3.1. 3 Вапно

Вапно одержують випалом вапняку СаСО₃ при 1000 - 1100 °С у трубчастих обертових печах, печах киплячого шару, вагранках і спеціальних шахтних печах. Вапно повинне задовольняти вимогам ГОСТ 14-16-165-85. У вапні повинне міститися 92 % (CaО + MgО), <2% SiО₂. Розмір кусків повинен бути в межах 10-50 мм, великі куски вапна повільно розчиняються в шлаку, дрібні - виносяться з конвертера газами, що відходять.

Вапно повинне містити <0,06% S, а після випалу в шахтних печах <0,08% S. Вміст сірки у вапні залежить головним чином від виду застосованого для випалу палива; мінімальна кількість сірки втримується при використанні природного газу, максимальне - при використанні коксу, антрациту й неочищеного від сірки коксувального газу. При вмісті у вапні 0,1 % S можливий перехід сірки в процесі плавки зі шлаку у метал.

Втрати при прожарюванні не повинні перевищувати 5%, а після випалу в шахтних печах - 8%; їхня кількість у вапні визначається кількістю недопалу (залишків необпаленого вапняку). Чим менше недопалу, тим швидше розчиняється вапно в шлаку. Масову частку недопалу у вапні (%) визначають по масі залишку після розчинення (гасіння) вапна у воді.

Вапно повинне бути свіжообпаленим, припустимий строк зберігання після її виробництва становить 24 години, оскільки при більш тривалому зберіганні в результаті поглинання вологи з атмосфери відбувається гідратація (гасіння) вапна: СаО + Н₂О = Са(ОН)₂. У процесі гідратації кускове вапно розсипається в порошок («пушонку»); його застосування неприпустимо, оскільки більша частина пушонки виноситься газами, що відходять, і, крім того, Са(ОН)₂ служить джерелом насичення сталі воднем.

Вапно повинне бути м’якообпаленим; твердообпалене вапно має помітно меншу реакційну здатність (швидкістю розчинення в шлаку). М’якообпалене вапно утворюється при швидкому нагріванні в процесі випалу до 1000 - 1100°С без витримки при цій температурі. Якщо робити тривалу витримку при високих температурах, то виходить твердообпалене вапно - окремі кристали вапна зростаються й зменшується її пористість, у результаті чого вповільнюється розчинення кусків вапна в шлаку. М’якообпалене вапно має пористість ~ 50 %, розмір кристалів <1 мм; твердообпалене - відповідно ~ 35 % і 5 - 10 мм. Густина м'яко- і твердообпаленого вапна відповідно дорівнює ~1,6 і >2 г/см³. Твердообпалене вапно, як правило, утворюється при випалі в шахтних печах, м’якообпалене - при випалі в обертових і печах киплячого шару.

Реакційну здатність вапна визначають шляхом гасіння 10 г вапна фракції <0,25 мм в 20 мл води в калориметрі. Показником реакційної здатності є час від початку гасіння до моменту досягнення максимальної температури; він повинен бути <2 хв.

Доломітизоване вапно, одержуване шляхом випалу доломітизованого вапняку, містить 7-15 % MgО.

3.1. 4 Інші неметалеві матеріали

Плавіковий шпат відповідно до ГОСТ 7618 - 83 називається плавікошпатовим концентратом. Його використовують для зменшення в'язкості шлаку і прискорення розчинення в шлаку вапна (прискорення шлакоутворення).

Його одержують збагаченням флюоритових руд; основною домішкою є SiО₂ (табл. 3.1).

Для конвертерного виробництва відповідно до ГОСТ 7618-83 передбачений плавікошпатовий (флюоритовий) концентрат марок ФК (кусковий) і ФГ (гравітаційний). У марках ФК розмір кусків від 300 до 5 мм (доля часток з розміром <5 мм не повинна перевищувати 10%); розмір кусків у марках ФГ - переважно 5-50 мм (частка більш дрібних або великих часток не повинна перевищувати 10 % кожної; у марці ФКМ-65 доля часток розміром <5 мм не регламентується).

До недоліків плавікового шпату належать дефіцитність і висока вартість; крім того, при температурах конвертерного процесу він швидко зникає зі шлаку. Фториди, які при цьому надходять до атмосфери, шкідливі для здоров'я й негативно впливають на стійкість устаткування.

Таблиця 4. Склад плавікошпатових концентратів марок ФК і ФГ

Марка	CaF2, % (не менше)	Масовий вміст домішок, % (не більше)
		SiО2	S	Р
ФК-92, ФГ-92	92	5	0,2	0,2
ФК-85, ФГ-85	85	10	0,3	0,3
ФК-75, ФГ-75	75	20	0,3	0,3
ФК-65	65	30	0,3	0,3
ФКМ-65, ФГ-65	65	За узгодженням зі споживачем
ФГ-55	55

Боксит іноді застосовують замість плавікового шпату для прискорення розчинення вапна на початку продувки, але його вплив у багато разів слабкіший, ніж плавікового шпату. Боксит - гірська порода: він містить >28 % Аl₂O₃; 5 - 23 % Fe₂O₃; 5 – 20 % SiО₂ і 10 - 23% гідратної вологи у вигляді Аl₂O₃nН₂О і Fе(ОН)₃.

Відповідно до ГОСТ 972 - 82 у сталеплавильному виробництві передбачене застосування бокситу марки МБ, що містить >28% Аl₂O₃, <0,2% S і <0,6%Р₂О₅. Для запобігання бахкання і викидів боксит перед завантаженням у конвертер необхідно прожарювати для видалення гідратної вологи. Недоліком бокситу є високий вміст SiО₂, для ошлакування якої необхідно збільшити витрату вапна, що викликає збільшення кількості шлаку.

Сипучі охолоджувачі. Як охолоджувачі для коригування температури по ходу продувки й іноді після її закінчення використовують залізну руду 21 класу (ТУ 14-9-52-73), агломерат (ТУ 14-105-381-77), залізорудні окотиші (ТУ 14-9-84-75), вапняк (ОСТ 14-64-80), доломіт, окалину й іноді інші матеріали. При дачі в конвертер на початку продувки всі вони, крім вапняку, забезпечують прискорення розчинення вапна в шлаку, тобто прискорюють шлакоутворення у зв'язку із вмістом у них оксидів заліза.

Залізні руди містять залізо у вигляді Fе₂О₃ або Fе₃О₄, порожню породу (5 - 17 % SiО₂; 0,2 - 13 % Аl₂O₃; 0,2 - 8,5 СаО й 1,5 - 4,0 іноді до 10% MgО) і звичайно 0,1 % S і Р (кожного). У конвертерному виробництві застосовують багату по залізу руду, що містить <8 % SiО₂ у кусках розміром 10 - 80 мм.

Агломерат різних заводів містить 47 - 57 % Fe, 7 - 11 % SiО₂; 6 - 23 % СаО і, як правило, 0,1% S, P (кожного). Окотиші містять 51 - 64 % Fe; 4 - 8 % SiО₂; від 0,2-1,0 до 5% СаО і 0,1 % S і Р (кожного).

Окалина утворюється в результаті окислювання поверхні злитків і сталевих заготівок при їхньому нагріванні перед прокаткою. Складається майже цілком з Fе₃O₄.

Вапняк - природна сировина, майже цілком складається із СаСО₃. Вапняки різних родовищ містять <2 % SiО₂; 1 % MgО; 1% ( Аl₂O₃ + Fe₂O₃); 0,2 % S; вміст СаО у вапняках – 52 - 54 %. Доломітизований вапняк містить 4 - 17 % MgО (у вигляді МgСО₃).

Марганцева руда іноді застосовується для прискорення розчинення вапна на початку продувки. Містить 20 - 50 % Мn у вигляді оксидів і карбонатів і порожню породу з SiО₂ і в меншій кількості Аl₂O₃.

Інші неметалеві матеріали. До числа матеріалів, використовуваних при конвертерній плавці, для прискорення шлакоутворення належать комплексні флюси й відходи інших виробництв, характеристика яких дана при описі відповідних різновидів технології плавки.

Газоподібний кисень одержують зрідженням повітря шляхом його охолодження й наступного розділення на кисень і азот. Технічний кисень повинен містити 99,5 % O₂ і 0,1 % N₂, тому що при більшій кількості азоту збільшується його вміст у сталі.

Аргон і азот. Застосовувані при комбінованій продувці для подачі в конвертер знизу аргон і азот повинні мати чистоту, обумовлену відповідно ГОСТ 10157-79 і ГОСТ 9293-74; тиск перед донними фурмами повинен бути в межах 1,2 - 2,0 МПа.

Додаткове паливо. Для економії чавуну й збільшення частки брухту в шихті в конвертер по ходу продувки або до її початку присаджують вуглецевмісні матеріали (кокс, кам'яне вугілля і його різновид - антрацит і ін.). Основні складові кам'яних вугіль - горюча (органічна) маса, волога (4 - 14 %), зола (8 - 12 %); вугілля містить 0,5 - 4 % S (шкідливої домішки). Склад горючої маси: 75 - 97 % С; 1,5 - 5,7 % Н₂; 2 - 15 % О₂; 0,5 - 4 % S, <1,5 % N₂. Основні складові золи: Al₂O₃, SiО₂, Fe₂O₃, СаО. Вугілля розрізняють також по вмісту летючих - Н₂, СН₄ і небагато СО, СmНn і N₂, що виділяються з горючої маси при нагріванні без доступу повітря (від 9 до 45 % горючої маси). Антрацит характеризується меншим вмістом вологи (4 - 6 %), летючих (<9 %) і більшим вмістом вуглецю в горючій масі (93 - 97%). Кокс містить 75 - 88% С; 0,6 - 1,7% летючих; 8 - 12% золи; 2 - 9% вологи; 0,5 - 2,0 % S.

Рекомендований розмір кусків присаджуємого в конвертер палива становить 6 - 25 мм, ці матеріали повинні містити не більше 12% золи, 5% вологи, 12 % летючих і 0,5 % S.