Кислородный конвертер

Для изготовления стали используют три отлично отработанных технологических процесса: мартеновский, кислородно-конвертерный, электроплавильный. По статистике самое большое кол-во стали в мире выплавляют, применяя кислородный конвертер. На него приходится более 70% всей выплавляемой стали.

Основы такого способа были разработаны в начале 30х годов двадцатого столетия. Использовать его приступили на австрийских заводах, размещенных в 2-ух городах Линце и Донавице только в пятидесятые годы двадцатого столетия. В зарубежной технической литературе по металлургии данный вариант получения стали называется буквами ЛД. Это наименование появилось из первых букв австрийских мегаполисов. У наших металлургов он называется как кислородно-конвертерный.

Разновидности кислородно-конвертерного способа

В кислородных конвертерах технология выплавки выполняется по одному из 2-ух отлично популярных вармантов. Они носят имя собственных создателей: томасовский и бессемеровский. Но новые технологии шагнули далеко вперёд. Так содержание азота в томасовской и бессемеровской стали выше втрое, чем в конвертерной или мартеновской.

Разница между ними состоит в реализации решений в технологическом плане и используемого материала огнеупорного. В томасовском процессе весьма не легко делать контроль над протеканием периодов плавки. Бессемеровский процесс дает возможность делать продувку воздухом через днище самого конвертера.

По методу организации продувки кислородно-конвертерный процесс бывает: с верхней, нижней или донной, комбинированной продувкой.

Первый способ обеспечивает самые лучшие условия следующих тех. процессов: подачи в конвертер кислорода для продувки, более успешный вывод лишних газовых скоплений, удобную заливку жидкого чугуна, дополнительную загрузку металлического лома и прочих дополнительных материалов.

Конвертеры с нижней продувкой всегда выполнены с небольшим объемом, если сравнивать с конвертерами, обладающими верхней продувкой. Для реализации продувки через днище снизу конвертера устанавливают от семи до двадцати специализированных устройств, именуемых фурмами. Их кол-во зависит от объёма конвертера. Устанавливают данные устройства в той части дна, которая подымается над уровнем металла который расплавлен в момент наклона конвертера. После освобождения от содержимого выполняется этап продувки. Значительно увеличивается скорость движения молекул углерода к поверхности. Это уменьшает общее содержание элемента химии в расплаве. Аналогичным образом, возникает возможность получать сталь, в которой процент содержания оставшегося углерода мелкий.

Помимо углерода, удаётся получить лучшее убирание серы. Выполняя продувку со стороны дна, удаётся увеличить на 2% кол-во получаемого металла.

Последний способ позволяет соединить некоторые положительные качества двоих методов и одновременно удалить некоторые присущие минусы. Продувка мощным потоком кислорода выполняться сверху вниз. Снизу вверх делают продувку благородным газом, к примеру аргоном. Порой для уменьшения всей цены взамен благородных газов используют азот. Использование комбинированной продувки дает возможность добиться следующих позитивных критериев:

• расширить объём выплавляемого металла;
• процент добавляемого металлического лома может быть повышен;
• достичь большого снижения требуемых ферросплавов;
• сделать меньше нужное кол-во кислорода для продувки;
• уменьшить содержания самых разных газовых примесей, что дает возможность увеличить качество стали.

Технология кислородно-конвертерного способа

Устройство кислородного конвертера довольно простое. По внешней форме конвертер смотрится как большой сосуд. Сверху он завершается сужающейся горловиной. Такая форма верхней части позволяет гарантировать прекрасные условия для организации верхней продувочной системы. Вся загрузка элементов в конвертер выполняется сверху. Рабочий принцип кислородного конвертера состоит в следующем: в него заливают расплавленный чугун (он служит топливом для кислородного конвертера), сыпят железный лом, загружают дополнительные материалы. В центре металлического корпуса конвертера размещается механизм поворота. Воспользовавшись его помощью происходит Наклон конвертера для слива готовой стали. В конвертерах, у которых объём превосходит 200 тонн, используют мощный двухсторонний привод. Чтобы это сделать применяют 4-ре мощных электрических мотора, по два со всех сторон.

При подборе размера верхней горловины берут во внимание, что имеет смысл делать загрузку начального материала, к примеру стального лома не по частям, а сразу весь объём. Это дает возможность уменьшить общее время, которое требуется на весь тех. процесс. Но при увеличении размера горловины дизайн радиатора начинают повышаться общие потери тепла. Происходит увеличение содержания азота. Это происходит благодаря тому, что через широкую горловину происходит самопроизвольное подсасывание дополнительного кислорода из окружающего воздуха. Одновременно с кислородом попадает и азот. Этот дополнительный азот растворяется в металле и приводит к уменьшению качества.

Во многих государствах самыми популярными являются конвертеры с объёмом от 20 тонн до 450 тонн. Длительность конвертерного процесса выплавки стали не превышает 50 минут.

Сохранение надёжности протекания хим. реакций при конвертерном процессе выплавки стали происходит за счет поддержанию температуры более 1400°C. Для обеспечения данных условий корпус из металла конвертера в середине ложиться жаропрочным материалом (в большинстве случаев это специализированный шамотный или тугоплавкий кирпич). На первой стадии делают загрузку кислородного конвертера. После чего, приступают к подаче кислорода. Нужное кол-во подаваемого воздуха для обеспечения одной плавки составляет 350 метров кубических.

Кислород с высокой скоростью вступает в хим. реакцию с расплавленным чугуном. Это дает возможность удалить лишний углерод. Имеющиеся в металле серу и фосфор одновременно преобразовывают в шлак. Такая технологическая цепочка позволяет остановить плавку в тот фактор, когда уровень содержания углерода достигнет заданных технических условий. Это дает возможность получать очень большую номенклатуру углеродистых сталей и достигать невысокого содержания серы, фосфора и прочих примесей.

Контроль происходящих процессов и качество металла, выполняют методом периодического отбора проб. Они дают возможность определить степень оставшегося в расплаве газообразного углерода. Когда процент содержания углерода достигнет заданного, процесс продувки кислородом останавливают. По окончанию технологичной цепочки, сталь выливают в специализированный ковш. Оставшийся шлак убирают через специализированный слив в конвертере.

Большое внимание уделяют контролю количества и скорости кислородной подачи. Процент содержания кислорода регулируют введением в конвертер охладителей. Функции охладителей могут исполнять: металлолом, металлическая руда, известняк.

Схема кислородного конвертера

Все равно в готовой стали всегда сберегается определённый процент кислорода. Он вступает в реакцию окисления с железом. Аналогичным образом образуется окись железа. Чтобы уменьшить содержание этой окиси (провести операцию восстановления железа), в ковш добавляют говоря иначе раскислители. Если процесс как говорят иначе раскисления случился технологически правильно, в результате остывания отсутствует процесс выделения газов. Такую сталь металлурги называют спокойной. Для получения такой стали, в качестве раскислителей, в расплав добавляют в первую очередь добавки на основе ферромарганца. На конечном шаге добавляют ферросилиций. В конце плавки — обычный алюминий.

Вся технологическая цепочка производства стали делится на такие этапы:

• окисление присутствующих добавок;
• последовательные химические реакции (в первую очередь окисление кремния; после марганца, на последнем этапе углерода);
• дефосфорация;
• десульфурация;
• шлаковое образование;
• процесс общего раскисления.

Если весь кислород не был удалён, длится образование окиси железа. По мимо этого, при остывании длится хим. реакция взаимные действия углерода и железа. Она приводит к выделению окись углерода. Его активное образование и дальнейшее выделение из расплава отлично видно зрительно. Процесс напоминает закипания воды в чайнике. Аналогичная сталь на языке профессионалов именуется «бурлящей». Для устранения такого результата в расплав добавляют ферромарганец.

Присутствие в жидком металле растворенных газов, которые не успевают выйти, приводит к появлению пустых мест. Они серьёзно уменьшают качество всего полученного металла. Чтобы не позволить подобных образований, на шаге плавки, делают специализированную дегазацию. Чтобы достичь лучшего эффекта, данную операцию проводят в специализированных вакуумных камерах. Аналогичным образом удаётся значительно увеличить плотность и сделать лучше физико-механические свойства получившейся партии металла.

Плюсы и минусы кислородно-конвертерного способа

К главным положительным качествам способа относятся:

• если сравнивать с другими процессами выплавки у него более большая продуктивность;
• конструктивная схема самого кислородного конвертера очень проста (обычный железный резервуар, другими словами корпус, в середине которого находится жаропрочный материал);
• низкая цена затрат на огнеупоры;
• низкая цена получаемой стали;
• невысокие капитальные расходы на строительство, даже с учитыванием добавки стоимости на строительство кислородных станций.

Эксплуатационый опыт конвертеров показал, что финансовая результативность превосходит мартеновский способ на 14%, а электроплавильный на 25%.

К наиболее откровенно выраженным минусам относятся:

• необходимость загрузки в конвертер только жидкого чугуна. Добавление и дальнейшая переработка металлического сырья возможна только в минимальном количестве (не больше 10%);
• на шаге технологичной продувки одновременно с углеродом выцветает очень и очень много полезного железа. Технологичные потери могут достигать 15%;
• появляются трудности в устройства системы контроля и регулирования конвертерного процесса выплавки стали. Это связано с высокой скорость протекания химических процессов;
• недостаточный контроль не дает возможность получать сталь точно заданных технических специфик.

Область использования конвертерных видов стали

Присущие минусы несколько ограничивают область использования аналогичной стали. Из неё делают такие деталей, к которым не предъявляют очень высокие требования в техническом плане. В кислородных конвертерах получают продукцию трёх видов: углеродистую, легированную и низколегированную сталь. Эти марки применяются для создания проволки (катанки), труб малого диаметра, некоторых видов рельс.

Специализированные изделия широко используются в строительстве. Фактически вся говоря иначе автоматная сталь делается по конвертерной технологии. Из неё делают очень много метизной продукции: болты, гайки, саморезы, шурупы, скобы и так дальше.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.