7. Потери металла при продувке

При продувке в конвертере имеют место значительные потери металла, которые складываются из потерь с пылью, выносимой отходящими газами, с выбросами и выносом капель металла с отходящими газами, в виде неизбежного угара примесей, с оксидами железа шлака и в виде корольков в шлаке.

304

Неизбежный угар примесей. В процессе продувки окисляется весь кремний, большая часть углерода и марганца чугуна, а также часть железа. Обычно неизбежный угар составляет 5–6 % от массы продуваемого чугуна и возрастает при увеличении содержания в чугуне окисляющихся примесей. При использовании стального лома неизбежный угар снижается, так как содержание окисляющихся элементов в ломе значительно ниже, чем в чугуне. Замена каждых 10 % чугуна металлоломом снижает неизбежный угар примерно на 0,7 %.

Потери в виде пыли. В подфурменной реакционной зоне из-за высоких температур (2000–2600 °С) испаряется много железа. Пары в конвертере частично окисляются, в основном до FeO, и в виде дисперсных частиц уносятся с отходящими газами (при контакте с воздухом вне конвертера частицы пыли мгновенно окисляются до Fe₂O₃, имеющего бурую окраску, в связи с чем эти газы с пылью называют "бурым дымом"). Содержание пыли достигает 250 г/м³ газа, потери железа с пылью составляют около 1 %. Эти потери уменьшаются при сокращении длительности продувки.

Выбросы металла и шлака наблюдаются на отдельных плавках в период наиболее интенсивного окисления углерода, то есть тогда, когда в результате вспенивания пузырьками СО уровень металла и шлака в конвертере сильно повышается, достигая горловины. Природа возникновения выбросов пока полностью не объяснена, но выявлены основные факторы, способствующие их появлению: недостаточный удельный объем и высота конвертера; чрезмерное увеличение интенсивности подачи кислорода, поскольку при этом ускоряется обезуглероживание и образующиеся пузыри СО усиленно вспенивают ванну; увеличение количества шлака и сильное повышение его окисленности, вызывающее резкое увеличение скорости окисления углерода и вспенивание ванны; холодное начало продувки, обычно сопровождающееся переокислением шлака, которое в последующем вызывает за счет накопившихся в шлаке оксидов железа периодические ускорения окисления углерода и тем самым вспенивание ванны пузырями СО.

Для ликвидации возникших выбросов применяют ряд мер: снижение расхода кислорода, присадку небольших порций извести, опускание кислородной фурмы на 100–250 мм, остановку продувки, слив части шлака из конвертера. Общие потери металла с выбросами и выносами составляют 1–1,5 %.

305

Выносы. В результате дробления металла кислородными струями и выплесков, вызываемых выделением пузырей СО, в процессе продувки над ванной всегда образуются мелкие капли (брызги) металла. Эти капли могут быть вынесены из конвертера через горловину высокоскоростным потоком отходящих газов или задерживаться в слое шлака.

Вынос мелких капель металла обычно наблюдается в начале продувки, когда поверхность металла не защищена шлаком, и в период свертывания шлака; выносы усиливаются при приближении фурмы к ванне. Для уменьшения количества выносов следует обеспечить раннее шлакообразование и не допускать свертывания шлака по ходу продувки.

Оксиды железа, содержащиеся в шлаке. Вместе со сливаемым из конвертера шлаком теряется значительное количество окислившегося железа, которое находится в шлаке в виде оксидов FeO и Fe₂O₃. Эти потери железа составляют 1–2,5 % от массы металла в конвертере и возрастают при увеличении количества шлака и его окисленности, которая тем выше, чем ниже содержание углерода в металле в момент окончания продувки.

Корольки в шлаке. Со сливаемым шлаком теряется 0,3– 0,8% железа в виде корольков– мелких капель, запутавшихся в шлаке. Количество корольков шлака изменяется в пределах от 2 до 6 % и зависит от вязкости шлака. В густых шлаках запутывается больше корольков, чем в жидкопод-вижных. Для уменьшения потерь в виде корольков следует избегать чрезмерного увеличения количества и вязкости шлака.

Выход жидкой стали при кислородно-конвертерном процессе с учетом всех потерь составляет 89–91 % от массы металлической шихты.