ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выплавка стали в кислородном конвертере из "Химическая технология. Т.2" Кислородно-конвертерный процесс — один из видов передела чугуна в сталь без использования топлива путем продувки чугуна в конвертере током кислорода. При этом окислительный и восстановительный периоды плавки разделены не только по времени, но и в пространстве первый протекает в конвертере, второй — после выпуска стали в ковше. [c.77] Окислительный период плавки совпадает по времени с операцией продувки конвертера кислородом. При подаче кислорода под давлением 0,9—1,4 МПа в ванне под воздействием кислородных струй и потоков выделяющихся пузырьков газообразного оксида углерода (II) создается микрогетерогенная система металл—шлак с интенсивным массо- и теплообменом. Это ускоряет реакции окисления компонентов металлической шихты, вследствие чего выделяющеесй тепло не рассеивается в окружающую среду, а кумулируется в системе, обеспечивая интенсивность процессов нагрева металла и расплавление твердых составляющих шихты. [c.77] Последовательность окисления элементов при кислородноконвертерной плавке с достаточной точностью может быть охарактеризована значением энтальпии образования их оксидов (табл. 5.3). [c.79] От последовательности окисления элементов зависит изменение во времени состава ванны в конвертере (рис. 5.1). Из него следует, что почти весь кремний и большая часть марганца выгорают (окисляются) в первые минуты продувки. Окисление кремния заканчивается через 3—5 мин, причем в результате связывания образовавшегося оксида кремния с-известью шлака реакция становится необратимой и металл полностью обеск-ремнивается. [c.79] Развитию этой реакции способствуют относительно невысокая температ а, окислительная среда и высокая основность шлака. Конечное содержание фосфора в выплавляемой стали зависит от содержания его в исходном чугуне и, обычно, составляет 0,002—0,004%. [c.80] Э — элемент, образующий кислотный или амфотерный оксид. [c.80] Все реакции окисления компонентов чугуна, протекающие в конвертере экзотермические. При этом количество выделяющегося тепла существенно зависит от состава металлической шихты. В некоторых случаях такие ее компоненты как кремний и фосфор могут быть основным топливом при конвертерной плавке. Однако особое значение для температурного режима плавки, процесса шлакообразования и создания микрогете-рогенной системы имеет окисление углерода, при котором образуются газообразные продукты. [c.81] Вследствие экзотермичности реакций окисления и их высокой скорости окислительный период плавки в кислородном конверторе протекает в автотермичном режиме и не требует притока тепла извне. При этом обеспечивается нагрев стали, выпускаемой из конвертера, до 1600—1650°С, что значительно выше температуры заливаемого чугуна (1250—1400°С). [c.81] Образовавшиеся оксиды раскисляющих элементов переходят в шлак. [c.82] Обычно процесс раскисления стали совмещается с введением в нее легируюхцих добавок в виде ферросплавов, содержащих соответствующие легирующие элементы. [c.82] Сталеплавильный агрегат в кислородно-конвертерном методе выплавки стали включает собственно конвертер, систему подачи кислорода и систему отвода и очистки конвертерных газов. [c.82] Основные размеры конвертера — высота рабочего пространства Н, диаметр О, диаметр горловины д, и глубина ванны жидкого металла в спокойном состоянии I (рис. 5.2) — зависят от емкости (мощности) конвертера, которая рассчитывается по массе жидкой стали. В РФ ГОСТом установлен ряд типовых емкостей кислородных конвертеров от 50 до 400 тонн. [c.83] Футеровка конвертера состоит из трех слоев примыкающего к кожуху арматурного слоя, внутреннего рабочего слоя и соединяющего их промежуточного слоя. Арматурный слой из магнезитового кирпича служит для снижения теплопотерь и защиты кожуха конвертера при прогаре рабочего слоя. Он не требует замены в течение нескольких лет. Рабочий слой изготавливается из безобжиговых огнеупоров на основе каменноугольной смолы или пека имеет толщину от 0,4 до 0,7 м и выдерживает от 500 до 800 плавок. Так как он подвергается химическому воздействию шлака, размывающему действию потоков металла и шлака и ударам при загрузке шихты, то изнашивается во время работы и требует периодической замены. В последнее время для восстановления рабочего слоя используется метод горячего ремонта (торкретирование футеровки) путем вдувания в конвертер смеси из магнезитового шлака и коксовой пыли. Торкретирование позволяет не останавливать конвертор на длительное время для ремонта. [c.83] Система подачи кислорода. По принципу подачи кислорода конвертеры делятся на три типа с верхней продувкой, с донной продувкой и с комбинированной продувкой. Наиболее распространены конвертеры первого типа. В них кислород подается под давлением 0,9—1,5 МПа через охлаждаемую водой фурму, вводимую на время продувки в конвертер через его горловину. [c.83] В последнее время получают распространение конвертеры с комбинированной продувкой, в которых через верхнюю фурму подается большая часть кислорода, а через донные фурмь или пористые огнеупорные элементы днища вдувается остальная часть кислорода или смесь его с инертным газом. В таких конвертерах сочетаются преимущества реакторов первого и второго типов. [c.84] Расход кислорода на продувку зависит от емкости конвертера и достигает 2000 м /мин. при интенсивности подачи от 2,5 до 5,Ом /т мин.Так как от интенсивности подачи кислорода зависит время продувки, то для его сокращения выгодно увеличивать ее до предела, за которым возможен выброс металла и шлака. [c.84] Система отвода и очистки конвертерных газов. В процессе продувки образуется большое количество конвертерных газов, нагретых до 1450—1650°С. При интенсивности выхода газов 5—14 м /т металла, объем их для 350-тонного конвертера достигает 5000 м . Конвертерные газы состоят главным образом из продуктов окисления углерода и содержат около 85% оксида углерода (И), 10% оксида углерода (IV) и 5% азота, а также значительное количество (до 250 г/м ) мелкодисперсных частиц оксида железа (Ш) — бурый дым. [c.84] Система отвода и очистки конвертерных газов включает котел-утилизатор, в котором используется теплосодержание газов, мокрые скрубберы и электрофильтры для удаления пыли. Очищенный газ собирается в газгольдерах или выбрасывается в атмосферу через дожигающее оксид углерода (II) устройство. [c.84] При переработке чугунов с повышенным содержанием кремния во избежание подъема температуры плавки сверх оптималь-ной, в состав шихты вводят охладители в виде железной руды, боксита и агломерата. [c.85] Технологический процесс. Процесс выплавки стали в кислородном конвертере состоит из нескольких операций, которым соответствует определенное положение конвертера относительно его оси. [c.85] Вернуться к основной статье