Технология выплавки стали в кислородном конвертере

Конструкция кислородного конвертера с верхней продувкой

Кислородный конвертер имеет грушевидную форму с концентрический горловиной, что обеспечивает лучшие условия для ввода в полость конвертера кислородной формы, ответа газов, заливки чугуна и завалки лома из шлакообразующих материалов. Кожух конвертера выполняют сварным из стальных листов от 20 до 100 мм, в центральной части конвертера крепят цапфысоеденяющиеся с устройством для наклона. Механизм поворота конвертера состоит из системы передач связывающихцапфы с приводом. Конвейер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360⁰С со скоростью до 2х оборотов в минуту. Для большегрузных конвертеров, емкостью свыше 200 тон, применяют двусторонний привод: 4 двигателя по 2 на каждую цапфу. В шлемной части конвертера находится ледка для выпуска стали (ниже горловины). Выпуск стали через ледку исключает возможность попадания шлака в металл. Ледка закрывается огнеупорной глиной замешенной на воде.

Технологическая схема производства стали в кислородном конвертере, с верху продувной

Процесс производства стали в кислородном конвертере состоит из следующих основных периодов: загрузка металлолома, заливка чугуна, продувка кислородом, загрузка шлакообразующих, слив стали и шлака.

Загрузка конвертера начинается с завалки стального лома. Лом загружают в наклоненный конвертер через горловину при помощи завалочный машин лоткового типа, затем с помощью заливочного крана заливают жидкий чугун и конвейер устанавливают в вертикальное положение, после этого вводят фурму, через горловину, и осуществляют подачу кислорода с чистотой не менее 99.5%. Одновременно с начала продувки загружают первую порцию шлакообразующих и железной руды (40-60% от общего количества) остальную часть сыпучих материалов подают в конвертер в процессе продувки одной или несколькими порциями.

Правильно организованный режим продувки (это положение формы от поверхности ванны) и давление кислорода обеспечивает хорошую циркуляцию металла и его перемешивание со шлаком. Обычно высота фурмы от поверхности ванны поддерживается в приделах 1-3 метра, а давление кислорода = 0.9-1.4 МПа.

Окисление примеси

Окисление всех примесей чугуна начинается с самого начала продувки, при этом наиболее интенсивно в начале продувки окисляется кремний и марганец, это объясняется высоким сродством этих элементов к кислороду при относительно низких температурах 1400-1450⁰С и менее. Окисление углерода в кислородно-конвертерном процессе имеет важное значение, так как оно влияет на температурный режим плавки, процесс шлакообразования и рафинирование металла от фосфора, серы, газов и неметаллических включений. С первых минут продувки одновременно с окислением углерода начинается процесс дефосфорации.

По достижению заданного содержания углерода дутье отключают, фурмы поднимают, конвертер наклоняют и металл через ледку выливают в ковш. Полученный металл содержит повышенной содержание кислорода, по этому заключительная операция плавки является раскисление металла, которое проводят в сталеразливочном ковше. Для этой цели одновременно со сливом стали по специальному поворотному желебу в ковше подают распилили ели и легирующие добавки. Шлак из конвертера сливают через горловину в шлаковый ковш установленный на шлаковое под конвертером.

Течение кислородно-конвертерного обуславливается температурным режимом и регулируется изменением количества дутья и введением в конвертер охладителей - железной руды, металлолома и известняка. Температура металла на выпуске из конвертера составляет не многим выше 1600⁰С. Во время продувки в конвертере образуется значительное количество отходящих газов. Для использования тепла этих газов и их очистки от пыли за каждым конвертером оборудованы соотвественно: котел утелизатор и установка для очистки газов.

Кислородном-конвертерный процесс с донной продувной

В средине 60х годов прошлого века экспериментами по вдуванию струи кислорода окруженной слоем углеводородов доказали возможность осуществления продувки через днище без разрушения огнеупорв. В настоящее время во всем мире работают несколько десятков конвертеров с донной продувкойссадкой до 250 тон. Основное отличие конвертеров с донной продувкой от конвертеров с верхним дутьем заключается в том, что они имеют меньший удельный объем: это объем приходящийся на тонну продуваемого чугуна. В днище устанавливают от 7 до 21 фарм в зависимость от емкости фурм. Размещение фурм в днище может быть отличным, обычно их располагают в одной половине днища, так чтобы при наклоне конвертера они были выше уровня жидкого металла. Перед установкой в конвертеры в вертикальное положение через фурмы пускается дутье.

Преимущество донной продувки. В условиях донной продувки улучшается условие перемешивания ванн, увеличивается поверхность для зараждения металла и выделения пузырьков СО, таким образом скорость обезуглероживания в донной продувки выше по сравнению с верхней. В данном случае не представляет затруднение получение металла с содержание углерода менее 0.05%. Условия удаления серы приборной продувки более благоприятна чем при верхней. Это связано с меньшей окисленностью шлака и увеличением поверхности контакта газ-металл. Преимуществом донной продувки является также повышение выхода годного металла на 1-2%, сокращение длительности продувки, ускорение плавления лома. Использование конвертеров с донной продувкой позволяет значительно экономить капитальные затраты на реконструкцию, так при замене мартеновских печей на конвертера данного типа, значительные реконструкции зданий мартеновского цеха не требуется.

Конвертерный процесс с комбинированной продувкой

Тщательный анализирую недостатков и преимуществ способов выплавки стали в конвертерах с верхней и нижней продувкой привел к созданию конвертерного процесса с комбинированной продувкой кислородом. Смысл процесса заключается в том, что металл продувается сверху кислородом и с низу кислородом в защитной рубашке или нейтральным газов (агроном, азотом).

Преимущество этой технологии: повышение выхода годного, увеличение доли лома, снижение расхода ферросплавов на раскисление, уменьшение расхода кислорода на дутье, повышение качества стали за счёт снижения содержания газов и неметаллических включений при продувки инертным газом (аргон, азот) в конце операции.