Шихтовые материалы

Главным шихтовым материалом процесса является жидкий чугун. На отечественных заводах применяют чугун следующего состава: 3,9 - 4,3 % С; 0,5 -1,0 % Si; 0,7 - 1,7 % Mn; 0,03 - 0,06 % S; 0,015 - 0,15 % P. Состав чугуна в значительной степени влияет на ход процесса, качество стали, стойкость футеровки и технико-экономические показатели работы.

Количество стального лома составляет до 30 % от массы шихты. применяемый лом должен быть малогабаритным (крупные куски могут повредить футеровку при загрузке), содержать минимальное количество вредных примесей и ржавчины.

Легковесный лом увеличивает длительность завалки. Лучшим ломом считаются отходы прокатных цехов. Частично лом можно заменять металлизованными окатышами или губчатым железом.

Основной источник шлакообразования (флюс) – известь. Ее качество в значительной степени определяет основные показатели плавки. Известь должна быть свежеобоженной и иметь равномерный состав с размером кусков 20 - 60 мм. Количество влаги в извести должно быть минимальным, содержание серы не более 0,1 - 0,2 %, кремнезема не более 2,5 – 3 %. Плавиковый шпат используют как разжижитель шлака. Кроме указанных материалов применяют агломерат, окатыши, марганцевую руду, а также легирующие и раскислители.

Легирование – введение в состав сплавов легирующих элементов (Cr, Ni, Mo, W, Ti и др.) для придания сплавам определенных физико-химических или механических свойств. По количеству введенных элементов различают низколегированные (суммарное содержание легирующих до 2,5 %), среднелегированные (2,5 – 10 %) и высоколегированные (более 10 %) стали.

Японские специалисты-металловеды разработали и получили нержавеющую сталь, которая умеет сама себя «лечить». Если поверхность детали из такой стали подверглась износу, достаточно нагреть ее в вакууме – и она вновь готова к работе. В чем же здесь секрет? В эту сталь введены добавки бора и азота. Когда металл нагревается, их атомы как бы выталкиваются кристаллической решеткой стали к поверхности, образуя на ней защитный панцирь – очень прочную пленку нитрида бора. Износится эта пленка – деталь можно снова нагреть в вакууме, и она опять обретет нужную броню.

Раскисление – химический процесс восстановления окислов, находящихся в расплавленном металле или сплаве (удаление кислорода). В качестве раскислителей используют элементы, более активно соединяющиеся с кислородом, чем раскисляемые металлы, и образующие легкоудаляемые из сплавов окислы.

Технология плавки

Загрузка конвертера начинается с завалки стального лома. Его загружают в наклоненный конвертер через горловину, при помощи кранов или завалочных машин лотками в несколько приемов (рис. 33, а). Далее заливают жидкий чугун (рис. 33, б), конвертер устанавливают в вертикальное положение, вводят фурму и включают подачу кислорода с чистотой не менее 99,5 % (рис. 33, в). Одновременно с началом продувки загружают первую порцию шлакообразующих (рис. 33, г). Остальную часть этих материалов подают в конвертер в процессе продувки одной или несколькими порциями, чаще всего через 5 - 7 мин после начала продувки.

О бразующиеся при окислении углерода пузырьки СО вспенивают металл и шлак и существенно усиливают циркуляцию шлака и металла, чем ускоряют процессы окисления, дефосфорации, десульфурации, нагрева металла и др. Вместе с пузырьками окиси углерода из металла удаляются растворенные в нем вредные газы – водород и азот.

Выделяющееся при реакциях окисления тепло обеспечивает нагрев металла до требуемой перед выпуском температуры и расплавление стального лома. Плавление лома обычно заканчивается в течение первых 2/3 длительности продувки.

Газообразные продукты окисления углерода (СО и немного СО₂) покидают конвертер через горловину, образуя высокотемпературный поток отходящих газов, в котором содержится много (до 250 г/м³) мелкодисперсных частиц Fe₂O₃.

Продувка в зависимости от интенсивности подачи кислорода продолжается от 12 до 20 мин и должна быть закончена на заданном для выплавляемой марки стали содержании углерода. К этому моменту металл должен быть нагрет до необходимой температуры (1580 - 1650^оС), а содержание серы и фосфора в нем не должно превышать допустимых для данной марки стали пределов.

Момент окончания продувки определяют по количеству поданного кислорода и данным ЭВМ. По окончании продувки фурму поднимают, отбирают пробы металла и шлака. При необходимости проводят либо додувку, либо добавляют кокс или графит для корректировки содержания углерода. Конвертер наклоняют, выпуская сталь в ковш через летку (рис. 33, д), и одновременно вводят в ковш раскислители и легирующие добавки. В ковш также сливают немного шлака (шлаковый слой толщиной 200 - 300 мм предохраняет металл от охлаждения).

Оставшийся шлак сливают в шлаковую чашу через горловину, сильно наклоняя конвертер (рис. 33, е).