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.
