Производство стали в кислородных конверторах.

Кислородно-конверторный процесс - это выплавка стали из жидкого чугуна в конверторе с основной футеровкой и продувкой кислородом через водоохлаждаемую фурму.

Кислородный конвертор - это сосуд грушевидной формы из стального листа, футерованный основным кирпичом. Вместимость конвертора 130…350 т жидкого чугуна. В процессе работы конвертор может поворачиваться на цапфах вокруг горизонтальной оси на 360° для завалки скрапа, заливки чугуна, слива стали и шлака.

Шихтовыми материалами кислородно-конверторного процесса являются жидкий передельный чугун, стальной лом (не более 30 %), известь для наведения шлака, железная руда, а также боксит (Al₂O₃), плавиковый шпат (CaF₂), которые применяют для разжижения шлака.

Технология плавки. Перед плавкой конвертор наклоняют, через горловину с помощью завалочных машин загружают скрап (рис. 1,а), заливают чугун при температуре 1250…1400 ⁰С (рис. 1,б). После этого конвертор поворачивают в вертикальное рабочее положение (рис. 1,в), внутрь его вводят водоохлаждаемую фурму и через нее подают кислород под давлением 0,9…1,4 МПа. Одновременно с началом продувки в конвертер загружают известь, боксит, железную руду. Струи кислорода проникают в металл, вызывают его циркуляцию в конверторе и перемешивание со шлаком. Благодаря интенсивному окислению примесей чугуна при взаимодействии с кислородом в зоне под фурмой развивается температура до 2400 ⁰С.

Рис. 1. Последовательность технологических операций

при выплавке в кислородных конвертерах

В зоне контакта кислородной струи с чугуном в первую очередь окисляется железо, так как его концентрация во много раз выше, чем примесей. Образующийся оксид железа растворяется в шлаке и металле, обогащая металл кислородом. Кислород, растворенный в металле, окисляет кремний, марганец, углерод в металле, и содержание их понижается. При этом происходит разогрев ванны металла теплотой, выделяющейся при окислении примесей, поддержание его в жидком состоянии.

В кислородном конверторе благодаря присутствию шлаков с большим содержанием СаО и FеО, перемешиванию металла и шлака создаются условия для удаления из металла фосфора в начале продувки ванны кислородом, когда ее температура еще не высока. В чугунах, перерабатываемых в конверторах, не должно быть более 0,015 % P. При повышенном (до 0,3 %) содержании фосфора для его удаления необходимо сливать шлак и наводить новый, что снижает производительность конвертора. Удаление серы из металла в шлак протекает в течение всей плавки. Однако высокое содержание в шлаке FеО (до 7 - 20 %) затрудняет удаление серы из металла. Поэтому для передела в сталь в кислородных конверторах применяют чугун с содержанием до 0,07 % S.

Подачу кислорода заканчивают, когда содержание углерода в металле соответствует заданному. После этого конвертор поворачивают и выпускают сталь в ковш (рис. 1,г).

При выпуске стали из конвертора ее раскисляют в ковше осаждающим методом ферромарганцем, ферросилицием и алюминием; затем из конвертора сливают шлак (рис. 1,д).

В кислородных конверторах выплавляют конструкционные стали с различным содержанием углерода, кипящие и спокойные.

В кислородных конверторах трудно выплавлять стали, содержащие легкоокисляющиеся легирующие элементы, поэтому в них выплавляют низколегированные (до 2…3 % легирующих элементов) стали. Легирующие элементы вводят в ковш расплавив их в электропечи, или твердые ферросплавы вводят в ковш перед выпуском в него стали. Плавка в конверторах вместимостью 130…300 т заканчивается через 25…50 мин. Кислородно-конверторный процесс более производительный, чем плавка стали в мартеновских печах.