Киснево-конвертерний спосіб отримання сталі

Таким способом отримують більше половини об’єму сталі.

Кисневий конвертер – велика стальна реторта (рисунок 1.2), складається з конусоподібної горловини, середньої циліндричної частини і сферичного днища. Футерують конвертер магнезито-хромітом або доломітом. Конвертер може нахилятися. Конвертер вміщує від 100 до 400 т рідкого чавуну.

Рисунок 1.2. Схема будови кисневого конвертера:

1 - ванна; 2 - кожух конвертера; 3 - футерівка; 4 - фурма; 5 - отвір для виливання сталі.

Кисень вдувають в конвертер фурмою – вертикальною трубкою, що опускається в горловину і не доходить до рівня металу на 1700 – 3000 мм. Фурма має мідний наконечник і охолоджується водою.

Цикл плавки в кисневому конвертері складається з етапів:

1. Завалка брухту і відходів – до 25% в шихті.

2. Заливання рідкого чавуну з температурою 1300 – 1450^оС (на 1/5 об’єму конвертеру) – більше 70% в шихті.

3. Завантаження вапняку СаО (флюсу).

4. Опускання фурми і подача кисню на поверхню металу.

Метал окислюється киснем з великим виділенням тепла. Потім окислюються домішки киснем і оксидом заліза (за реакціями, наведеними раніше).

Продувка триває 15 – 16 хвилин.

5. Підйом фурми, нахил конвертеру, взяття проби на хімічний аналіз, скачування шлаку.

6. Після одержання результатів експрес-аналізу конвертер повертають у вертикальне положення, опускають фурму і ведуть повторну продувку киснем в залежності від даних аналізу (декілька хвилин).

Знову йдуть реакції окислення і шлакоутворення.

7. Підйом фурми, нахил конвертеру, взяття контрольної проби на хімічний аналіз, випуск сталі через бічну льотку в ківш.

8. Розкислення сталі феромарганцем і феросиліцієм при розливанні у ківш (хімічні реакції розкислення наведені раніше).

9. Скачування шлаку, замазування випускного отвору.

Тривалість циклу – 50 – 60 хвилин;

тривалість продувки – 18 – 30 хвилин;

витрати кисню – 50 – 60 м³ на 1 т сталі.

Переваги способу:

• висока продуктивність;

• відсутність потреби у паливі;

• можна одержати широку гамму вуглецевих сталей при низькому вмісті фосфору.

Недоліки способу:

• велике пилоутворення (необхідні очисні установки);

• великий вигар металу (6 – 9%).

Різновиди способу:

• донна продувка киснем;

• комбіноване дуття (зверху і знизу).

Мартенівський спосіб виробництва сталі

Мартенівська піч – піч ванного типу, працює на паливі – суміш доменного газу з коксувальним або природний газ. Футерівка стін і поду печі – кислі або основні вогнетриви, склепіння – хромомагнезит. Газ і повітря, що подаються в піч, нагріваються двома парами регенераторів. Газ подають в піч по центральному каналу, повітря – по двох бічних. З’єднуючись в робочому просторі печі, ці канали утворюють голівку печі і газове полум’я. В передній стінці печі знаходяться вікна для завантаження шихти, в задній стінці – льотка для випуску сталі і шлака.

Розглянемо суть основного скрап-рудного процесу:

• ліквідують недоліки футерівки і замазують випускний отвір;

• завантажують тверду шихту (скрап, руду, вапняк) через вікна з допомогою завалочних машин;

• заливають рідкий чавун через вікно по стальному жолобу, коли тверда шихта нагріта і починає плавитись;

• відбувається окислення домішок оксидом заліза FeO (реакції наведені раніше), шлак спінюється і видаляється самотоком через вікна;

• після розплавлення шихти йде доводка сталі; метал і шлак взаємодіють, активно окислюються домішки; окислення вуглецю викликає «кипіння» ванни (виділяється газ СО, його пузирки перемішують ванну); в цей період додають залізну руду, періодично скачують шлак;

• після припинення добавок руди дають ванні прокипіти ще 1 годину («чисте кипіння»);

• беруть пробу на хімічний аналіз;

• проводять розкислення сталі у ванні печі феромарганцем і феросиліцієм;

• випускають сталь в ківш, де закінчують розкислення феросиліцієм і алюмінієм.

Перевага способу: його універсальність – можна використовувати різну сировину, різне паливо і одержувати різні сталі.

Недоліки:

• велика тривалість процесу;

• значні витрати палива.

Продуктивність мартенів – 11 – 12 т/м² за добу;

загальна тривалість плавки – 7 – 10 годин;

витрати умовного палива – 130 – 150 кг/т сталі.

Способи удосконалення мартенівського процесу:

1. введення в піч кисню через склепіння печі фурмами для прискорення окислення домішок;

2. застосування двохванних мартенівських печей: в першій ванні відбувається доводка і окислення домішок, вдувається кисень через фурму, в другій ванні йде завантаження і плавлення шихти, сюди надходять гарячі гази з СО з першої ванни; після випуску сталі з першої ванни режим роботи змінюється.