6.1 Конвертерные процессы с донным воздушным дутьем
Первым способом массового производства жидкой стали был бессемеровский процесс, предложенный и разработанный англичанином Г.Бессемером в 1856 – 1860 гг.; несколько позже - в 1878 г. – С.Томасом был разработан схожий процесс в конвертере с основной футеровкой.
Сущность конвертерных процессов на воздушном дутье заключается в том, что залитый в плавильный агрегат (конвертер) чугун продувают снизу воздухом; кислород воздуха окисляет примеси чугуна, в результате чего он превращается в сталь; при томасовском процессе, кроме того, в основной шлак удаляются фосфор и сера. Тепло, выделяющееся при окислении, обеспечивает нагрев стали до температуры выпуска (~ 1600оС).
6.1.1 Плавка в бессемеровском конвертере
В конвертер заливают бессемеровский чугун (0,7 – 1,25 % Si; 0,5 – 0,8 % Mn; 3,8 -4,4 % C; <0,065 P; <0,06% S) при температуре 1250 – 1300 оС и продувают его воздухом в течение 10 -15 мин. За время продувки окисляется углерод, кремний и марганец чугуна и из образующихся окислов формируется кислый шлак. После того, как углерод окислится до заданного содержания, продувку заканчивают, металл через горловину конвертера сливают в ковш, одновременно раскисляя его путем добавки в ковш раскислителей.
Общая длительность плавки составляет 20 -30 мин; поскольку шлак кислый, при плавке не удаляется сера и фосфор.
6.1.2 Плавка в томасовском конвертере
В конвертер для образования основного шлака загружают известь (12 – 18 % от массы металла), заливают томасовский чугун (0,2 – 0,6 % Si; 0,8 – 1,3 % Mn; 2,8 – 3,3 % C; 1,6 – 2,0 % P; <0,08 % S) имеющий температуру 1180 – 1250 оС, и ведут продувку воздухом в течение 16 – 22 мин. За это время окисляется углерод, кремний и марганец; из продуктов окисления составляющих чугуна и СаО извести формируется основной шлак и в конце продувки в этот шлак частично удаляются фосфор и сера.
Продувку заканчивают, когда содержание фосфора в металле снизится до 0,05 – 0,07 %, после чего металл выпускают в ковш, куда вводят раскислители.
Общая длительность плавки составляет 25 -40 мин.
6.2 Кислородно-конвертерные процессы
Кислородно-конвертерным процессом в нашей стране обычно называют процесс выплавки стали из жидкого чугуна и добавления лома в конвертере с основной футеровкой и с продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму; за рубежом его называют процессом ЛД.
В промышленном масштабе кислородно-конвертерный процесс был впервые осуществлен в 1952 -1953 гг. в Австрии на заводах в г. Линце и Донавице. За короткий срок кислородно-конвертерный процесс получил широкое распространение во всех странах.
Быстрое развитие кислородно-конвертерного процесса объясняется тем, что он, как и прочие конвертерные процессы, обладает рядом преимуществ по сравнению с мартеновским и электросталеплавильным процессами. Основные:
а) более высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата;
б) более низкие капитальные затраты, т.е. затраты на сооружение цеха, что объясняется простотой устройства конвертера и возможностью установки в цехе меньшего числа плавильных агрегатов;
в) меньше расходы по переделу, в число которых входит стоимость электроэнергии, топлива, огнеупоров, сменного оборудования, зарплаты и др.;
г) процесс более удобен для автоматизации управления ходом плавки;
д) благодаря четкому ритму выпуска плавок работа конвертеров легко сочетается с непрерывной разливкой.
Благодаря продувке чистым кислородом сталь содержит 0,002 – 0,005 % азота, т.е. не больше, чем мартеновская. Тепла, которое выделяется при окислении составляющих чугуна, с избытком хватает для нагрева стали до температуры выпуска. Имеющийся всегда избыток тепла позволяет перерабатывать в конвертере значительное количество лома, что обеспечивает снижение стоимости стали, так как стальной лом дешевле жидкого чугуна.
