Лекція 8 Шихтові матеріали та вимоги до них

Технологія і показники конвертерної плавки значною мірою залежать від хімічного складу та температури чавуну. Ці показники залежать від ходу доменного процесу, умов транспортування чавуну і його позадоменної обробки. В Україні застосовується чавун такого складу: 3,9-4,5 % С; 0,5-1,0 % Si; 0,1-0,5 % Mn; 0,03-0,05 % S; 0,05-0,15 % P; а також (15-140)  10^-4 % [N]; (0,5-3)  10^-4 % [H]; (4-100)  10^-4 % [O].

 [C] в чавуні відповідає стану насиченості і збільшується з підвищенням його температури. при цьому зростає фізичний і хімічний потенціал надходження тепла.

 [Si] в чавуні спливає на М_(SiO2) і М_шл. Якщо [Si]_чав за оптимальне, то шлакоутворення уповільнюється, оскільки швидкість розчинення ванни при малої М_(SiO2) і низькій температурі мала. Збільшується тривалість продування оголеного металу, тобто “безшлаковий період”, що сприяє заметалюванню фурм, збільшенню пилевиділення і виносу крапель металу. При малому М_шл. шкідливі домішки виводяться гірше. За умов доменного процесу зниження [Si]_чав призводить до зростання [S]_чав, що зумовлюється холодним ходом доменної плавки, при охолодженні ванни рудою = 0,3-0,4 %, брухтом – 0,6-0,9 %. В останньому випадку підвищення [S]_чав збільшує частку брухту в металевій шихті.

 При високому вмісті [Mn]_чав поліпшується шлакоутворення і десульфурація металу, але посилюється його угар. Якщо [Mn]_чав дуже малий, спостерігається заметалювання фурм. Але виплавка металомарганцевих чавунів досить економічна. Тому  0,5-0,6 %.

 Ступінь десульфурації металу в кисневому конвертері не перевищує 50 % (найчастіше  30 %). Тому допустимий вміст [S]_чав= 0,04-0,05 %.

 [P]_чав 0,2 % істотно ускладнює плавку. Якщо [P]_чхав 0,15 % можна працювати без спуску первинного шлаку, оскільки при невеликому коефіцієнті розподілу L_p= (P₂O₅)/[P] =100 і кількості шлаку 10 % від маси металу залишковий вміст [P]  0,03 %.

 Постачають чавун за двома схемами: І – доменний цех – міксерне відділення – конвертер; ІІ – доменний цех – дільниця переливу чавуну в заливальний ківш – конвертер.

За І схемою чавун подають у міксерне відділення у відкритих чавуновозних ковшах місткістю до 140 т. Із них чавун зливається в міксери – ємкості місткістю 600, 1300 або 2500 т, які служать для усереднення чавуну за складом і температурою. Міксери опалюються для компенсації теплових витрат.

За ІІ схемою чавун надходить у закритих ковшах міксерного типу місткістю 150-600 т. Тому у заливальному ковші температура чавуну на 70-100^оС вище.

 Сталевий брухт є дешевим джерелом заліза і охолоджувачем ванни. Кількість брухту визначається надлишком тепла і становить 23-27 % маси металевої шихти. У брухті мають бути куски товщиною до 300 мм, відсутні кольорові метали, сміття та вогненебезпечні матеріали, іржа. Легковаговий брухт і стружку завантажують до 20 % загальної кількості, а решту пакетами розміром до 20001000700 мм при щільності  1800 кг/м³. Брухт іноді частково замінюють металізованими обкотишами, крицею або губчастим залізом. Їх можна вводити не причиняючи продування. У такий спосіб починають уводити подрібнену стружку і фрагментований брухт.

 Іноді замість брухту використовується залізна руда, агломерат, обкотиші (або брикети), прокатна окалина. Вони належать до сипких охолоджувачів – “твердих окислювачів”. Їх можна завантажувати у конвертер без припинення продування. Скорочується на 5-10 % цикл плавки, поліпшується шлакоутворення, відсутнє різке охолодження на початку плавки, забезпечується пригар металу – заліза з його оксидів. Водночас вони створюють непостійний охолоджувальний ефект, сприяють бурному протіканню процесу, підвищують частку чавуну в шихті, вміст (SiO₂) і (P₂O₅), витрати вапна та інших флюсів, кількість шлаку, втрати заліза зі шлаком і спрацювання футерівки.

Вміст оксидів заліза в них має бути високим, а SiO₂  8 %, вологи, сірки і дрібних фракцій – низьким. Порошкоподібну руду потрібно вдувати, бо вона виноситься газами з конвертера. Окалина, агломерат, обкотиші та брикети мають до 2,5 SiO₂, тому їх застосовують частіше.

 Як шлакоутворюючі застосовують вапно, плавиковий шпат, іноді боксит.

Вапно впливає на шлакоутворення, десульфурацію, дефосфорацію металу та його якість. Вапно має бути свіжовипаленим, містити не більше 0,1 % сірки і мати SiO₂  0,3 %. Оптимальні розміри кусків 10-40 мм.

Плавиковий шпат прискорює розчинення вапна в шлаці і зменшує його в’язкість. Головна складова – СаF₂, SiO₂ має бути до 5 %.

При малих витратах (до 0,3 % маси металу) формує рідкорухливий високоосновний шлак.

Головна і цінна складова бокситу – глинозем ( 50 %). Недоліком бокситу є наявність в ньому вологи і SiO₂ (20 % і більше). Останній знижує основність шлаку і стійкість футеровки. Витрати бокситу 0,5-1 % маси металу.

Перспективні синтетичні шлакоутворювальні матеріали у вигляді “прозалізненого вапна”, брикетів, високоосновного агломерату, обкотишів. Вони мають низьку температуру плавлення ( 1250 ^оС), тому прискорюють шлакоутворення, дефосфорацію і десульфурацію сталі.