ПРОИЗВОДСТ ВО СТАЛИ В КИСЛОРОДНЫ
Х
КОНВЕРТОРАХ
Выполнили: студенты 2го курса, группы БП-СДМ-17П
Афанасьев А.С. Григорьев Б.Т.
ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТОРАХ
Конвертерное производство получение стали в сталеплавильных агрегатах-
конвертерах путём продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит благодаря окислению кислородом содержащихся в чугуне примесей (кремния, марганца, углерода и др.) и последующему удалению их из расплава. Выделяющееся в процессе окисления тепло повышает температуру расплава до
необходимой для расплавления стали, то есть конвертер не требует топлива для работы.
На начало XXI века более 60 %
Разновидности
Конвертерный способ включает несколько разновидностей
конвертерные процессы с донным воздушным дутьем (бессемеровский и томасовский процессы);
кислородно-конвертерный процесс с продувкой кислородом сверху и снизу.
Бессемеровский и томасовский процессы отличаются составом футеровки конвертора.
Бессемеровский
конвертер
Бессемеровский процесс (кислая футеровка конвертора) разработан англи-чанином Г. Бессемером в 1856-1869гг. и позволяет перерабатывать чугун с низ-ким содержанием фосфора и серы и достаточным количеством кремния. Плавка в бессемеровском конвертере проводится следующим образом. В конвертер заливают бессемеровский чугун (0,7- 1,25%Si; <0,06%P; <0,06%S) при температуре 1250 – 1300 °C и продувают его воздухом. За время продувки окисляются углерод, кремний и марганец чугуна и из образующихся оксидов формируется кислый шлак. После того, как углерод окислился до заданного со-держания, продувку заканчивают. Металл сливают через горловину в ковш,
Устройство
Бессемеровского
конвертера
Томасовский конвертер
Томасовский процесс (основная футеровка конвертера) был предложен С.Томасом в 1878 г. для переработки чугуна с высоким содержанием фосфора. Течение томасовского процесса определяется прежде всего химическим составом томасовского чугуна, богатого фосфором.
Томасовский конвертер имеет такую же конструкцию, как и бессемеровский, но несколько больше по размерам. Коренное различие между конвертерами состоит в футеровке. Основная футеровка томасовского конвертера (из
«намертво» обожжённого доломита) даёт возможность загружать в него известь (12—15 % от массы
Рассмотренным процессам присущ большой недостаток – повышенное содержание азота в стали, вызванное тем, что азот воздушного дутья раство- ряется в металле. По этой причине бессемеровская и томасовская сталь обладают повышенной хрупкостью и склонностью к старению. Для получения стали с пониженным содержанием азота были разработаны способы продувки снизу парокислородной смесью, смесью кислорода и углекислого газа, а также продувка дутьём, обогащенным кислородом.
Однако бессемеровский и томасовский процессы и их разновидности были вытеснены кислородно-конвертерными процессами с верхней и нижней подачей дутья.
Кислородный конвертор
Конвертер имеет грушевидную форму с концентрической горловиной. Это обеспечивает лучшие условия для ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих материалов. Кожух конвертера выполняют сварным из стальных листов толщиной от 20 до 100 мм. В центральной части конвертера крепят цапфы, соединяющиеся с устройством для наклона. Механизм поворота конвертера состоит из системы передач, связывающих цапфы с приводом. Конвертер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360осо скоростью от 0,01 до 2 об/мин. Для большегрузных конвертеров емкостью от 200 т применяют двухсторонний привод, например, четыре двигателя по два на каждую цапфу
Шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса
жидкий передельный чугун;
металлолом;
шлакообразующие (известь, полевой шпат, железная руда,
Перед плавкой конвертер наклоняют, загружают через горловину металлолом (скрап) и заливают чугун при температуре 1250 – После этого конвертер поворачивают в вертикальное положение,
водоохлаждаемую фурму и через нее подают кислород. Одновременно началом продувки в конвертер загружают известь, бокситы, руду для образования жидкоподвижного шлака. Кислород прони металл, вызывает его циркуляцию и перемешивание со шлаком
В зоне контакта кислородной струи с чугуном интенсивно о железо, так как концентрация его выше, чем примесей.
оксид железа растворяется в шлаке и металле, обогащая металл кислородом. Растворенный в металле кислород, окисляет кремний, марганец, углерод и содержание их в металле понижается. При происходит разогрев ванны металла теплотой, выделяющийся окислении примесей. Благодаря присутствию шлаков с большим содержанием CaO и FeO происходит удаление из металла фосфора начале продувки ванны кислородом, когда температура ее еще высока. В чугунах, перерабатываемых в кислородных конвертерах, должно быть более 0,15%P. При повышенном содержании фосфора удаления необходимо сливать шлак и наводить новый. Удаление металла в шлак проходит в течении всей плавки. Однако для сталь в кислородных конвертерах применяют чугун с содержа- 0,07%S.
Подачу кислорода заканчивают, когда содержание углерода в металле соответствует заданному. После этого конвертер наклоняют, выпуская сталь в ковш через летку и одновременно вводят в ковш раскислители и легирующие добавки. В ковш сливают также небольшое количество шлака, ко-торый предохраняет металл в ковше от быстрого охлаждения. Оставшейся шлак сливают через горловину в шлаковую чашу.
Общая длительность плавки в конвертерах емкостью 50 – 350 тонн соста-вляет 30 – 50 минут. Конвертерный процесс с донной продувкой кислородом. Конвертеры для донной кислородной продувки имеют отъёмное днище, а в остальном схожи с конвертерами, применяемыми при верхней продувке кислородом. Емкость этих конвертеров составляет 30 – 250 тонн.
В зависимости от емкости в днище устанавливают определенное количество фурм. Каждая фурма состоит из двух концентрически расположенных труб. По средней трубе подают кислород, а внешняя труба образует кольцевой зазор, через который подается защитная среда, состоящая из газообразных или жидких углеводородов. При донной продувке у фурм в результате окисления здесь примесей чугуна образуются зоны высоких температур и футеровка днища по этой причине разрушается в течение нескольких минут. Образующаяся кольцевая оболочка предотвращает контакт кислорода с чугуном у фурм, перемещая зону интенсивного окисления примесей чугуна и тепловыделения от фурм в объем ванны. Кроме того, при контакте с жидким металлом углеводороды разлагаются, что сопровождается поглощением тепла и обеспечивает охлаждение околофурменной зоны.