8. Кислородно-конвертерные процессы с комбинированной продувкой

Комбинированная продувка в кислородных конвертерах получила широкое распространение, что связано возможностью в рамках одной технологии реализовать основные преимущества как верхней, так и донной продувки. Основным сохраняемым преимуществом верхней продувки является ранее формирование основного шлака; основным достоинством донной продувки − интенсивное перемешивание ванны и получения совместного положительного эффекта.

Нашли применение многие разновидности комбинированной продувки, которые помимо подачи кислорода через фурму сверху включают следующие варианты подачи газов через днище (снизу):

• нейтральных газов (Ar, N₂) и реже СО₂ через пористые огнеупорные блоки, устанавливаемые в днище;

• нейтральных газов через одиночные фурмы, кольцевые щели, трубки;

• кислорода, иногда совместно с СО₂, через донные фурмы в кольцевой защитной оболочке из углеводородов;

• кислорода с нейтральными газами в кольцевой оболочке из нейтральных газов;

• воздуха в кольцевой защитной оболочке из нейтральных газов через донные фурмы;

• кислорода с порошкообразной известью в кольцевой защитной оболочке через донные фурмы.

Плавка в конвертерах с комбинированной продувкой состоит из тех же периодов в той же последовательности, что и при продувке сверху.

Наиболее широкое применение получила продувка кислородом сверху и нейтральным газом (Ar, N₂) снизу, которые подают либо через одиночные фурмы (от 4 до 10 штук) или многоканальные огнеупорные блоки. Один из вариантов подвода инертных газов к фурмам в днище (рис. 8.2 -8).

Рекомендуется следующий режим подачи нейтральных газов через днище:

• во время завалки лома и заливки чугуна подавать азот с интенсивностью 0,015−0,05 м³/(т∙мин);

• в первый период плавки расход азота составляет 0,02−0,15 м³/(т∙мин);

• в середине плавки расход азота снижается до 0,02−0,06 м³/(т∙мин);

в конце плавки расход азота снова увеличивается и достигает 0,2−0,3 м³/(т∙мин), а за 2−4 мин до окончания продувки азот заменяют аргоном. После окончания продувки кислородом желательно в течение 2−3 мин продолжать

• продувку металла аргоном для дополнительного удаления в шлак фосфора и серы.

По ходу продувки могут производить переключения с одного газа на другой, изменять расход газа, что позволяет регулировать процессы шлакообразования и окисления углерода.

Рис. 8.2‑8. Схема подвода инертных газов к фурмам в днище:

1 − кольцевой трубчатый коллектор; 2 − фурма (канал): 3 − корпус днища: 4 − трубопровод подвода газа от цапфы: 5 − футеровка

Таким образом, комбинированная продувка с подачей инертных газов через дно по сравнению с продувкой кислородом сверху обеспечивает:

• уменьшение вспенивания ванны и продувку без выбросов;

• снижение окисленности шлака и металла в течение всей продувки;

• увеличение выхода годного в связи с уменьшением потерь железа со шлаком в виде оксидов;

• уменьшение количества окисливающегося марганца в металле;

• более полную дефосфорацию и десульфурацию стали, что позволяет снизить общее количество шлака и расход шлакообразования.

Вопросы для самопроверки

1. В чем суть кислородно-конвертерного процесса?

2. Какие преимущества у кислородно-конвертерного чугуна по сравнению с бессемеровским и томасовскими вариантами?

3. Каковы источники тепла в конвертерных процессах?

4. Зачем конвертеры устанавливают на цапфах, обеспечивающих поворот до 360^о?

5. Какие параметры конвертера обеспечивают продувку без выбросов?

6. С какой целью в кислородном конвертере выполняют горловину симметричной?

7. Каким воздействиям подвергается футеровка конвертера?

8. Какие мероприятия используют в конвертере для обеспечения повышения стойкости футеровки?

9. Из каких материалов выполняют футеровку?

10. С помощью какого устройства подают кислород в конвертер?

11. Какой элемент в фурме является определяющим для организации продувки металла кислородом?

12. Из каких периодов состоит плавка в кислородном конвертере?

13. Каков порядок загрузки металлошихты и шлакообразующих в конвертер?

14. Как влияют положение кислородной фурмы на условия продувки в конвертере?

15. Куда удаляются примеси из металла в конвертере при плавке?

16. Какие зоны можно выделить в расплаве при продувке кислородом в конвертере?

17. Что является признаком окончания плавки в конвертере?

18. Как удаляют продукты плавки из конвертера?

19. Почему нежелательно попадание шлака из конвертера в разливочный ковш?

20. Какие методы используют для отсечки конвертерного шлака, не допуская его попадания в разливочный ковш?

21. Чем определяется режим дутья кислорода в конвертере?

22. Почему при продувке ванны конвертера в нем возникают циркуляционные потоки?

23. Какую роль в организации циркуляции расплава и перемешивания ванны играют пузырьки СО, образующиеся в процессе реакции обезуглероживания?

24. Какую роль играет циркуляция на протекание процесса плавления и рафинирования металла в кислородном конвертере?

25. Почему регулируют интенсивность продувки кислородом?

26. C помощью какого устройства осуществляют ввод кислорода из фурмы в металл?

27. C какой целью сопла в головке фурмы располагают под углом?

28. Каким образом регулируют окисленность шлака в конвертере?

29. Каков механизм окисления примесей и железа при кислородной плавке?

30. Как окисляется кремний в процессе плавки и зачем нужно ранее формирование основности шлака в конвертере?

31. Каков механизм окисления марганца кислородном конвертере и почему возможно восстановление марганца из шлака в металл?

32. Какую роль играет реакция окисления углерода в процессе кислородной плавки?

33. Почему реакция окисления углерода имеет экстремальный характер и к чему это может привести?

34. Как и при каких условиях осуществляется удаление фосфора из металла в шлак?

35. Почему в кислородном конвертере удаление серы затруднено и где ее лучше удалять из металла?

36. Каковы источники шлакообразования в конвертере?

37. какую роль выполняет шлак при плавке металла?

38. Почему нежелательно иметь при плавке большое количество шлака?

39. Как обеспечивается быстрое формирование основного шлака в конвертере?

40. Почему не допускают попадание окисленного конвертерного шлака в ковш при использовании внепечных методов доводки стали?

41. Каков состав и температура выходящих газов?

42. Какие варианты отвода конвертерных газов используют в современных цехах?

43. От чего зависит производительность конвертера и каким образом можно определить его производительность?

44. Почему желательно увеличивать долю лома в металлозавалке конвертера и чем она ограничивается?

45. Каковы особенности конвертеров с донной продувкой кислородом?

46. Чем отличается технология продувки кислородом снизу от верхней?

47. Какие компоненты могут продувать через днище вместе с кислородом?

48. Какие недостатки присущи варианту продувки кислородом через днище?

49. В чем преимущества комбинированной продувки в кислородных конвертерах?

50. Какие разновидности комбинированной продувки получили распространение?

51. Какие зажимы подачи нейтральных газов через днище используют в практике?

52. Почему при комбинированной продувке снижается окисленность шлака и увеличивается выход годного?

47