книги из ГПНТБ / Производство стали в конвертерах учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве С. И. Лифшиц. 1960- 17 Мб

Процесс растворения азота в стали может быть выражен следую­

щей схемой:

Константа равновесия этой реакции

Аналогично для водорода

Отсюда вытекает, что содержание азота и водорода в стали

тем выше, чем выше парциальное давление их в конвертерных

газах.

Считают, что растворение водорода в стали может происхо­ дить по реакции

Константа равновесия этой реакции

„[FeO] • [Н]^

р

ГН2О

или

Содержание водорода в стали увеличивается с увеличением

парциального давления паров воды в конвертерных газах, что обусловливается главным образом влажностью дутья, и умень­ шается при увеличении окисленности стали. Это подтверждается многолетней практикой производства бессемеровских рельсов.

При продувке стали до низкого содержания углерода (около 0,1%) и последующем ее науглероживании сталь получается с высоким содержанием FeO и никогда в ней не обнаруживались флокены, так как содержание водорода было низким. При оста­ новке процесса продувки на высоком содержании углерода

(около 0,6%) окисленность стали сильно понижается и в бессе­ меровских рельсах обнаруживаются флокены из-за увеличения содержания водорода в стали (рис. 5). Кислород сильно пони­ жает растворимость водорода в стали. Фосфор, сера и углерод

также понижают растворимость водорода в стали. Марганец,

хром и никель, наоборот, увеличивают ее.

разливки приводит к еще большим изменениям газонасыщенности стали.

Например, после продувки стали паро-кислородной смесью

от диссоциации паров воды в кипящей стали содержится водоро-

да 4,66—13,78 СЛ13 на 100 г, а в спокойной 6,82— 12,46 см3 на

100 г. После прокатки, охлаждения и вылеживания металла со­ держание водорода уменьшается в два-три раза [1], что объяс­ няется выделением его из твердого металла.

Широкое применение кислородного дутья в конвертерном про­ изводстве позволило получать сталь с минимальной концентраци­ ей растворенных газов.

Неметаллические включения являются причиной пониженных

механических свойств стали и ряда наружных и внутренних де­ фектов слитка и стальных изделий. Некоторые виды неметалли­

ческих включений повышают вязкость жидкой стали, что вызы­ вает появление корки при разливке, «завороты» и ряд пороковмакроструктуры проката.

Источники неметаллических включений могут быть разделе­ ны на три группы:

1.Жидкий чугун и скрап. Обычно-включений, вносимых чу­ гуном и скрапом, немного и при правильном ведении процесса продувки значительная часть их удаляется из металла.

2.Частицы огнеупорных материалов футеровки конвертера и

днища, сталеразливочного ковша и сифонного кирпича. Часть этих включений увлекается сталью механически, а часть попада­ ет в нее вследствие химического взаимодействия окислов с огне­ упорами, с.которыми металл находится в контакте в течение все­ го процесса производства слитков. Борьба с этим видом включе­

ний заключается в употреблении стойких огнеупоров и тщатель­ ной подготовке ковшей и составов с изложницами.

3. Продукты реакций, протекающих в конвертере, ковше и из­

ложнице во время продувки, раскисления и затвердевания стали. Наибольшее количество включений в твердой стали дают про­ дукты раскисления. Правильно организованный процесс и поря­ док раскисления стали обеспечивают ей надлежащую чистоту. Условия, благоприятствующие выделению продуктов раскисле­ ния из жидкой стали, освещены выше.

Ни один из приведенных видов неметаллических включений не может быть удален из стали полностью.

Наиболее часто встречающиеся виды неметаллических вклю­

чений — сульфиды и оксиды.

Сульфиды—это сернистые соединения железа, марганца и

алюминия (FeS, MnS, A12S3). Растворимость FeS в твердом же­

в виде сульфидов. Преобладающими сульфидами в стали яв­

ляются FeS и MnS. Сульфид железа располагается по границам зерен стали и поэтому особенно вреден. Сульфид марганца в жид­ ком железе растворяется значительно хуже FeS и меньше его растворим в твердом металле. Температура его плавления со­ ставляет 1620°. Поэтому MnS располагается внутри зерен стали

и менее вреден, чем FeS.

Сульфид алюминия A12S3 обладает очень малой растворимо­ стью, при затвердевании стали рано выделяется и располагается внутри зерен.

Для уменьшения количества сульфидов в стали нужно умень­ шать содержание серы в ней. Сульфиды составляют от 50 до 80% от веса всех неметаллических включений в стали. На рис. 6 представлены сульфидные включения в бессемеровском металле.

Оксидные включения — это окислы. При любом методе рас­ кисления в металле остается некоторое количество FeO. При раскислении спокойной стали сперва слабым раскислителем — марганцем, а затем более сильным — кремнием — образуются легкоплавкие железомарганцевые силикаты. Поэтому кремнезем

в качестве включений в чистом виде в стали почти не встре­ чается.

Закись железа, закись марганца и их легкоплавкие сплавы встречаются в качестве включений в кипящей стали.

Глинозем А12О3 является продуктом раскисления стали алю­ минием. И сам глинозем и его соединения с кремнеземом — алюмосиликаты—очень тугоплавки и выделяются в стали в ви­ де мельчайших твердых остроконечных частиц, слабо деформи­ рующихся при прокатке и группирующихся в виде строчек — це­ почек (рис. 7), особенно опасных для изделий из стали.

VI. МИКСЕР И ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ

Для нормальной высокопроизводительной работы конверте­

ров в непосредственной близости от них небходимо иметь доста-

Рис. 9. Миксер емкостью 600 т

точный запас жидкого чугуна, который в любой момент может обеспечить подачу определенных его порций к конвертерам. Для этой цели служит миксер.

Миксер (рис. 9) представляет собой цилиндр, склепанный

или сваренный из толстолистового железа; изнутри он выложен огнеупорным кирпичом. Толщина кладки типового 1300-т миксе­ ра — 650 мм. Непосредственно к кожуху примыкает 35-лъи слой трепельной засыпки и теплоизоляционный пористый кирпич, укладываемый на плашку (65 мм). Затем идет ряд кладки тол­ щиной 230 мм из высококачественного шамотного кирпича и ра­ бочий внутренний слой толщиной 320 мм из магнезитового кир­

пича. Свод миксера выкладывается из высококачественного ша­

мотного кирпича.

Миксер опирается на специальные подушки, укрепленные на мощном железобетонном фундаменте, и при наклоне поворачи­ вается вокруг горизонтальной оси при помощи роликов. Ролики смонтированы в литых стальных рамах, прикрепленных к кожуху миксера, и ири его наклоне катятся по подушкам.

В современных миксерах механизм наклона с электрическим приводом делается преимущественно реечного типа (рис. 9). Ось вращения миксера смещена в сторону сливного носка, благодаря чему наклоненный миксер возвращается в начальное положение под влиянием силы тяжести.

Цилиндрическая форма миксера с отношением длины к диа­ метру, несколько превышающим, единицу, обеспечивает мини­ мальную поверхность, приходящуюся на единицу объема, и

уменьшение тепловых потерь, что очень важно для сохранения

температуры чугуна.

Миксер имеет отверстия для слива и выдачи чугуна, которые

в коротких миксерах располагаются почти в одной вертикальной плоскости, а в удлиненных—бочкообразных — на диагонально противоположных концах верхнего сегмента. Оба отверстия за­ крываются крышками. Управление крышкой заливного отверс­

тия производится из кабинки машиниста. Крышка чугуносливно­ го отверстия открывается при наклоне миксера.

Миксер отапливается доменным или коксовым газом, подаю­ щимся через специальные горелки, устанавливаемые в торцах цилиндра. Отопление миксера способствует сохранению темпе­ ратуры чугуна, компенсируя тепловые потери. Обычно темпера­

тура свода миксера поддерживается около 1300°.

Емкость миксера должна соответствовать потребности цеха в

жидком чугуне на 8—10 час. Например, для конвертерного цеха с суточной производительностью 3000 т годных слитков потреб­

ность в жидком чугуне составляет 3300 т в сутки (при расходе чугуна 1,1 т на 1 т слитков), или около 138 т в час. При средней продолжительности пребывания чугуна в миксере 9 час. емкость миксера должна составлять:

'138 х 9 = 1240 Т.

В СССР обычно устанавливают миксеры двух типов — 600- и

1300-т.

В результате использования миксера надлежащей емкости-

создается ряд благоприятных условий производства:

1.Обеспечивается бесперебойная работа конвертеров, незави--

симо от кратковременных растройств хода доменных печей, слу­ чайных задержек в выпуске или транспортировании жидкого

чугуна.

2.Усредняется состав чугуна, поступающего в миксер с раз­ ных доменных печей и разных выпусков; это создает постоянство условий продувки металла, являющееся важнейшим фактором конвертерного производства стали. Например, содержание крем­ ния в мартеновском чугуне из миксера, продуваемом кислородом сверху в основных конвертерах, колеблется в пределах от 0,55 до

0,70%, а непосредственно из доменных печей — в пределах от 0,45 до 1,1%. Для надлежащего выравнивания состава чугуна необходим определенный остаток его в миксере, устанавливае­

мый опытным путем. Например, для 600-т миксера он составля-.

ет 250 т.

3.Сохраняется температура жидкого чугуна и обеспечивается

еепостоянство, что также является одним из важных технологи­ ческих факторов продувки. При выпуске из доменной печи чугун имеет температуру около 1350°. При выдаче из 600-т миксера, отапливаемого доменным газом, температура обычно колеблется

впределах от 1260 до 1290°.

4.Несколько уменьшается содержание серы в чугуне благо­

даря развитию экзотермической реакции

FeS + Мп = MnS + Fe.

Десульфурация чугуна в миксере тем больше, чем выше содержание марганца в чугуне и чем больше время пребывания чу­ гуна в миксере. Эта реакция протекает также в чугуновозных ковшах во время его транспортирования от доменных печей к миксеру. Необходимо избегать попадания ковшевого шлака в

миксер и миксерного шлака в конвертер; в этих шлаках имеется

высокое содержание серы, которое может создавать затруднения с десульфурацией стали в конвертере. Перед сливом чугуна в миксер необходимо тщательно счищать шлак с его поверхности в чугуновозных ковшах. Для этой цели существуют специальные

механизмы.

Окисление примесей чугуна в миксере не имеет значения.

Миксерное отделение обычно примыкает непосредственно к

конвертерному пролету со стороны доменных печей. Расположе­ ние миксера по отношению к пролету конвертеров должно обес­ печивать бесперебойную подачу жидкого чугуна в условиях бы-.

стро следующих одна за другой плавок. Поэтому миксер распо­ лагается на высоком фундаменте с таким расчетом, чтобы тележ­

ка чугуновозного ковша, в который сливается чугун из миксера,

находилась на уровне рабочей площадки конвертеров и подава­ лась к ним по железнодорожному пути электродвигателем, рас­ положенным на тележке, или цепным кабестаном с электроле­

бедкой.

*------------- -— 27500

Рис. 10. Разрез миксерного отделения современного бессемеровского цеха

На рис. 10 представлен разрез миксерного отделения совре­ менного бессемеровского цеха. Чугун от доменных печей подво­ дится к миксеру в чугуновозных ковшах и сливается в него мо­ стовым краном, грузоподъемность которого определяется ем­ костью чугуновозных ковшей. При количестве чугуна в ковше 80 т устанавливается 125-т мостовой кран. Чугун из миксера вы­ дается в ковш, устанавливаемый под носком миксера на весовой платформе. Показание весов вынесено в будку машиниста мик­

сера, который прекращает слив чугуна по достижении заданного

веса. Весовая платформа находится на уровне площадки кон­ вертеров.