5. Шлаковый режим

Параметры шлакового режима – состав, вязкость, количество шлака и скорость его формирования оказывают сильное влияние на качество металла, выход годной стали, стойкость футеровки и ряд технологических особенностей продувки.

Основные источники шлакообразования: известь, загружаемая в конвертер, другие шлакообразуюшие (боксит, железная руда, плавиковый шпат), продукты окисления составляющих чугуна и лома, а также окислы растворяющейся футеровки.

Шлаковый режим должен, прежде всего, обеспечить удаление вредных примесей в процессе продувки и защитить футеровку от разрушения. Износ футеровки существенно увеличивается при чрезмерной жидкоподвижности шлака и повышенном содержании в нем SiO₂иFeO.

Увеличение количества шлака способствует появлению выбросов и потерь железа со сливаемым шлаком.

В связи с кратковременностью продувки чрезвычайно важно обеспечить как можно более ранее формирование шлака. В противном случае из-за недостаточного времени контакта металла со шлаком не успевают завершиться дефосфорация и десульфурация, кроме того, при продувке без шлака увеличивается вынос капель металла с отходящими газами и образование настылей металла на фурме.

Формирование основного шлака сводится к растворению загружаемой в конвертер кусковой извести в образующейся с первых секунд продувки жидкой шлаковой фазе – продуктах окисления составляющих чугуна (SiO₂,MnO.FeO). Температура плавления извести (СаО) ~ 2570^оС, поэтому для ее растворения необходимо взаимодействие последней с окислами шлаковой фазы с образованием легкоплавких химических соединений, которые расплавлялись бы при текущих температурах конвертерной ванны. Наиболее эффективны добавки в шлак плавикого шпата и окислов железа. Поэтому в начале продувки фурму поддерживают в повышенном положении для обеспечения высокой концентрации окислов железа в шлаковом покрове. Для этой цели осуществляют присадки железной руды, агломерата и т.д.

Сразу после начала продувки в конвертер вводят первую порцию шлакообразующих примерно 50–70 % их общего количества. В эту порцию входит известь и плавиковый шпат, иногда и другие добавки. Оставшуюся часть шлакообразующих вводят несколькими порциями, что позволяет избежать излишнее переохлаждение ванны и возможное слипание кусков извести и замедления шлакообразования. Иногда для ускорения шлакообразования часть извести загружают в конвертер перед заливкой чугуна.

Общий расход извести составляет 5–8 % от массы плавки, его определяют расчетом в зависимости от требуемой основности шлака.

Характер поведения основных составляющих шлака по ходу плавки иллюстрируют данные рис. 8.2-7, б. В результате растворения извести содержание CaOв шлаке возрастает, а содержаниеSiO₂,MnOиFeOснижается. Заметно уменьшается содержаниеFeOв период наиболее интенсивного окисления углерода (середина продувки), когда сильное развитие получает реакция окисления углерода за счет окислов железа шлака. В конце продувки, когда углерода в металле мало, начинает окисляться железо и содержаниеFeOв шлаках возрастает, причем тем значительнее, чем до более низкого содержания углерода в металле ведут продувку.

Количество образующегося шлака равно 10–17 % от массы стали.

При переработке чугунов с повышенным содержанием фосфора работают с двумя шлаками, т.е. промежуточным сливом шлака в котором содержится повышенное содержание окислов P₂O₅. Предварительное раскисление кислородно-конвертерной стали производят осаждающим методом в ковше во время выпуска. Раскислители (ферромарганец, силикомарганец, ферросилиций, алюминий) подают под струю металла в определенной последовательности по мере наполнения разливочного ковша.

Отходящие из конвертера газы представляют собой продукты окисления углерода и содержат в среднем около 85 % СО, 10 % CO₂и 5 %N₂; их температура составляет 1450–1650^оС в отходящих газах содержится большое количество мелкодисперсной пыли (10–20 кг на 1 т стали).

Существует две системы отвода конвертерных газов без дожигания и с дожиганием СО. Первая схема более экономична, вторая – более безопасна. В соответствии с санитарными нормами не допускается выброс в атмосферу газов, содержащих более 0,1 г/м³. В связи с этим все кислородные конвертеры оборудуют системой очистки конвертерных газов. В нашей стране используют системы мокрого улавливания пыли.