Конвертерне виробництво сталі
Конвертерне виробництво сталі — процес виробництва сталі, в якому в якості основної сировини використовуються чагарник, сталевий брухт і феросплави. Він не покладається на зовнішні джерела енергії, а натомість використовує фізичне тепло самого розплавленого чавуну та тепло, що утворюється в результаті хімічних реакцій між компонентами рідкого чавуну, щоб завершити процес виробництва сталі в конвертері. Конвертери класифікуються за вогнетривкою футеровкою на кислотні і основні; за місцем вдування газу в піч як з верхнім-дувом, нижнім-дуттям або бічним-дуттям; і за типом газу, що використовується як перетворювачі повітря або кисню. Основні конвертери верхнього-дуття та комбіновані конвертери верхнього-нижнього дуття є найбільш широко використовуваним сталеплавильним обладнанням завдяки їх високій швидкості виробництва, великій продуктивності, високому-виходу однієї печі, низькій вартості та низьким інвестиціям. Конвертери в основному використовуються для виробництва вуглецевої сталі, легованої сталі, а також для виплавки міді та нікелю.
Конвертерна сталеплавильна сировина
Сировина для конвертерного виробництва сталі поділяється на металеві, не-металічні матеріали та гази. Металеві матеріали включають гарячий метал, сталевий брухт і феросплави. До не-металевих матеріалів належать шлакоутворювачі,-флюси та охолоджувачі. До газів належать кисень, азот, аргон, вуглекислий газ тощо. Не-металеві матеріали додаються під час конвертерного сталеплавильного процесу для видалення таких домішок, як фосфор і сірка, а також для контролю температури процесу. В основному вони включають шлакоутворювачі (вапно, доломіт), флюси (плавиковий шпат, окалина), охолоджуючі рідини (залізна руда, вапняк, сталевий брухт), карбюризатори та паливо (кокс, графіт, вугілля, важка нафта).
Якість продукції конвертерного виробництва сталі
Різновиди та якість основної киснево-дувної конвертерної-сталі
Гази і включення в сталі є основними показниками оцінки металургійної якості сталі. При виробництві сталі в-конвертері з основним кисневим дуттям швидкість реакції висока, а кипіння інтенсивне, тому вміст H, N і O в сталі відносно низький: [H] становить (3–5) × 10⁻⁴%, [N] становить (20–40) × 10⁻⁴%, а [O] у низько-вуглецевій сталі 0,06%–0,10%. Включення пов'язані з операціями розкислення і затвердіння. Важливим фактором, який впливає на вміст азоту в конвертерній сталі з верхнім-дувом, є чистота кисню, як видно з даних у таблиці 4. Тому кисень, який використовується для конвертерного виробництва сталі, має складатися з чистого кисню понад 99%.
Низь{0}}углецева сталь є основним продуктом конвертерного виробництва сталі. Оскільки конвертер швидко зневуглецьовується, а вміст газу в сталі низький, сталь має добру пластичність і пластичність при низьких -температурах, а також чудові властивості глибокої витяжки та зварювання. Конвертерна сталь, яка використовується для виробництва гарячекатаних-листів, холоднокатаних-листів, оцинкованих листів, автомобільних листів, холодно{6}}формованих профілів, низько-вуглецевих м’яких дротяних стрижнів тощо, демонструє хороші характеристики.
Незважаючи на певні труднощі під час плавлення середньо{0}} та високо-вуглецевої сталі в конвертерах, якість сталі все одно можна забезпечити. Широке застосування знайшли різноманітні конструкційні сталі, підшипникові сталі, жорстка катанка та ін., виготовлені з конвертерної сталі. Труднощі при виплавці-вуглецевої сталі полягають у контролі вуглецю та дефосфорації. Коли C > 0,2%, важко точно контролювати вуглець на досвіді. Якщо субланс доступний, його можна використовувати для контролю; без сублансу потрібен швидкий аналіз на передній частині печі, що спричиняє затримки. Кінцева-точка (FeO) у високо-вуглецевій сталі низька, а час дефосфоризації короткий. Таким чином, необхідна подвійна -операція шлаку, тобто видалення початкового шлаку на початку періоду зневуглецювання для видалення фосфору, який потрапив у шлак на ранній стадії. Однак операція з подвійним-шлаком втрачає велику кількість тепла та заліза в шлаку, тому її не слід використовувати без крайньої необхідності. Метод науглерожування — це ще один спосіб виплавки середньо- та високо-вуглецевої сталі. У цьому випадку операція видування така ж, як і для низько{22}}вуглецевої сталі, але в ковш додається цементатор, щоб підвищити вміст вуглецю до необхідного рівня. Науглерожувачі — це кокс, нафтовий кокс тощо. Невелику кількість науглерожування для середньо-вуглецевої сталі легко виконати. Для високо{27}}вуглецевої сталі навуглецювання має бути добре контрольованим, але якість рейкової сталі, твердої катанки тощо може відповідати вимогам, коли виплавляється методом науглерожування.
Немає особливих труднощів у виплавці низько{0}}легованої сталі в конвертерах. При виплавці легованої сталі в ковш для легування необхідно додавати велику кількість феросплавів, що знижує температуру сталі. Надмірне підвищення температури випуску негативно впливає на дефосфорацію. Тому виплавку легованої сталі слід поєднувати з вторинним рафінуванням, використовуючи піч-ковш для завершення легування. Крім того, оскільки вимоги до контролю складу сталі стають дедалі суворішими, щоб зменшити коливання властивостей сталі, чим вужчий діапазон складу, тим краще. Це також вимагає точного-регулювання складу сплаву під час рафінування ковша.
Існують труднощі з виплавкою ультра--вуглецевої сталі (C < 0,03%) у конвертерах із верхнім-дувом. По-перше, тому що нижче критичного вмісту вуглецю швидкість зневуглецювання зменшується, а перемішування у ванні послаблюється. Посилення постачання киснем сприяє лише окисленню заліза, а не видаленню вуглецю. По-друге, [%C] × [%O]=0.0025. Коли [%C]=0.01%, [%O]=0.25%, що вже є насиченою концентрацією [O]. Тобто 0,01% С є теоретичною межею зневуглецювання. Для подальшого зневуглецювання необхідно знизити парціальний тиск СО в газовій фазі, що вимагає використання вторинних методів рафінування.
