§ 3. Бессемеровский процесс получения стали

Конвертер имеет кислую футеровку из динассового кирпича. В нем перерабатывают на сталь чугуны Б1 и Б2. Чугун заливают в конвертер при температуре 1300 – 1350°С. При этом различают три периода плавки.

І период: происходит интенсивное окисление железа, кремния и марганца. Окислы SiO₂, MnO, и частично FeO всплывают на поверхность металла и образуют шлак (кислый), который в своем составе имеет около 50 % SiO₂. Углерод в этот период плавки окисляется медленно. Через горловину конвертера выделяются газы, короткое слабосветящееся пламя и искры, образующиеся от горения брызг металла в воздухе. Этот период продолжается 3 – 6 мин, при этом температура металла быстро повышается.

ІІ период плавки: характеризуется активным окислением углерода. Окись углерода выделяется из металла в атмосферу вместе с другими газами, вызывая бурное клокотание металла и сильный шум. Окись углерода сгорает в воздухе, образуя длинный факел пламени (до 5- 7 м). Температура металла медленно повышается до 1600°С. Период длится 8 – 12 мин. В конце второго периода содержание углерода в металле снижается до десятых долей процента и пламя над конвертером постепенно укорачивается.

ІІІ период плавки: носит название периода дыма. Появление над конвертером бурого дыма показывает, что из чугуна почти полностью выгорели Si, Mn и С и началось очень сильное окисление железа. ІІІ период продолжается не более 2 – 3 мин, после чего конвертер поворачивают в горизонтальное положение и в ванну вводят раскислители: зеркальный чугун, ферромарганец либо ферросилиций и алюминий для понижения содержания кислорода в металле. После некоторой выдержки, необходимой для всплывания продуктов раскисления из металла в шлак, готовую сталь, нагретую до температуры 1600 – 1650°С выливают в ковш и направляют на разливку.

При плавке в кислом конвертере не условий для удаления из металла Р и S, из чугуна они полностью переходят в сталь. В процессе продувки воздухом в металле растворяется до 0,012 – 0,025 % N, много неметаллических включений.

Полученную сталь при низком содержании С (0,1 – 0,2 %) используют для изготовления сварных труб, болтов, винтов, тонкой жести. Сталь с содержанием С 0,5 – 0,7 % используют для прокатки рельсов, строительных балок и др.

При емкости бессемеровских конвертеров 10 – 35 т, длительность всей плавки - 20 – 30 мин (от выпуска до выпуска). Выход годной стали 87 – 90 % от массы чугуна, заливаемого в конвертер.

§4. Томасовский процесс получения стали

Конвертер имеет основную футеровку из молотого обожженного доломита. Форма конвертера такая же, но он имеет больший объем.

В конвертер вначале загружается в качестве флюса обожженная известь в количестве 8 – 12 % от объема металла. Затем заливают чугун марки Т, который имеет 1,6 – 20 % Р до 0,08 % S до 0,6 % Si и температуру 1200 – 1250°С.

При воздушном дутье также различают 3 периода плавки:

І период:енергично окисляются Mn, Si, и Fe и незначительно углерод. Температура металла медленно повышается. Часть тепла расходуется на нагревание извести, хотя она в первом периоде и не расплавляется полностью.

ІІ период: характеризуется окислением углерода. От горения окиси углерода над конвертером появляется пламя, которое становится ярко-желтым. Всплески металла протекают более бурно и уровень содержимого конвертера поднимается до верхних частей горловины. После выгорания большей части углерода начинается окисление Р, которе сопровождается большим выделением тепла.

ІІІ период плавки: когда углерод почти весь выгорел (до 0,1 %), начинается енергичное окисление Р и Fe. В результате окисления Р переходит из металла в шлак. Температура металла резко повышается ввиду выделения тепла при реакциях окисления Р. ІІІ период продолжается 3 – 5 мин и приостанавливается, как только содержание Р уменьшается до 0,05 – 0,07 %. По мере уменьшения Р наблюдается усиленное горение железа, что сопровождается выделением бурого дыма.

После поворота конвертера и остановки дутья из печи сливают основную часть шлака, а затем в сталь вводят раскислители. Так как сталь к концу процесса имеет низкое содержание С, то науглероживание стали проводят путем добавки в ковш перед разливкой зеркального чугуна или ферромарганца.

S в І и ІІ периоде плавки не удаляется. В ІІІ периоде при наличии в шлаке свободной извести, часть S удаляется в шлак в виде СаS. Небольшое количество S окисляется в процессе плавки и удаляется из металла в виде SО₂. Наименьшее содержание S, получаемое в основной стали – 0,05 %.

Выплавляемая сталь применяется для изготовления рельсов, сортового проката, листа, болтов.

Шлак, имеющий ценные фосфатные соединения, используют как удобрение.

При емкости конвертеров 12 – 70 т продолжительность продувки 16 – 22 мин, а длительность всей плавки – 25 – 40 мин. Выход готовой стали – 85 – 89 % от массы чугуна.