Отбор проб, замер температуры, ожидание анализа, корректировка.
Продувку необходимо закончить в тот момент, когда углерод будет окислен до нужного в выплавляемой марке стали содержания; к этому времени металл должен быть нагрет до требуемой температуры, а фосфор и сера удалены до допустимых для данной марки стали пределов.
Момент окончания продувки, примерно соответствующий требуемому содержанию углерода в металле, определяют по количеству израсходованного кислорода, по длительности продувки, по показаниям ЭВМ. Окончив продувку, из конвертера выводят фурму, а конвертер поворачивают в горизонтальное положение. Через горловину конвертера отбирают пробу металла, посылая ее на анализ, и замеряют температуру термопарой погружения. Если по результатам анализа и замера температуры параметры металла соответствуют заданным, плавку выпускают. В случае несоответствия проводят корректирующие операции: при избыточном содержании углерода проводят кратковременную додувку для его окисления; при недостаточной температуре делают додувку при повышенном положении фурмы, что вызывает окисление железа с выделением тепла, нагревающего ванну; при излишне высокой температуре в конвертер вводят охладители - легковесный лом, руду, известняк, известь и Т.П., делая выдержку после их ввода в течение 3-4 мин. По окончании корректировочных операций плавку выпускают.
На отбор и анализ проб затрачивается 2-3 мин; корректировочные операции вызывают дополнительные простои конвертера и поэтому нежелательны.
Выпуск.
Металл выпускают в сталеразливочный ковш через летку без шлака; это достигается благодаря тому, что в наклоненном конвертере, у летки располагается более тяжелый металл, препятствующий попаданию в нее находящегося сверху шлака. Такой выпуск исключает перемешивание металла со шлаком в ковше и переход из шлака в металл фосфора и FeO. Выпуск длится 3-7 мин.
В процессе выпуска в ковш из бункеров вводят ферросплавы для раскисления и легирования. При этом в старых цехах загружают все ферросплавы так, чтобы обеспечивалось раскисление и получение в стали требуемого содержания вводимых элементов (Мп и Si, а в легированных сталях и других элементов). В конце выпуска в ковш попадает немного (1-2 %) шлака, который предохраняет металл от быстрого охлаждения. В новых цехах, где проводят внепечную обработку, в ковш вводят сплавы, содержащие слабоокисляющиеся элементы (Мп, Сг и иногда Si), после чего ковш транспортируют на установку внепечной обработки, где в процессе усредняющей продувки аргоном вводят элементы, обладающие высоким сродством к кислороду (Si, Al, Ti, Са и др.), что
Листопрокатный цех.
Совмещение непрерывной разливки с прокаткой, т.е. прокатка горячего слитка после выхода из УНРС, позволяет исключить операцию нагрева металла перед прокаткой и, тем самым, заметно снизить уровень энергозатрат. Поэтому в течение многих лет ведутся работы по созданию литейнопрокатных агрегатов (ЛПА), объединяющих УНРС и прокатный стан. Основная трудность при этом связана с тем, что скорость движения слитка на высокопроизводительных УНРС со скольжением слитка в кристаллизаторе в несколько раз ниже скорости движения прокатываемой заготовки на прокатных станах. Сочетание УНРС с прокатным станом облегчается при разливке стали на начинающих применяться в последние годы установках без скольжения слитка в кристаллизаторе, обеспечивающих значительно большие скорости разливки, чем традиционные УНРС.
Созданные к настоящему времени ЛПА обычно предусматривают резку отливаемого слитка на отдельные заготовки, которые без охлаждения передаются на прокатный стан и прокатываются с необходимой на этом стане скоростью. Примером может служить ЛПА фирмы "Ньюкор", США. Выплавляемая в электродуговых печах сталь поступает в 125-т ковше на УНРС с изгибом слитка, имеющую радиус кривизны 3 м и отливающую тонкие слябы (толщина 40-50, ширина 900-1350мм) со скоростью 2-6 м/мин. После разгибания и перевода слитка на УНРС в горизонтальное положение его разрезают на куски длиной 42,7 м; далее они проходят через туннельную роликовую печь длиной" 164м, в которой происходит выравнивание температуры сляба. Затем сляб поступает в четырехклетьевой непрерывный широкополосный стан и прокатывается до толщины менее 2,5 мм при скорости выхода полосы из него 460-520 м/мин. После прохождения участка охлаждения полоса поступает на моталку и сматывается в рулон.
При наличии в составе ЛПА одной УНРС загрузка прокатного стана составляет 40 %, после установки второй УНРС она возрастает до 80-85 %.
На заводе "Электросталь" создан и эксплуатируется ЛПА без резки отливаемой заготовки на мерные длины перед прокаткой. На ЛПА получают катанку диаметром 8 мм из хромоалюминиевого сплава, выплавляемого в 1-т индукционной печи. Из разливочного ковша через промежуточный металл попадает в кристаллизатор, после которого слиток проходит тянущее устройство и опорные ролики, два индуктора для подогрева, подающие валки, планетарный стан, летучие ножницы, чистовые клети. Криволинейная УНРС с базовым радиусом 3 м выдает слиток с размерами поперечного сечения 60-80 мм при скорости разливки 0,7-3,5 м/мин. Скорость выхода катанки из прокатного стана -около 1, 7м/с.
уменьшает их угар. В этом случае в момент слива из конвертера последних порций металла делают "отсечку" шлака, препятствуя попаданию в ковш конвертерного шлака, содержащего фосфор, который может переходить в металл, и оксиды железа, которые будут окислять вводимые в металл в процессе внепечной обработки элементы. В ковше для защиты металла от охлаждения и окисления создают шлаковый покров, загружая, например, гранулированный доменный шлак, вермикулит, известь с плавиковым шпатом.
Слив шлака в шлаковый ковш (чашу) ведут через горловину, наклоняя конвертер в противоположную от летки сторону слив через летку недопустим, так как шлак будет растворять футеровку летки. Слив шлака длится 2-3 мин. Общая продолжительность плавки в 100-350т конвертерах составляет 40-50 мин.
Доменное производство.
Основным агрегатом для извлечения железа из железных руд в доменном производстве является доменная печь (рис). По принципу работы она относится к типу шахтных печей, т. е. таких, рабочее пространство которых вытянуто в направлении вертикальной оси. Практикой установлена оптимальная конфигурация внутреннего пространства печи — ее профиля. Горизонтальное сечение доменной печи представляет собой окружность, в вертикальном сечении печь состоит из пяти зон. Верхнюю ее часть, через которую производят загрузку шихтовых материалов, называют колошником. Основной частью печи по объему является шахта, представляющая собой усеченный конус. Самая широкая часть, распар, через заплечики (в форме обратного усеченного конуса) переходит в горн. Современные доменные печи имеют большие размеры. Так, диаметры колошника, распара, горна составляют соответственно: 7—8, 12—16 и 10—14 м. Общая высота внутреннего пространства доменной печи составляет 25-30 м, а с учетом того, что она несколько приподнята на фундаменте и что над колошником установлено загрузочное устройство и газоотводы, верхняя точка ее находится над поверхностью земли на уровне 60—70 м. В верхней части горна имеется большое число расположенных равномерно по окружности фурменных отверстий, через которые в печь подают воздух. В нижней части горна имеется несколько (2—4) отверстий, предназначенных для выпуска чугуна и шлака — чугунных и шлаковых леток. Внутренняя часть печи выложена огнеупорным кирпичом, сохранность которого в течение нескольких лет эксплуатации обеспечивается системой охлаждения.
Сущность
процессов, протекающих в доменной печи.
Сущность доменного процесса состоит в том, что восстанавливается основное количество железа, а затем, при более высоких температурах, в нижней части горн происходит разделение на слон расплавившихся чугуна и шлака вследствие их различных плотностей (плотность чугуна примерно в 2,5 раза больше плотности шлака). В любой момент времени вся доменная печь заполнена шихтовыми материалами — от горна до колошника. Через Фурменные отверстия, под давлением подают воздух, нагретый до 1000-1200 °С. Попадая в слой кокса, находящегося в горне, воздух быстро расходуется на его сгорание. На расстоянии ~2 м от стенки горна газ уже не содержит кислорода. Поскольку горение кокса в доменной печи происходит при недостатке воздуха, то конечным продуктом сгорания углерода является не С02, а СО. Образующиеся в горне печи продукты сгорания (содержащие СО и N2) с температурой меньше или равно 2000 °С направляются вверх. Нагревая шихту, газ охлаждается и выходит из печи через колошник (поэтому газ называют колошниковым) с температурой 200—300 °С. При движении через шихту газ одновременно с теплообменными участвует в восстановительных процессах, в результате чего часть монооксида углерода СО превращается в диоксид углерода С02. Доменный процесс относится к типу противоточных — навстречу потоку поднимающегося газа опускается столб шихтовых материалов. Опускание шихты происходит под действием ее веса, а условием ее движения является освобождение пространства в нижней части доменной печи в результате сгорания кокса и плавления рудного материала и флюса. Периодически, через несколько минут в доменную печь через колошник загружают очередную порцию шихты.
Сразу после попадания в печь шихта начинает нагреваться и по мере непрерывного опускания последовательно идут следующие процессы: испарение влаги шихты, восстановление оксидов железа и некоторых других элементов, диссоциация карбонатов. Вследствие специфических условий плавки (наличия в печи восстановительной газовой атмосферы и сильного восстановителя — кокса) конечным продуктом переработки руд в доменных печах является не чистое железо, а чугун — железоуглеродистый сплав, содержащий 91—94 % Fe; 3,5—4,5 % С и 1—5 % других элементов.
На уровне нижней части шахты или в заплечиках при температурах > 1200 °С начинается образование первых порций расплавленных чугуна и шлака. Последний образуется из трех частей: пустой породы рудного материала, флюса и золы кокса. Расплавленные чугун и шлак в виде капелек, струй стекают вниз и накапливаются в горне, образуя два слоя: нижний — чугун и верхний — шлак. В результате процесса шлакообразования происходит расплавление пустой породы рудного материала, золы кокса и флюса, что способствует отделению их от восстановленного железа и облегчает удаление из доменной печи. Шлак является одним из основных регуляторов химического состава чугуна. В зависимости от состава шлака облегчается или затрудняется переход в чугун тех или иных элементов. Типичный состав доменного шлака, следующий, %: СаО 35—45; 5Юг 36—38; АЬОз 7—15; MgO 4—10; MgO 0,5—1,0; FeO 0,4—0,8; Капельки чугуна, проходя через слой шлака в горне, освобождаются от большой части серы, чугун и шлак приобретает окончательный химический состав. Таким образом, одна из характерных особенностей доменного процесса заключается в том, что формирование химического состава чугуна происходит по мере движения вниз твердой шихты и расплавленных масс металла и шлака Слой чугуна в горне, сколько бы он там ни находился, не «меняет своего химического состава. Со временем количество чугуна и шлака в горне увеличивается. Когда верхний уровень шлака приближается к горизонту фурм, требуется произвести выпуск чугуна и шлака из печи. С этой целью открывают чугунную, и шлаковую летки. После выпуска накопившихся продуктов плавки, летки вновь закрывают дующий выпуск чугуна и шлака производят в зависимости от производительности доменной печи — через 1-образом периодичность выпусков связана не с необходимостью получения заданного химического состава чугуна образовавшийся чугун всегда готов к выпуску, а определяется существующей технологией обслуживания горна, включено, что в случае разработки стойкой чугунной летки, не разрушающейся в течение длительного времени, чугун доменной печи будут выпускать непрерывно. По описанной схеме, когда процесс плавки не прерывается ни на мгновение, доменная печь работает в течение нескольких лет.
Общая схема доменного производства: 1-доменная печь; воздухонагреватели; 4-бункерная эстакада; 3- циклон;
Чугун в специальных изложницах и миксерах направляется кислородно-конвертерный цех для получения стали.