ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТЕРАХ

Гурин C.Н. Рук. Еронько С.П.

Источник: http://masters.donntu.ru/2008/mech/gurin/library/s3.htm

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КОНВЕРТЕРА

Способ продувки ванны кислородом сверху получил название кислородно-конвертерного. В настоящее время он применяется широко и обладает большой технологической гибкостью. На рисунке 1 приведен общий вид кислородного конвертера. Он состоит из цилиндрической средней части, концентрической горловины (в виде усеченного конуса) и сферического днища.

Рисунок 1 – Общий вид кислородного конвертера

Кожух конвертера сварен из толстолистовой стали с толщиной 40 – 110 мм и футерован основными огнеупорами. Он может поворачиваться на 3600 с помощью электромеханического привода. Верхняя часть горловины служит для заливки чугуна, опускания сверху фурмы и слива конечного шлака после окончания выплавки стали. Вдувание кислорода осуществляется через верхнюю водоохлаждаемую фурму (давление на срезе сопла Р = 0,9 – 1,4МПа). Вместимость конвертеров может быть от 60тонн до 400тонн. На рисунке 2 приведена схема профиля конвертера с садкой 100 тонн.

Рисунок 2 – Схема профиля конвертера с садкой 100 тонн

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ПРОЦЕССА

В состав шихты кислородно-конвертерной процесса входят: жидкий чугун, металлический лом, известь, твердые окислители (железная руда, окатыши и агломерат) и плавиковый шпат. На одну тонну выплавляемой стали в кислородном конвертере, приближенно расходуется: а = (0,75 – 0,8)т чугуна; b = (0,15 – 0,2)т лома; с = (0,02 – 0,04)т флюсов; д = (0,004 – 0,008)т раскислителей.

Технологический цикл кислородно-конвертерной плавки складывается из следующих операций: осмотра конвертера после выпуска предыдущей плавки; загрузки лома; заливки жидкого чугуна; продувки; отбора проб металла для контроля его химического состава и температуры; выпуск стали (полупродукта, расплава) в сталеразливочный ковш; слив конечного шлака.

Многолетний опыт эксплуатации кислородных конвертеров позволил повсеместно установить следующий порядок загрузки шихты: в освободившийся после предыдущей плавки конвертер загружают лом (лоток с ломом предварительно взвешивают и доставляют к конвертеру заблаговременно, в момент загрузки лоток при помощи крана наклоняют (опрокидывают) и лом ссыпается в конвертер). После загрузки лома в конвертер заливают необходимое количество жидкого чугуна с tчугуна>=13200C. Состав с чугуновозными ковшами заранее подают к конвертеру. После окончания заливки чугуна конвертер устанавливают в вертикальное положение, опускают кислородную фурму и начинают продувку. Температура в реакционной зоне находится на уровне 2200 – 25000C. Изменением положения фурмы и давления кислорода можно в широких пределах управлять процессами расплавления шихты, усвоения кислорода расплавом, окисление фосфора и углерода, шлакообразования.

Шлакообразующие и добавочные материалы вводят в конвертер в предварительно измельченном (до фракции 20-25мм) виде (эти материалы называют сыпучими). Подачу сыпучих материалов осуществляют тремя способами:

1) все сыпучие загружают в конвертер до заливки чугуна (под чугун) или даже до загрузки лома;

2) сыпучие материалы вводят непрерывно сверху по ходу продувки;

3) часть сыпучих (около половины) присаживают одновременно с началом продувки, остальное количество вводят в течение нескольких минут непрерывно по ходу продувки.

Чаще всего используют третий способ. Типичная диаграмма конвертерной плавки представлена на рисунке 3, из которой видно, что, начиная с момента начала подачи кислорода в конвертере одновременно идут процессы окисления примесей, нагрева ванны и шлакообразования. Все эти процессы оказывают взаимное влияние, их протекание зависит также от состава и характера шихтовых и шлакообразующих материалов, конструкции фурмы, давления и расхода кислорода и организации продувки.

Рисунок 3 – Изменение состава металла в шлаке по ходу плавки в кислородном конвертере

В конвертерном производстве используют чугуны, по традиции часто называемые мартеновскими (или мартеновского состава). Под этим понимают их отличие от бессемеровских (в которых много кремния) и от томасовских (в которых много фосфора).

Технология производства должна предусматривать десульфурацию чугуна в ковшах; полное скачивание шлака из заливочного ковша перед сливом чугуна в конвертер; применение непрерывной разливки; применение внепечной обработки стали и, в частности, продувку в ковше перед заливкой аргоном с одновременной корректировкой состава и температуры, а для высококачественных сталей – обработку вакуумом, шлаками и другие способы внепечного рафинирования. Технология выплавки должна базироваться на применении автоматизированных систем управления ходом плавки, что позволяет исключить додувки и другие корректировочные операции. Эффективность кислородно-конвертерного процесса зависит от решения следующего комплекса вопросов: улучшение подготовки лома и ускорение его завалки; сокращение длительности цикла плавки; интенсификация продувки с применением многоструйных фурм; освоение передела низкомарганцовистого чугуна; широкое применение систем автоматического управления плавкой и цехом в целом; усовершенствование газоочистки. К недостаткам способа относится невозмозность увеличения доли металлолома в шихте, большой угар (до 14 – 19%) и дымообразование при продувке. Качество стали определяется в значительной степени ее химическим составом и содержанием вредных примесей, газов и неметаллических включений. Особое внимание при производстве конвертерной стали уделяется получению металла с низким содержанием газов и, прежде всего, азота.

Литература

Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т2. Машины и агрегаты сталеплавильных цехов. Учебник для вузов/ А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник и др. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1988. – 432с.
Механическое оборудование металлургических заводов. Механическое оборудование конвертерных и мартеновских цехов: Учебник / В.М. Гребеник, Ф.К. Иванченко, Б.А. Павленко и др. – К. : Выща шк., 1990. – 288. : ил.
Якушев А.М. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. – М.: Металлургия, 1984. – 216с.
Кудрин В.А. Металлургия стали. Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1989. – 560с.
Ойкс Г.Н., Иоффе Х.М.. Производство стали. Расчеты. 4-е изд. Под редакцией Г.Н. Ойкса. Изд-во «Металлургия», 1975. – 480с.
ЕМетодические указания к самостоятельной работе студентов. Общие требования к структуре и оформлению студенческих работ: курсовых проектов, расчетно-графических работ, реферативных обзоров ( на основе дсту-3008-95) для студентов всех специальностей/ Сост.: А.В.Лукичев, А.П.Гуня, А.В.Деркач, В.С.Исадченко, И.В.Клименко, В.Б.Недосекин, В.А.Голдобин. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – 36с.