Бессемеровский способ производства стали был предложен в Англии в 1856 г. английским инженером Генри Бессемером. Это способ передела жидкого чугуна в сталь путем продувки его воздухом без подведения тепла.
Конвертер имел форму ковша, способного поворачиваться вокруг горизонтальной оси (рис. 2.5, а). Его корпус сварен из листовой стали, внутри он футерован кислыми огнеупорными материалами. В нижней части конвертера имеются фурмы для пропуска воздушного дутья (рис. 2.5, б).
Продуваемый снизу воздух, проходя через расплавленный чугун, окисляет углерод и другие примеси. Поддержание необходимой для плавки температуры обеспечивается выделением большого количества тепла при окислении углерода, кремния и марганца. Дополнительного нагрева в конвертере нет.
Схема работы конвертера представлена на рис. 2.6. В конвертер, повернутый горизонтально, заливают жидкий расплавленный чугун (рис. 2.6, а), через фурмы пускают воздушное дутье и затем конвертер устанавливают в вертикальное положение (рис. 2.6, б). После завершения передела чугуна в сталь конвертер наклоняют, прекращают воздушное дутьё, и выливают готовую сталь (рис. 2.6, в).
Масса плавки составляет 15-40 т, время плавки – 12-15 мин.
При бессемеровском способе производства из стали не могут быть удалены фосфор и сера, поэтому сталь получается не достаточно качественной. Для передела чугуна в сталь в бессемеровских конвертерах применялся чугун, свободный от серы и фосфора.
Томасовский способ производства стали. Этот способ качественной плавки был разработан в Англии в 1878 г. английским инженером Сиднием Джилкристом Томасом. Метод позволял из чугунов, содержащих большое количество серы и фосфора получить сталь хорошего качества.
Конвертеры Бессемера. и Томаса конструктивно мало отличаются друг от друга. Однако конвертер Томаса имеет основную футеровку из доломита и, кроме того, в процессе плавки в чугун добавляли известь. Это позволило удалить из металла фосфор и серу и получить сталь хорошего качества. Конвертер Томаса больше по размерам, чем конвертер Бессемера. Вместимость его до 70 т. Продолжительность плавки– 20-30 мин.
Предложенные Генри Бессемером и Синди Томасом конвертерные способы производства стали быстрые и эффективные. Однако при продувке воздухом металл насыщался азотом, содержащемся в воздухе. Это повышало хрупкость стали, ее склонность к старению. Выплавляемая сталь содержала вредные примеси серу и фосфор и др. Кроме того перерабатывать железный лом указанными конвертерными способами было нельзя.
Кислородно-конвертерный способ (рис. 2.7- 2.9 и В.24 - В.25) представляет собой усовершенствованный конвертерный способ производства стали.
Идея использования чистого кислорода для продувки чугуна высказывалась еще в ХIХ веке, однако дешевых способов промышленного получения чистого кислорода в то время не было.
В 1936 году советским инженером Н.И.Мозговым впервые был использован кислород для продувки чугуна в конвертере, однако промышленное применение этот метод нашел в Австрии лишь в 1952 г. на заводах в Линце и Донавице. В СССР кислородный конвертер впервые был введен в эксплуатацию в 1956 г на Днепропетровском металлургическом заводе им. Петровского.
Работа кислородного конвертера принципиально не отличается от работы конвертера Бессемера (рис. 2.5), однако, в кислородном конвертере продувку осуществляют чистым кислородом через опускающуюся сверху водоохлаждаемую фурму (трубу) (рис. 2.7 – 2.8).
В конвертерах с продувкой кислородом футеровка основная из хромомагнезита, что позволяет выплавлять качественные стали. На рис. В.26 представлен монтаж огнеупорной футеровки кислородного конвертера, а на рис. В.27 представлен процесс и современное роботизированное оборудование для ремонта огнеупорной футеровки.
Поддержание необходимой температуры обеспечивается выделением большого количества тепла при окислении углерода, кремния и марганца. Кислород продолжает поступать до тех пор пока содержание углерода не снизится до 2%. Реакции окисления, проходящие в конвертере, дают столько тепла, что становиться возможным расплавление металлолома.
Конвертеры с кислородным дутьем представлены на рис. 2.9. В некоторых случаях, металлический кожух конвертера защищают листами жаропрочной стали от попадания брызг расплавленного метала (рис. 2.9, б).
Кислородно-конвертерный способ по сравнению с Бессемеровским и Томасовским способами имеет более высокую производительность до 400-500 т в час
Кроме того, в кислородных конвертерах можно перерабатывать железный лом.
