Сущностькислородно-конверторного процесса заключается в том, что налитый в плавильный агрегат (конвертор) расплавленный чугун продувают струей кислорода сверху (рис. 3.3.).
Благодаря основной футеровке конвертора при плавке используют основной флюс – известь СаО3 для ошлакования и удаления из металла серы и фосфора.
 |
Рис. 3.3. Принципиальная схема кислородного конвертора:
1 – глуходонный конвертор; 2 – фурма для вдувания кислорода;
3 – летка для слива стали.
Кислород подают под давлением 0,9 – 1,4 МПа (9 – 14 атм), что обеспечивает достаточную кинетическую энергию струи и ее требуемое углубление в металл, для полного усвоения кислорода. При продувке кислород взаимодействует с железом чугуна и с примесями и окисляет его по реакциям:
Fe + 1/2О2 = FeО;
С + 1/2О2 = СО.
Образовавшаяся закись железа взаимодействует с примесями чугуна и окисляет их, восстанавливаясь до железа. Выделяющаяся окись углерода догорает в атмосфере:
СО + 1/2О2 = СО2.
Окислы кремния, марганца, фосфора на поверхности металла взаимодействуют друг с другом, с флюсом и закисью железа и переходят в шлак. Все реакции окисления экзотермичны, благодаря чему температура жидкого металла в конверторе непрерывно повышается. Процесс протекает очень интенсивно, сопровождается выделением дыма и пламени.
Раскисление стали – завершающая операция восстановление железа из закиси и способствует при этом лучшему перемешиванию нижних слоев металла:
С + FeO = Fe +СО – Q.
Продолжительность продувки 10 – 25 мин. Суммарная длительность цикла 20 – 40 мин.
Конверторный процесс является самым высокопроизводительным производством стали, при котором получают, стали обыкновенного качества, качественные, низкоуглеродистые и низколегированные.
Недостатком является большое пылеобразование, что требует обязательного сооружения при конверторах пылеочистительных установок.
Мартеновский метод
 |
Мартеновский метод является основным для выплавки углеродистых и легированных сталей. Мартеновские печи представляют собой пламенные отражательные печи. В верхней части рабочего пространства печи сжигается жидкое или газообразное топливо, в ванне печи, на подине которой плавится металл (рис. 3.4.).
Рис. 3.4. Принципиальная схема мартеновской печи:
А – рабочее пространство; Б, В – головки печи;
1,4,9,11 – регенераторы; 2 – садочные окна; 3 – свод печи; 5 – воздухопровод;
6 – боров дымовой трубы; 7 – передние клапаны; 8 – газопровод; 10 – под печи.
Газ и воздух, предварительно нагретый в специальных камерах – воздушных регенераторах, подаются одновременно. Для нагревания кладки регенераторов используют тепло отходящих дымовых газов, являющимися продуктом сгорания топлива, выходящего из рабочего пространства печи с температурой 1650 – 1750 0С. Температура факела в рабочем пространстве составляет 1800 – 1900 0С.
Основным вариантом мартеновского процесса является скрап-рудный процесс. При этом шихта состоит из чугуна, скрапа, железной руды и известняка. Процесс выплавки стали проходит в четыре основные стадии:
- период плавления;
- период кипения;
- период доводки;
- период выпуска.
В период плавления загруженная шихта по мере расплавления окисляется кислородом печных газов.
В период кипения происходит в итоге образование железа, сгорание примесей и образование шлака.
Период доводки начинается с момента выделения раскислителей (ферромарганец, ферросилиций, алюминий и другие компоненты) и специальных добавок. Перед их введением скачивают шлак.
Период выпуска начинается с момента, когда сталь уже полностью выплавлена и находится под слоем шлака. После некоторой выдержки, для освобождения стали от газовых пузырей и включений, ее выпускают в ковш.
Период выплавки длится 4 – 8 часов.
Вторым вариантом выплавки стали, является скрап-процесс. Исходной шихтой при этом процессе, служит скрап с небольшим количеством чугуна. Окисление примесей ввиду их сравнительно малого содержания, происходит в основном за счет атмосферы печи, что позволяет исключить введения руды в качестве одной из составных частей шихты.
Мартеновский метод позволяет получать как углеродистые, так и легированные стали.
