книги из ГПНТБ / Выплавка стали в малых конвертерах на кислородном дутье В. В. Кондаков и Н. С. Бойков ; под редакцией И. П. Бардина.1960 - 7 Мб

Рис. 25. 2-т конвертер

двумя способами: либо прекращением продувки в начале второго периода на 2—3 мин., либо добавкой в шихту специальных плав­ ней (плавикового шпата, боксита, щелочных минералов), кото­ рые делают шлак более подвижным, и тогда процесс растворения извести в нем протекает активно с первых же минут продувки. В соответствии с этим и дефосфорация металла развивается до­ статочно интенсивно, не отставая от процесса окисления других примесей. Однако в этом случае возникает опасность растворе­ ния футеровки фтористыми или щелочными компонентами шла­ ка, но при периодической работе конвертера малого тоннажа это обстоятельство имеет второстепенное значение.

В соответствии с принципиальной схемой обычного томасовского процесса продувка чугуна в основном конвертере состоит из трех периодов:

фосфора до требуемого содержания его в металле после окисле­ ния углерода до 0,05—0,07%.

Во время продувки окисляется также некоторое количество

112 Другие способы производства стали с применением кислорода

Результаты анализа отходящих газов позволяют определить

Определив количество углерода, окислившегося в СО и СО2 в течение каждой минуты продувки, находим средний состав от­ ходящих из конвертера газов — 90,8% СО и 9,2% СО2 (в пересче­

те на 100%).

Рис. 26. Скорость окисления элементов в основной конвертерной плавке на кислородном дутье

Этот состав газа существенно отличается от состава отходя­ щих газов при томасовской плавке на атмосферном дутье, где

»/з углерода окисляется в СО2 и 2/з в СО.

Для составления материального баланса плавки были полу­ чены следующие величины: общий угар элементов 10,14 кг на

100 кг чугуна, расчетный выход жидкой стали 89—90%, факти­ ческий — 88—89 %.

114 Другие способы производства стали с применением кислорода

Микроструктура стали представляла собой равноосные зерна феррита (7 баллов) с равномерно распределенными участками перлита.

Загрязнения неметаллическими включениями по группе си­ ликатов и сульфосиликатов (группа С) составляли в поверхно­ стной зоне 2 балла и в зоне ликвации — 5 баллов.

Включений типа сульфидов (группа А) и оксидов (группа В) обнаружено не было.

Данные о результатах механических испытаний стали (Ст. 3), выплавленной в основном конвертере на кислородном дутье и прокатанной на круг 42 мм, приведены в табл. 31.

Механические свойства конвертерной стали близки к свой­ ствам электростали такого же состава. Особенно высокие значе­

ния имеет ударная вязкость стали, выплавленной в кислом и основном конвертерах на кислородном дутье.

В основном конвертере может быть использован обычный передельный мартеновский чугун, содержащий 0,3% фосфора.

Футеровка и днище конвертера хорошо выдерживают кисло­ родные плавки. Наименее стойкими оказались фурмы, установ­ ленные в днище конвертера. При поступлении струи кислорода в металл возникают высокие температуры в непосредственной близости от устья фурмы. Продукты окисления, главным обра­ зом закись железа, пропитывают огнеупоры. Динамическое воз действие струи кислорода вызывает усиленную циркуляцию ме­ талла в области рабочей части фурм и интенсивное размывание конца фурмы. Это явление проявляется особенно активно во вто­ рой половине продувки, по мере повышения температуры метал­

ла и шлака. Канал фурмы постепенно расширяется, образуя ко­ ническое отверстие, напоминающее сопло Лаваля. К концу про­

дувки более половины фурмы обычно сгорает; гнездо, в котором

была установлена фурма, также начинает разрушаться. Были исследованы фурмы, изготовленные из высокоогнеупорных ма­ териалов— окиси циркония, корунда, высокоглиноземистого ша­ мота, магнезита и хромомагнезита. Данные исследования показа­ ли, что стойкость и характер износа фурм оставались во всех случаях практически одинаковыми. Объясняется это тем, что фурма поглощает расплавленные окислы железа, резко понижа

ющие температуру плавления материала фурмы.

Сечения фурменных гнезд после двух продувок кислородом

показаны на рис. 27.

В результате исследования было установлено, что для основ­ ного конвертера можно применять магнезитовые фурмы с ми нимальной пористостью, обожженные при 1700°.

В условиях работы сталелитейных цехов при одной-двух плав­ ках в сутки процесс продувки чугуна через дно в конвертере мо­

жно осуществлять в том случае, если требуются высокие меха-

116 Другие способы производства стали с применением кислорода

нические свойства стали. Особый практический интерес представ­ ляет получение в конвертере с основной футеровкой стали высокого качества из обычного жидкого мартеновского чугуна.

Содержание фосфора в готовой стали может быть в пределах 0,02—0,04%. В качестве дефосфоратюра применяют известь в количестве 8—10% от веса чугуна.

Содержание серы в жидкой стали в процессе продувки сни­ жается вдвое (0,02—0,03%) по сравнению с начальным содер­

жанием ее в чугуне. Выход стали составляет 88—90% в основном конвертере и 93—94% в кислом, если процесс проводится без

присадки металлического скрапа.

набойка; 3 — опытная масса: 4— шамот

Процесс дефосфорации в основном конвертере можно прово­ дить при помощи обычных известковых шлаков или с добавкой в них специальных плавней. В последнем случае, например, пу­ тем присадки 0,5—2,0% плавикового шпата, можно создать ус­

ловия для одновременного окисления фосфора и углерода [3]. Действие плавикового шпата основано на разжижении шла­

ков фтористым кальцием и ускорении формирования их вслед­ ствие того, что известь уже в начале второго периода плавки активно взаимодействует с фосфором, находящимся в шлаке.

В этом случае процесс дефосфорации металла может закончить­ ся к моменту достижения заданной концентрации углерода в ста­

ли. Иными словами, период передувки исключается совсем, что положительно сказывается на качестве металла и повышает вы­ ход жидкой стали за счет уменьшения угара железа.

Наиболее существенным недостатком дефосфорации при по­

мощи известковых шлаков с добавкой плавикового шпата яв­ ляется понижение стойкости огнеупорной футеровки и фурм, так

разъеданию футеровки и фурм.

Стойкие огнеупорные фурмы для донной подачи кислородно­

го дутья в конвертер до настоящего времени не разработаны.

В условиях периодической работы малого конвертера низкая стойкость фурм и повышенный расход огнеупоров имеют второ­

степенное значение по сравнению с теми преимуществами, которые

дает этот процесс при производстве стального фасонного литья.

Продувка кислородом сбоку. Этот способ разрабатывался в

1946—1949 гг. в полупромышленном конвертере объемом 2,2 лг3,

футерованном магнезитовым кирпичом [4].

Технический кислород чистотой 98% вводили сбоку через од­ ну наклонную (под углом 30—40° к плоскости днища) фурму.

Были исследованы фурмы нескольких конструкций, изготовлен­ ные из разных материалов. Более стойкими оказались фурмы, в центральный канал которых была пропущена тонкостенная

медная трубка. Такая конструкция, обеспечивающая стойкость

фурмы и футеровки в зоне фурмы в течение 8—12 и более пла­ вок в зависимости от материала и способа изготовления, была использована при промышленном внедрении малых бессемеров­ ских конвертеров.

В конвертере с основной футеровкой выплавляли рельсовую и мягкую углеродистую сталь из чугунов, содержащих 0,5—0,9%

кремния, 1,5—2,5% марганца, 0,10—0,25% фосфора и до 0,08%

серы. Для разжижения шлака с целью совмещения процессов дефосфорации и обезуглероживания в конвертер вводили пла­ виковый шпат в количестве 0,5% от веса металла при выплавке мягкой стали и 2%—при выплавке рельсовой. Расход извести составлял 8—10%. Данные о составе и механических свойствах

118 Другие способы производства стали с применением кислорода

Содержание азота было в пределах 0,0056—0,0076%, т. е. на

уровне содержания его в мартеновской стали.

Расход кислорода составлял 58—70 ;и3/т чугуна. Выход жид­ кой стали — 87—90%, при работе со скачиванием шлака — не­ сколько меньше вследствие неизбежных потерь железа. Стой­ кость магнезитовой футеровки при периодической работе конвер­ тера составляла до 80 плавок.

С точки зрения стойкости кислородоподводящих фурм боко­ вой способ подвода дутья более целесообразен, чем донный. Во всяком случае следует рекомендовать опробование его в ма­ лых бессемеровских конвертерах с основной футеровкой на пред­ приятиях, которые испытывают затруднения с получением мало­

сернистых и малофосфористых шихтовых материалов и не мо­

гут по каким-либо причинам перевести конвертеры на верхнее

дутье. Стойкость кислородоподводящих фурм значительно уве­ личится, когда будут освоены металлические водоохлаждаемые фурмы.

Малые конвертеры емкостью до 7 т с основной футеровкой

и боковым подводом атмосферного и обогащенного кислородом дутья широко используются в Китайской Народной Республике для производства стали в слитках и стального литья [5, 6]. В кон­ вертерах перерабатываются чугуны, содержащие от 0.2—0,35 до 1,8% фосфора. В отличие от многих стран, где вопросами разра­ ботки технологии производства стали в малых конвертерах с

основной футеровкой или не занимаются совсем, или проводят их на стадии исследований и экспериментов, в КНР освоена их промышленная эксплуатация. Кроме того, исследуются способы продувки в обычных цилиндрических и грушевидных конверте­ рах, многорядный способ подвода дутья, технология выплавки высококачественной стали и пр.

К перспективным методам обработки жидкого чугуна кисло­ родом относится продувка конвертера смесью, состоящей из ки­ слорода и флюсов. Мелкие фракции флюсов, поступающих в ви­ де аэровзвеси в жидкую металлическую ванну, повышают интен­ сивность реакций дефосфорации и десульфурации и тем самым способствуют сокращению времени продувки 1.

Продувка кислородом сверху [4, 7]. Многолетние поиски и исследования способов подачи кислорода в жидкую металличе­ скую ванну завершились разработкой способа подачи кислорода сверху через металлическую водоохлаждаемую трубу-фурму. В настоящее время этот способ успешно применяется как в марте­ новских печах, где фурма вводится через свод печи, так и в кон­ вертерах с глухим днищем и вводом кислородной фурмы через

1 Влияние этого способа введения флюсов на технологические свойства стали исследовано в опытах Ф А. Мишукова, проведенных в Московском выс­ шем техническом училище им. Баумана.

горловину. Струя кислорода, выйдя из сопла, устье которого рас­ полагается на расстоянии 400—500 мм от зеркала ванны, прони­ кает в металл и вступает с ним в химическое взаимодействие.

Конвертер с верхней подачей кислорода схематически пока­ зан на рис. 28. Конструкция этого конвертера отличается от обыч­ ной лишь глухим днищем. Кислород подается через горловину при помощи металлической водоохлаждаемой фурмы с медной

Рис. 28. Конвертер с верхней подачей кислорода:

/ — конвертер; 2 — водоохлаждаемая фурма для подвода кислорода; 3—«камин» для отвода газообразных про­

тикальном направлении осуществляется при помощи электриче­

ского или пневматического привода. Давление кислорода в под­ водящем трубопроводе — 6—10 ати, охлаждающей воды — 6— 7 ати. Стойкость фурмы составляет более 100 плавок при чрез­ вычайной простоте управления ею с пульта.