Конвертерное производство стали

В 1855 г. англичанин Бессемер разработал способ получения стали путем продувки жидкогочугуна (при температуре 1200... 1300 °С) сжатым воздухом. Плавильная печь представляла собой агрегат грушевидной формы, футерованный динасом.

В 1878 г. кислая футеровка была заменена Томасом на основную (доломит), что позволило добавлять известь и перерабатывать чугуны, содержащие фосфор. Продувку воздухом и в бессемеровском, и в томасовском процессах вели снизу — через фурмы, расположенные в днище конвертера. Качество стали было низким: большая загазованность металла, высокая загрязненность закисью железа, значительное содержание серы и фосфора.

В настоящее время в результате развития кислородно-конвертерного процесса эти способы практически не применяются. Содержание вредных примесей в кислородно-конвертерной стали не выше, чем в мартеновской, а значит, и свойства сталей одной марки примерно одинаковы. Но производительность кислородно-конвертерной плавки значительно выше, чем мартеновской, этим и объясняется, что ее доля в мировом производстве стали выросла с 4% в 1965 г. до 40% в 1976 г. и достигла уровня производства мартеновской стали. Сравните: часовая производительность 300-тонного кислородного конвертера составляет 400...500 т/ч, мартеновских и электродуговых печей не превышает 80 т/ч. Поэтому доля производства кислородно-конвертерной стали неуклонно растет, а мартеновской — падает.

Кислородный конвертер имеет грушевидную форму (рис. 42) и может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360°. Кожух конвертера сварен из листовой стали толщиной 40...110 мм, внутри футерован основными огнеупорными материалами общей толщиной до 1100 мм. Горловина служит для ввода в конвертер фурмы, отвода газов, заливки чугуна, загрузки скрапа и извести, слива шлака. Емкость современных конвертеров 70...400 т, причем в последние годы сооружаются только конвертеры емкостью 250 т и более.

Кислород подается в конвертер через медные водоохлаждаемые фурмы под давлением 0,9…1,4 МПа, что обеспечивает хорошее проникновение кислорода и перемешивание металла и шлака.

В качестве материалов используются:

· чугун,

· стальной скрап (25...30% от массы чугуна),

· шлакообразующие — известь, железная руда (до 25%),

· раскислители и легирующие добавки.

Для разжижения шлака в конвертер загружают боксит или плавиковый шпат. После загрузки скрапа и заливки чугуна конвертер поворачивают в вертикальное рабочее положение, вводят фурму и включают подачу кислорода. Одновременно с началом продувки производят загрузку первой порции шлакообразующих (извести или плавикового шпата) и железной руды. Оставшееся количество шлакообразующих вводят по ходу плавки. По окончании продувки из конвертера выводят кислородную фурму, поворачивают его в горизонтальное положение, отбирают пробы металла и шлака на химический анализ. После этого конвертер наклоняют, выпуская сталь в ковш через выпускное отверстие, и через горловину сливают шлак в шлаковую чашу. Раскислитель вводят в ковш на струю металла при выпуске плавки. При выплавке легированных сталей легирующие элементы чаще вводятся в ковш, а никель, молибден и др. — в конвертер.

В кислородных конвертерах можно выплавлять практически все углеродистые кипящие и спокойные стали и ряд низколегированных.

Из конвертерной стали получают листовую сталь для кузовов автомобилей, сортовую сталь (балки, швеллеры, уголки, рельсы для подкрановых путей и т. д.).

Рис. 42. Схема кислородного конвертера:

Жидкий чугун; 2 — кислородная фурма; 3 — летка; 4 — сопло; 5 — горловина; 6 — футеровка; 7 — стальной кожух; 8 — струя кислорода; 9 — отраженная струя; 10 — схема движения металла при продувке.