15. Охарактеризуйте матеріальній и тепловий баланси конвертерної плавки

Материальный и тепловой балансы конвертерного процесса взаимно обусловлены. При продувке сверху обычного передельного чугуна кислородом выделяется такое количество теплоты, которое может обеспечить нагрев ванны до конца процесса без применения охладителей до 1850-1900°С. Для получения в конце продувки обычной температуры 1580-1650°С расход стального лома должен составлять 24-28%, чугуна - 72-76% от массы металлической шихты в зависимости от его состава и температуры.

Расходные статьи материального баланса определяют выход годного металла. Различия в производственных условиях и степени совершенства технологии приводят к его значительным колебаниям {от 88 до 91%). Потери железа с выносом мелких капель металла и шлака при продувке достигают 1% массы металлозавалки; в виде пыли (дыма), уносимой отходящими из конвертера газами - 0,8-1,5%; с выбросами-выплескам и или даже периодическими переливами через горловину конвертера металлошлаковой эмульсии - 2%, а иногда, при больших расстройствах процесса, до 5%; в виде корольков металла, запутавшихся в шлаке (чаще всего в количестве 6-10% от массы шлака) и в оксидах железа шлака.

Резервы улучшения теплового баланса заключены в увеличении вносимой физической и химической теплоты и в снижении ее потерь. Потери теплоты в конвертере через корпус, горловину, на нагрев футе­ровки, с охлаждающей фурму водой приведены в пределах 1,5-3,0% от поступления тепло­ты, наблюдающиеся на практике при четкой организации работы конвертеров, то есть без простоев, додувок, продолжительных периодов ожидания анализа. В противном случае, особенно при неритмичной работе конвертеров, потери теплоты по указанным статьям расходной части теплового баланса достигают 12% и более. Су­щественны потери теплоты с отходящими газами , со шлаком.

В приходной части теплового баланса, кроме физической теплоты чугуна, большую долю составляет теплота от окисления углерода (~ 66% всей теплоты некоторых химических реакций) и достигает, по данным исследований, максимальной величины 75% при меньшем расходе металлолома и, соответственно, большем - чугуна. Значительна роль в тепловом балансе кремния в металлическом расплаве. Каждая 0,1% Si вносит в ванну конвертера 1,8 МДж на 100 кг металлической шихты. Теплота реакции окисления кремния достигает 13-20% от общего количества теплоты химических реакций. Значительно менее существенную тепловую роль играет содержание Мп в металлическом расплаве . При продувке передельных чугунов теплота от окисления Р почти не влияет на тепловой баланс плавки.

Таким образом, углерод при кислородно-конвертерном переделе обычного чугуна является основным топливом процесса.

17. Як інтенсифікується шлакоутворення при донній продувці металу киснем?

Донная продувка обеспечивает более интенсивное перемешивание расплава, чем верхнее дутье. Это благоприятствует более полному протеканию химических реакций между составляющими металла и шлака. Поэтому при донном дутье обеспечивается более полное удаление из металла фосфора и серы при низкой окисленности шлака.

Плавка с применением порошкообразной извести. После загрузки лома и заливки чугуна начинают продувку; в тече­ние первых 1/2—2/3 ее длительности в струе кислорода вду­вают порошкообразную известь, иногда с добавкой плавико­вого шпата; размер частиц извести должен быть менее 0,15 мм.

Содержание FeO в шлаке, как и при использовании куско­вой извести, по ходу продувки не превышает 5—6 %, но ха­рактер шлакообразования, дефосфорации и десульфурации иной.

Благодаря применению порошкообразной извести и актив­ному перемешиванию уже в начале продувки формируется шлак с высоким содержанием оксида кальция и начинается удале­ние в шлак фосфора и серы. Это позволяет получать доста­точно низкие концентрации вредных примесей при сравни­тельно высоком содержании углерода в металле, т.е. вып­лавлять средне- и высокоуглеродистые стали.