12(2). Кислородно-конвертерный процесс

Современное сталеплавильное производство представлено 3-мя видами процессов: кислородно-конвертерным, электросталеплавильным и мартеновским.

Определяющим является кислородно-конвертерный процесс, доля которого в объеме производства стали превышается 50% и в различных странах эта доля составляет от 30 до 70%.

Кислородно-конвертерный процесс относится к периодическим и заключается в продувке жидкого чугуна через одну опускаемую сверху водоохлаждаемую фурму. При этом окисляются примеси чугуна: углерод, кремний, марганец, сера, фосфор, а продукты реакций переходят в газовую фазу или шлак. Главной задачей конвертерного процесса является окисление углерода чугуна. При экзотермических окислительных реакциях тепла выделяется больше, чем нужно для нагрева стали и шлака до температуры выпуска. Практический опыт показал, что тепловой баланс кислородно-конвертерного процесса позволяет перерабатывать в конвертере металлический лом в количестве 20-25% от массы садки. Для формирования высокоосновного шлака используют известь. Жидкотекучесть шлака регулируют добавками боксита и плавикового шпата.

Основным шихтовым материалом кислородно-конвертерного про­цесса является жидкий чугун.

Плавка начинается с загрузки в конвертер всего количества стального лома и части извести. В первую порцию входит 1/2—2/3 шлакообразующих (известь с плавиковым шпатом); оставшееся количество вводят несколькими порциями в течение первой трети длительности про­дувки.

Загрузку ведут через горловину завалочными машинами или кра­нами, которые опрокидывают лотки с ломом в наклоненный кон­вертер. Сыпучие шлакообразующие загружают с помощью автоматизи­рованной системы, состоящей из бункеров для хранения сыпучих, питателей, весов и лотков, по которым материалы ссыпают в горло­вину конвертера. Система обеспечивает загрузку сыпучих без остановки продувки по программе, задаваемой оператором с пульта управления конвертером.

Затем из заливочного ковша с помощью мосто­вого крана через горловину наклоненного конвертера заливают жидкий чугун. После заливки чугуна конвертер поворачивают в вертикальное рабочее положение. В полость конвертера вводят фурму, включая подачу кислорода.

Обычно для ускорения шлакооб­разования продувку начинают при повышенном положении фурмы, а через 2—4 мин ее опускают до обычного оптимального положения. Интенсивность подачи кислорода в зависимости от конструкции фурмы и принятой технологии находится в пределах от 2,5 до 5— 7 м³/(т*мин).

Из образующихся окислов (исключая СО) и загружаемой в кон­вертер извести и других сыпучих формируется шлак. Известь применяют для формирования высокоосновного шлака. Ее расход обычно составляет 12-18% от массы металла. Боксит и плавиковый шпат используют в качестве разжигателя шлака, а железную руду как охладитель и дополнительный окислитель.

Образующиеся при окислении углерода пузырьки СО вспени­вают металл и шлак и существенно усиливают циркуляцию шлака и металла, что ускоряет процессы окисления, дефосфорации, десульфурации, нагрева металла и др. Вместе с пузырьками окиси угле­рода из металла удаляются растворенные в нем вредные газы — водород и азот.

Выделяющееся при реакциях окисления тепло обеспечивает нагрев металла до требуемой перед выпуском температуры и рас­плавление стального лома. Плавление лома обычно заканчивается в течение первых 2/3 длительности продувки.

Продувка в зависимости от интенсивности подачи кислорода продолжается от 12 до 20 мин и должна быть закончена на заданном для выплавляемой марки стали содержании углерода. К этому моменту металл должен быть нагрет до необходимой темпера­туры (1580—1650 °С), а содержание серы и фосфора в нем не должно превышать допустимых для данной марки стали пре­делов.

Момент окончания продувки, примерно соответствующий тре­буемому содержанию углерода в металле определяют по количеству израсходованного кислорода, по длительности продувки, по пока­заниям ЭВМ. Окончив продувку, из полости конвертера выводят кислородную фурму, а конвертер поворачивают в горизонтальное положение. Через горловину конвертера отбирают пробы металла и шлака и замеряют температуру металла термопарой погружения. В отобранной пробе металла экспрессными методами определяют содержание углерода, а иногда также марганца и других элемен­тов.

На основании результатов анализа металла и измерения его температуры принимают решение либо о выпуске плавки, либо о про­ведении корректирующих операций, которые должны обеспечить получение заданной температуры и заданного содержания угле­рода.

Возможно проведение следующих операций по исправлению плавки:

а) при избыточном содержании углерода проводится кратковре­менная додувка, обеспечивающая получение заданного содержания углерода; продолжительность додувки рассчитывают с большой точностью заранее, используя результаты большого числа преды­дущих плавок;

б) при излишне высокой температуре в конвертер вводят охла­дители — легковесный лом, руду, известняк, известь и т. п., делая выдержку после их ввода в течение 3—4 мин;

в) при недостаточной температуре металла проводят додувку при повышенном положении фурмы или же вводят в конвертер ферро­марганец или силикомарганец с последующей додувкой;

г) при недостаточном содержании углерода производят науглероживание металла присадками молотого кокса или графита на струю металла при его выпуске в ковш.

Все операции по исправлению, за исключением последней, вызывают удлинение цикла плавки, снижение производительности конвертера и потому являются нежелательными.

Полученную сталь отправляют на разливку в изложницы или на машины непрерывного литья заготовок.