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

и с меньшим содержанием азота по сравнению с науглерожен-

ной. В связи с меньшим угаром раскислителей металл менее за­

грязняется неметаллическими включениями и жидкоподвижнеепри разливке. Качество рельсовой стали значительно улучшает­ ся. Работа «с перехватом» известна давно, но получила широкоераспространение только после того; как были сконструированы приборы, позволяющие в течение 1—1,5 мин. определять содер­

жание углерода в специально отобранных из конвертера пробах металла. В Советском Союзе бессемеровская рельсовая сталь,

производится только с остановкой продувки на заданном содер­ жании углерода.

Продувка ведется по времени и по виду искры, вылетающей из конвертера, до содержания углерода в пределах 0,6—1,0%. После этого отбирается проба металла для определения содер­ жания углерода. Если содержание углерода выше заданного,

производится додувка плавки. Опытным путем устанавливается скорость окисления углерода при определенном дутьевом режи­ ме и составляется таблица додувок.

В табл. 11 приведена необходимая продолжительность для додувки плавки весом 18,5 т до 0,5% С при подаче 350 м3 воз­ духа в минуту.

Содержание азота в науглероженной рельсовой стали коле­ балось в пределах от 0,016 до 0,022%. При остановке на содер­ жании углерода 0,5—0,6% содержание азота составляет 0,012— 0,018%. Выход годной жидкой стали увеличился на 1,5—2,0% за счет уменьшения угара железа. Улучшились механические свойства рельсов.

Боковая продувка. Пониженное качество бессемеровской ста­ ли донной продувки обусловливается повышенным содержанием

в ней азота и неметаллических включений. При боковой поверх­ ностной продувке или с незначительным погружением фурм по­ верхность непосредственного контакта воздуха с металлом ста­ новится незначительной, вследствие чего понижается содержа­ ние азота в стали до 0,003—0,008% вместо 0,015—0,022% при

so Бессемеровский процесс

донном дутье. Механические свойства стали значительно улуч­ шаются и приближаются к свойствам мартеновского металла.

При боковой продувке получается металл с.более высокой температурой, чем при донной. Это объясняется догоранием оки­ си углерода в СО2 на поверхности ванны в момент ее выделения.

Значительный нагрев ванны дает возможность увеличивать при­

садки скрапа и руды, благодаря чему увеличивается выход жидкой стали. Избыток тепла позволяет продувать чугуны с меньшим содержанием кремния. Возможна также выплавка ле­

гированных сталей благодаря тому, что присадки легирующих

добавок легко расплавляются, не остуживая металл до преде­ лов, препятствующих нормальной разливке.

Исследование работы 20-т бессемеровского конвертера на

поверхностном дутье при выплавке мягкой и рельсовой стали

позволило установить следующее [3]:

1.Содержание азота в рельсовом металле колебалось в пре­

делах от 0,006 до 0,009%, а в мягкой стали —от 0,005 до 0,008% (при донной продувке — 0,018—0,026%).

2.Содержание кислорода в стали при донной продувке ко­ лебалось в пределах от 0,0273 до 0,0420%, а при боковой—от

0,0018 до 0,0306 %-

3. При продувке сбоку чугуна с содержанием 1,27—1,56% Si и 0,79—0,80% Мп на мягкий металл состав шлака перед раскис­ лением был следующим, %:

Содержание FeO в шлаке при донной продувке колебалось в пределах от 15 до 17%. Шлаки боковой продувки жидкопод­ вижнее.

4. Суммарное содержание неметаллических включений

(устойчивых и неустойчивых) в рельсовой стали при боковой

значительно выше, чем при донной.

5. Средняя ударная вязкость рельсового металла в попереч­ ных образцах при комнатной температуре составила при боко­

вой продувке 1,28 кгм/см2, а при донной — 0,99 кгм/см2. При

—60—0° она составила соответственно 0,72—1,03 кгм]см? и 0,52— 0,62 кгм]см2. Ударная вязкость кипящего мягкого металла боко­ вой продувки также значительно выше как до, так и после ста­ рения.

6. Продолжительность продувки увеличилась с 13—15 до

17—27 мин.

ным кислородом. Донная продувка чистым кислородом не полу­ чила распространения из-за низкой стойкости огнеупоров, как это показали опытные плавки в Советском Союз'е и за рубежом.

При воздушном дутье азот уносит из конвертера очень мно­

го тепла — более 25% общего его количества. Поэтому чугуны должны иметь повышенное содержание кремния, чтобы компен­ сировать потери тепла. При дутье, обогащенном кислородом, по­ тери тепла уменьшаются. Подсчитано, что при 30 % О2 в дутье на каждый кубический метр азота, удаленного из дутья, можно расплавить 0,9 кг скрапа. На 20 т чугуна при воздушном дутье

На основании опытов были сделаны следующие выводы:

1. При 12% скрапа температура процесса остается нормаль­

ной.

2. Увеличивается производительность конвертеров — четыре плавки в час вместо трех.

3.Выход годного увеличивается на 1%.

4.Качество стали повышается из-за понижения содержания

азота.

5. Можно работать на чугуне с пониженным содержанием

кремния.

Дефосфорация стали. Дефосфорация бессемеровской стали может быть произведена обработкой дефосфорирующей смесью,

состоящей, например, из извести (50 частей), окалины (30 ча­ стей) и плавикового шпата (20 частей). Измельченная смесь в твердом виде дается на струю сливаемого из конвертера метал­

ла в количестве около 30 кг на 1 т стали. В ковше наблюдается энергичная реакция, в результате которой достигается дефосфо­ рация до 50—80%. Количество шлака в ковше составляет около. 3% от веса металла. Емкость ковша должна быть достаточной,

чтобы при бурной реакции шлак не переливался за борт. Состав, шлака в ковше, %:

дивной ковш. Ферросилиций и алюминий присаживаются на струю металла. Бессемеровская рельсовая сталь очень чувстви­ тельна к алюминию, который сильно густит и без того вязкую

бессемеровскую сталь. Добавка алюминия сверх 200—250 г на 1 т стали приводит к ряду пороков макроструктуры бессемеров­

ских рельсов [4].

В качестве науглероживателя могут служить коксик, термо­ антрацит и другие углеродистые материалы в порошках. Ими обычно пользуются для повышения содержания углерода на

0,05—0,10%. Просеянные порошки должны присаживаться в

ковш по ходу слива стали из конвертера в бумажных кульках.

8. Свойства и назначение бессемеровской стали

Бессемеровская сталь имеет более высокие пределы прочно­ сти и текучести, чем мартеновская. Чем ниже содержание в ста­ ли углерода, тем резче проявляется разница в механических свойствах. Отношение с$/вв для бессемеровской стали (0,68—

0,74) выше, чем для мартеновской (0,64—0,67), что объясняется повышенным содержанием в ней кислорода, азота и фосфора. Ос­

нение. Фосфор и азот ограничивают также использование бес­ семеровской стали там, где нужна пластичность при холодной

профилей, используемых в сооружениях неответственного назна­ чения, болтов, гаек, катанки, не требующей дальнейшей протяж­ ки на проволоку, сварных труб, рельсов, автоматной стали.

9. Материальный и тепловой баланс бессемеровского процесса

\Материальный баланс

Расчет ведется на 100 кг чугуна. Исходные данные для рас­ чета приведены в табл. 14.

Принимаем, что 20% всего углерода сгорает в СО2 и 80% в СО; из динасовой футеровки в шлак переходит 1,25% от веса металла; состав футеровки: 96% S1O2; 1,5% AI2O3; 2,5% СаО.

Из 1,25 кг футеровки, которые переходят в шлак, 0,01 • 1,25-96 = = 1,2 кг SiO2; 0,019 кг А12О3 и 0,031 кг СаО. Вся МпО, получаю­ щаяся от окисления марганца, связана с SiO2 в МпО • SiO2;

Теоретическое количество воздуха, необходимое для продув­ ки 1 т чугуна,— 280 л3. В 36,15 кг воздуха содержится кислоро­

да 8,54 кг, азота — 27,59 кг и водорода — 0,02 кг.

Количество и состав отходящих газов:

(В знаменателе молекулярный вес газа; 22,4 м3—объем 1 кг-мо.г

газа).

Материальный баланс приведен в табл. 17.

Выход жидкой стали обычно на 1—1,5% ниже за счет ко­ рольков металла, запутавшихся в вязком бессемеровском шлаке.

Тепловой баланс бессемеровского процесса

Приход тепла

1. Чугун вносит:

100(0,178 - 1150 + 52 + 0,25(1250— 1150)] = 28 170 кал,

где 1150 — температура плавления чугуна, °C;