Шихтовые материалы кислородно-конвертерного процесса

Основными шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса являются жидкий чугун, стальной лом, шлакообразующие (известь, плавиковый шпат и др.), ферросплавы для раскисления и легирования. Постоянно используется также газообразный кислород.

Жидкий чугун. Состав чугунов, перерабатываемых на разных заводах, изменяется в широких пределах: 4,0—4,8% С; 0,1—2,6% Мп; 0,3-2,0% Si; 0,02-0,07% 8; < 0,3 % Р. Однако опыт показал, что для обеспечения высоких технико-экономических показателей процесса содержание составляющих чугуна целесообразно ограничивать в определенных узких пределах.

При излишне высоком содержании кремния возрастает расход извести для ошлакования образующейся и увеличивается количество шлака в конвертере, что ведет к росту потерь железа и теплопотерь со сливаемым шлаком; понижается также стойкость футеровки конвертера. Вместе с тем при очень низком (< 0,3 %) содержании кремния замедляется шлакообразование в связи с медленным растворением извести из-за слишком низкого содержания в первичных шлаках. Большинство отечественных заводов работают на чугунах с содержанием кремния 0,6—0,9 %, что, близко к оптимальной величине.

Оптимальной величиной содержания марганца в чугуне в течение многих лет считали 0,7—1,1 %. При более низком его содержании существенно замедляется шлакообразование, поскольку в первичных шлаках будет содержаться мало оксида МпО, ускоряющего растворение извести. Однако большая часть марганца при конвертерной плавке окисляется и безвозвратно теряется со шлаком в виде МпО.

Содержание фосфора в чугуне не должно превышать 0,2— 0,3 %, поскольку при большем его содержании необходим промежуточный слив шлака во время продувки и наведение нового, что снижает производительность конвертера.

Содержание серы в чугунах, предназначенных для выплавки качественных сталей, не должно превышать 0,035%, а рядовых сталей — 0,05%. Такое ограничение объясняется тем, что из-за высокого содержания оксидов железа в конвертерных шлаках удаление в них серы при плавке происходит слабо; степень десульфурации не превышает 30 %. На многих заводах организована внедоменная десульфурация чугуна.

Температура жидкого чугуна обычно составляет 1300— 1450 °С. Применять чугун с более низкой температурой нежелательно, так как это ведет к холодному началу продувки и замедлению шлакообразования.

Стальной лом. Стальной лом является охладителем конвертерной плавки, увеличение его расхода экономит чугун, снижая себестоимость стали. К лому, как и при прочих сталеплавильных процессах, предъявляется требование о недопустимости высокого содержания фосфора, серы, примесей цветных металлов и ржавчины. Количество меди и никеля, которые не окисляются в условиях конвертерной плавки, не должно превышать их допустимого содержания в выплавляемой стали (обычно < 0,2 %). Ограничивают максимальный размер кусков лома, поскольку слишком большие куски могут не успевать раствориться в металле за время продувки, а во время загрузки могут повредить футеровку конвертера. Толщина кусков лома не должна превышать 0,25—0,35 м, длина — 0,8 м; размер пакетов не должен быть более 0,7x1x2 м.

Шлакообразующие. Основные шлакообразующие материалы — это известь и плавиковый шпат, иногда в качестве шлакообразующих или охладителей используют боксит, железную руду, прокатную окалину (Fе₃О₄), агломерат, рудно-известковые окатыши. Известь должна быть свежеобожженной и содержать > 92 % СаО, <2% и <0,05-0,08 % S. При содержании серы в извести > 0,1 % возможен переход серы из шлака в металл во время плавки. Куски извести должны иметь размеры от 10 до 50 мм. Применение более мелких кусков извести не допускается, так как они будут вынесены из конвертера отходящими газами.

Плавиковый шпат— эффективный разжижитель шлака. Он содержит 75—92 % СаF₂, основной примесью является . Железная руда, агломерат и окатыши должны содержать не более 8 % и 0,1 % фосфора и серы (каждого), размер кусков руды должен быть 10-80 мм.

Боксит содержит 28-50% А1₂О₃, 10-20% и 12—25 % Fе₂О₃; обычно в нем также много влаги (10— 20 %), что требует предварительной просушки во избежание внесения в сталь водорода. Для ускорения шлакообразования и уменьшения расхода плавикового шпата применяют вводимые в конвертер в начале продувки шлаки производства силикомарганца, которые наряду с обычными составляющими конвертерных шлаков содержат 16-19 % МпО; шлаки от производства силумина, содержащие , А1₂О₃, SiC и металлические А1 и Si; твердый конвертерный шлак предыдущих плавок и другие.