3 Конвертерне виробництво сталі

3.1 Шихтові матеріали конвертерної плавки

3.1.1 Рідкий чавун

Відповідно до ДСТУ 805 - 80 переробний чавун у СНД підрозділяють на дві марки П1 і П2, що різняться вмістом кремнію: 0,5 - 0,9 і <0,5% відповідно. Кожну марку підрозділяють на три групи по вмісту марганцю (<0,5; 0,5 - 1; 1-1,5% відповідно в групах I, II, III); на три класи по вмісту фосфору (не більше 0,1; 0,2 і 0,3 % відповідно в класах А, Б, В) і на п'ять категорій по вмісту сірки (не більше 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, і 0,05 відповідно в категоріях I, II, III, IV, V).

У кисневих конвертерах переробляють чавуни, склад яких змінюється в широких межах: 3,7 - 4,7% С; 0,15 - 0,7% Mn; 0,3 - 1,0 %Si; <0,07 %S; до 0,3 %P. Однак досвід показав, що для одержання високих техніко-економічних показників процесу склад чавуну доцільно обмежувати в оптимальних межах.

Кремній. При збільшенні вмісту кремнію зростає кількість тепла від його окислювання й, відповідно, витрата сталевого брухту, що знижує собівартість сталі. Разом з тим при зростанні вмісту кремнію необхідно збільшувати витрату вапна на ошлакування діоксиду кремнію (SiО₂), що утвориться. При цьому зростає кількість шлаку й відповідно теплові втрати, а також втрати заліза зі шлаком, що зливається. Крім того, збільшення кількості шлаку й вмісту в ньому SiО₂ викликає зниження стійкості футерівки. При занадто низькому вмісті кремнію в чавуні повільно відбувається шлакоутворення у зв'язку з повільним розчиненням вапна (при малому вмісті SiО₂ у первинних шлаках). З урахуванням викладеного, оптимальним варто вважати вміст кремнію в чавунах 0,6 -0,9%.

Марганець. Протягом багатьох років вважалось, що чавун для переробки в кисневих конвертерах повинен містити 0,3 - 0,7% Mn. Пояснюється це тим, що при високому вмісті марганцю істотно полегшується шлакоутворення, тобто швидко відбувається формування основного шлаку, оскільки продукт окислювання марганцю, оксид марганцю МnО, помітно прискорює розчинення вапна. В останні роки думку про оптимальний вміст марганцю в чавунах переглянуто з урахуванням наступних міркувань:

- більша частина марганцю при конвертерній плавці окисляється й безповоротно губиться у вигляді МnO зі шлаком, що зливається;

- виплавка чавунів з підвищеним (0,5 - 0,7% і більше) вмістом марганцю вимагає добавки марганцевої руди в шихту доменних печей;

- чорна металургія й інші галузі промисловості зазнають гостру нестачу марганцю й марганцевих руд, визнаних стратегічною сировиною.

З урахуванням викладеного виплавка й переробка маломарганцевистих чавунів вважається важливим народногосподарським завданням. Уведена в 1986р. типова технологічна інструкція передбачає переробку в кисневих конвертерах чавунів із вмістом - 0,7 - 0,5 % Мn і менш. Перехід на переробку чавунів з більше низьким, ніж раніше, вмістом марганцю вимагає розробки й застосування спеціальних заходів щодо прискорення шлакоутворення.

Фосфор. При збільшенні вмісту фосфору в чавуні для його видалення в шлак в процесі плавки необхідно збільшувати кількість і основність шлаку і його окисленість, що веде до збільшення втрат тепла, зношування футерівки, втрат заліза зі шлаком й ряду інших несприятливих наслідків. У зв'язку із цим при звичайній технології конвертерної плавки (робота з одним шлаком) вміст фосфору в чавуні повинен бути <0,3 %.

Сірка. Умови для видалення сірки з металу несприятливі внаслідок високої окисленості конвертерного шлаку. У зв'язку з необхідністю виплавки в кисневих конвертерах високоякісних сталей з низьким вмістом сірки, типовою технологічною інструкцією 1986 р. передбачений припустимий вміст сірки в чавуні для кисневих конвертерів <0,035%.

Вуглець. Вміст вуглецю в чавуні ДСТУ або технічними умовами не регламентується, оскільки він визначається вмістом інших складових. Приблизно вміст у чавуні вуглецю визначається по формулі:

С = 4,8 + 0,03[%Мn] - 0,27[%Si] - 0,32[%Р] - 0,032[%S] (3.1)

Температура чавуну повинна бути не нижче 1320 °С у цехах зі стаціонарними міксерами й не нижче 1350 °С при використанні ковшів міксерного типу. При більш низькій температурі чавуну вповільнюється розчинення вапна й процес шлакоутворення.