища виконують 13 динасово! цегли.

Надлишковий тиск дуття в пов1тряшй коробгц невеликий — 0,02 0,05 МПа, тому продувка вщбуваеться в режим1 иоверхнево!'. При цьо му вщбуваеться також допалювання СО у С0₂ в порожнин1 конверте ра 1 зиачие окиснення зал1за (концентрац1я оксид1в феруму в шлаку 20 — 40 %), що ищвищуе температуру металу. Витрата пов1тря стало

вить близько 500 м³/т чавуну.

Питом1 втрати теилоти досягають 10—14 %, для комиенсац11 яких застосовують чавуни гидвищеним вм1Стом сил1Ц1ю (1,6 — 2,5%). Кон центращя 1нших дом1шок приблизно така сама, як 1 в 6есемер1вських чавунах. Шлак за малого бесемерування е кислим, тому арка 1 фосфор не переходять 13 металу в шлак.

Метал, продутий збоку, за вм1стом неметале вих включень 1 азоту значно чист1ший, шж ме­тал, отриманий за донного пов1тряного дуття. Тех1пко-економ1чн1 показники малого бесеме рування характеризуються такими даними, %: вигар металу — 12 — 15, вихщ придатного 84-86.

Рис. 3.2. Конвертер для малого бесемерування:

1 — В1съ обертання; 2 — опорне юльце; 3 — пов1тряпа коробка; 4 — сопла; 5 — диище

За кисневого дуття збоку досягаеться нижний вмост азоту в стало Поришяно з продувкою повп-рям (0,002 % замость 0,005 -0,008 %), над- ЛИшок теплоти у ванно, що дае змогу зменшити вмост силщою в чавуш Тй утилозувати сталевий брухт. Однак при цьому стойкость фурм зни- Жусться до 10—12 плавок. Витрати кисню становлять 60 — 70 м³/т.

На деяких закордонних заводах працюють конвертери бочного дут- ТЯ з основною футеровкою. Посля продувки як мало- (0,15 — 0,35 % Р), Так 1 високофосфористих (1,2 — 1,8 %) чавунов досягають задовшьних цоказников.

Процес малого бесемерування поширений менше, оскольки стойкость футеровки о питома продуктивность малих конвертеров значно нижчо, IIIж великих.