Виробництво сталі в конвекторах, в мартенівських печах

Производство стали в кислородных конвертерах

Основой конвертерного получения стали является об­работка жидкого чугуна газообразными окислителями. Химическая теплота экзотермических реакций окисления примесей и физическая теплота жидкого чугуна полно­стью обеспечивают процесс.

В свободный конвертер загружают скрап. Затем за­ливается необходимое количество жидкого чугуна с тем­пературой более 1320°С. Загрузка и заливка конвертера вместимостью 300 т продолжается 5 мин.

В поставленный вертикально конвертер заводится фурма и начинается продувка металла кислородом. Под­вод кислорода интенсивен, поэтому реакции окисления примесей в конвертере протекают с высокой скоростью. Начало продувки совмещается с загрузкой в конвертер флюсов и металлодобавок. При окислении примесей под фурмой развивается температура до 2500°С, что способ­ствует более быстрому протеканию окисления и шлакооб­разования.

Более прогрессивной является комбинированная про­дувка: через днище, верхнюю и боковые фурмы, что по­зволяет перерабатывать больший процент скрапа.

При воздействии струи кислорода в основном окис­ляется железо (в ванне его 95 %, остальное — при­меси). Образующийся оксид железа, растворяясь в шлаке, постоянно перемешивается с метал­лом. Вследствие этого примеси чугуна на границе ме­талл— шлак интенсивно окисляются оксидом железа. Часть оксида железа растворяет­ся в металле, обогащая его кислородом:

[FеО] = [Fе] + [О].

Поэтому окисление примесей может проводиться также кислородом, вдуваемым в конвертер через фурму, по ре­акциям и кислородом, растворенным в ме­талле.

В кислородном конвертере благодаря наличию основ­ных шлаков, в которых наряду с СаО имеется оксид же­леза FеО, и перемешиванию металла и шлака достаточ­но легко протекает реакция дефосфорации; обра­зующийся фосфат кальция удаляется в шлак.

Продукты реакции десульфурации сульфиды также удаляются в шлак. Основный шлак в конвертере вследствие значительных количеств в нем оксида железа FеО затрудняет процесс десульфурации. Дополнительно около 10...20 % серы в процессе плавки удаляется в газо­вую фазу.

Продувка конвертера прекращается по достижении заданного химического состава и требуемой температуры металла. Время продувки конвертера вместимостью 300т

составляет 12...20 мин. Для отбора проб конвертер накло­няют; на это отводится 6 мин.

Последними операциями плавки являются слив ме­талла и затем шлака, а также осмотр футеровки, их про­должительность 5...10 мин.

В настоящее время разработаны модели и алгоритмы конвертерного процесса, позволяющие контролировать и регулировать ход плавки.

Производство стали в мартеновских печах

Мартеновский процесс более универсальный по со­ставу металлошихты значительно уступает кислородно- конвертерному по производительности, трудоемкости и капитальным затратам.

Мартеновский процесс передела чугуна в сталь осу­ществляется в пламенной отражательной печи, оснащен­ной системой регенерации, направленной на использо­вание теплоты отходящих при горении газов для подо­грева воздуха и газообразного топлива.

Главной операцией плавки в мартеновских печах яв­ляется кипение металла вследствие окисления уг­лерода. Избыточный углерод вводится в ванну с чугу­ном. Кипение приводит к выравниванию температуры и химического состава ванны; удалению из металла га­зов, вредных примесей и неметаллических включений. Также поднимается уровень шлака. Тогда отключают подачу топлива, над ванной снижается давление, что позволяет проводить «скачивание» шлака более высокой основности, вместе с которым уходит большая часть фос­фора и часть серы. Через некоторое время в печь пода­ется топливо, и шлак оседает. Для более полного удале­ния фосфора и серы вновь наводится уже высокооснов- ный шлак. В случае необходимости сталь легируют. Периоды кипения, раскисления и легирования называют еще общим периодом рафинирования стали.

Общая продолжительность плавки в основных марте­новских печах вместимостью 180...600 т составляет 6….10.5ч.