- •Десульфурация металла
- •Основные этапы развития сталеплавильного производства
- •2. Общая характеристика сталеплавильных процессов
- •3. Основы теории окислителбной плавки
- •3.1. Питание сталеплавильной ванны кислородом
- •3.2. Реакция окисления углерода
- •3.3. Реакция окисления кремния
- •3.4. Реакция окисления марганца
- •3.5. Окисление фосфора
- •3.6. Десульфурация металла
- •3.7. Шлакообразование
- •3.8. Раскисление стали
- •3.9. Классификация марок стали
- •3.10. Маркировка сталей за рубежом
- •4. Конвертерные процессы выплавки стали
- •4.1. Общая характеристика конвертерных процессов
- •4.2. Кислородно - конвертерный процесс
- •4.2.1. Конструкция кислородного конвертера
- •4.2.2. Продувочные устройства кислородных конвертеров
- •4.2.3. Система подачи сыпучих материалов
- •4.2.4. Газоотводящий тракт
- •4.3. Технология кислородно-конвертерной плавки
- •4.3.1. Дутьевой режим кислородно-конвертерной плавки
- •4.3.2. Шлакообразовние
- •4.3.3. Плавление лома
- •5. Кислородно-конвертерные процессы с донным и комбинированным дутьем
- •5.1. Конструкция конвертера донного дутья
- •5.2. Особенности процесса выплавки стали с донным дутьем
- •6. Мартеновский процесс
- •6.1. Конструкция мартеновской печи
- •6.2. Разновидности мартеновского процесса
- •6.3. Технология мартеновской плавки
- •6.4. Интенсификация мартеновского процесса
- •6.5. Выплавка стали в двухванных печах
- •7. Внепечная обработка
- •7.1. Обработка металла вакуумом
- •7.1.1. Удаление кислорода и обезуглероживание металла
- •7.1.2. Дегазация металла
- •7.1.3. Снижение содержания неметаллических включений
- •Вакуумная дисцилляция
- •Современные способы вакуумирования стали
- •7.2. Обработка металла в ковше инертными газами
- •Устройства для подачи газа в сталь
- •Результаты обработки металла нейтральными газами
- •Варианты совершения обработки металла аргоном в ковшах
- •Аргонно – кислородная продувка
- •Обработка металла синтетическим шлаком
- •Обработка шлака в ковше твердыми шлакообразующими смесями и порошкообразными материалами
- •Дефосфорация металла
- •Десульфурация металла
- •Науглероживание, азотация и легирование стали
- •Особенности рафинирования стали кальцием, магнием и рзм
- •Введение материалов в жидкую сталь в оболочке
- •Комплексное внепечное рафинирование стали
- •Перемешивание металла в ковше
- •Отделение шлака от металла
- •Флотация и фильтрация неметаллических включений
4.3. Технология кислородно-конвертерной плавки
Шихта конвертерной плавки состоит из жидкого передельного чугуна, металлического лома, железной руды, шлакообразующих и флюсов. Железная руда используется и как охладитель, и как окислитель. В качестве шлакообразующего материала используют преимущественно свежеобожженную известь, в качестве флюсов – боксит и плавиковый шпат.
Передельный чугун должен содержать 0,5..0,7% кремния и не более
0.030…0,035% серы. Последнее требование обусловлено скоротечностью процесса и невозможностью за короткое время продувки сформировать активный шлак и удалить значительное количество серы. Хотя в принципе процесс позволяет перерабатывать чугун любого химического состава.
В конвертер загружают часть извести, весь металлический лом и заливают чугун. Конвертер переводят в вертикальное положение, опускают кислородную фурму и начинают продувку, подавая кислород под давлением 1,5…2,0 МПа. Струя кислорода чистотой не менее 99,5%, проникая в металл, образует первичную реакционную зону, в которой развивается высокая температура (до 2500˚С) за счет теплоты окисления примесей чугуна.
В первичной реакционной зоне образуется значительное количество оксидов железа, которые распространяются в объеме ванны, вступают во взаимодействие с компонентами чугуна, а частично переходят в шлак.
В начале продувки происходит энергичное окисление кремния, марганца и фосфора чугуна. Окисление углерода в этот период замедленное, скорость этого процесса не превышает 0,10…0,15% в мин.
По мере разогрева ванны скорость окисления углерода возрастает, достигая максимальных значений (0,40…0,50%/мин) в середине продувки. К концу плавки скорость окисления углерода вновь замедляется.
Характерным для кислородно-конвертерного процесса является отсутствие четкого деления плавки на периоды, как это наблюдается в бессемеровском и томасовском процессах. Это обусловлено отсутствием последовательности выгорания примесей из-за высокого окислительного потенциала дутья. Соответствующие диаграммы приведены на рис. 4.5 , 4.6. За первые несколько мин продувки средняя температура ванны повышается с 1250…1350˚С до 1500˚С за счет окисления железа, кремния и марганца.
Рис. 4.5. – Изменение скорости окисления углерода в процессе продувки:
I – начальный период; II – период интенсивного окисления углерода; III – заключительный период.
Рис. 4.6. – Обычное изменение состава металла, шлака и температуры ванны при продувке чугуна кислородом сверху (низкоуглеродистая сталь, охлождение рудой). Стрелки – присадки извести и охладителя.
В дальнейшем подъем температуры происходит за счет выделяющегося при окислении углерода тепла. Примерно 52…56% всего химического тепла приходится на углерод. Т.е. углерод является главным теплом процесса.
Снижение температуры металла в конвертере наблюдается только во время присадки сыпучих материалов в процессе продувки.
По ходу продувки для ускорения растворения извести в конвертер вводимый боксит или плавиковый шпат.
После израсходования расчетного количества кислорода и снижения до нужных пределов содержания углнрода продувку прекращают, фурму поднимают выше горловины и наклоняют конвертер в горизонтальное положение. Отбирают пробу металла, измеряют его температуру, выпускают металл в ковш и разливают его. Если содержание углерода высокое, производят додувку. Если плавка передута, то в ковше производят науглероживание металла коксом или антрацитом.
Существуют системы управления конвертерной плавкой, которые позволяют выплавлять до 98% плавок без додувок и повалок.
Слив металла в ковш производят не через горловину, а через летку в шлемной части конвертера.
Особенностью и недостатком продувки металла кислородом сверху является интенсивное окисление железа и выделение значительного количества бурого дыма и пыли (до 300 г/м3), что обуславливает необходимость строительства установок для очистки конвертерных газов.