Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Производство стали в конвертере с кислой футеровкой (бессемеровский процесс)

29.01.2019


Для бессемеровского процесса конвертер футеруют динасовым кирпичом и кварцевым песком. Хороший динасовый кирпич содержит не менее 94,5% SiО2, а поэтому сохраняет высокую прочность при высоких температурах и расплавляется при температуре 1710° С.

Динасовый кирпич не разъедается кислыми шлаками, поэтому в кислом конвертере могут перерабатываться только кремнистые чугуны. Воздух, проходящий через жидкий чугун, вносит кислород, который по закону действующих масс взаимодействует в первую очередь с железом. Поэтому примеси окисляются сразу в двух направлениях: проходящим через металл кислородом воздуха и образующейся и растворяющейся в металле закисью железа.

Примеси окисляются в металле в определенной последовательности, которую направляют температурные условия.

Если температура металла недостаточна, в нем окисляются примеси, которые выделяют тепло. Если же чугун перегрет, то протекают те реакции, которые поглощают тепло. Поэтому регулируя температуру металла в конвертере, можно направить ход реакции.

В процессе продувки воздуха через металл различают три характерных периода в кислых конвертерах. Первый период характерен окислением железа, кремния, марганца и образованием шлака, протекающего по реакции:

Окислы между собой взаимодействуют по реакции

и образуют шлак.

При недостатке SiО2 за счет окисления кремния чугуна в шлак переходит кремнезем футеровки конвертера.

После выгорания кремния и марганца и нагрева металла выделенным ими теплом начнет выгорать углерод, С этого момента наступает второй период, который характерен окислением углерода по реакции:

Эта реакция протекает с поглощением тепла, но металл не охлаждается, так как при окислении железа тепла выделяется больше, чем поглощается.

Выделяющаяся окись углерода создает сильное кипение металла и при выходе из конвертера в атмосфере воздуха сгорает до образования углекислоты (CO2), при этом образуется факел светлого пламени. По мере выгорания углерода пламя начинает уменьшаться и затем полностью исчезает; это показывает, что углерод почти весь выгорел. На этом заканчивается второй период.

В этот момент заканчивают продувку металла, так как при дальнейшей подаче воздуха и наличии малого количества углерода закись железа не будет восстанавливаться и железо будет окисляться в окись железа. Окислы железа выделяются в виде бурого дыма. Окончание продувки металла в конвертере контролируют визуально, по светимости пламени.

В последнее время для окончания продувки металла в конвертере применяют фотоэлектрический контроль. При помощи последнего можно остановить плавку в заданный момент, сохраняя необходимое количество примесей в металле. Введение в практику этого метода контроля дает экономию ферросплавов и ускоряет плавку.

После прекращения плавки конвертер поворачивают в горизонтальное положение и выключают дутье. Последний третий период состоит в раскислении стали или раскислении и науглероживании. Раскисление производят для удаления из металла кислорода, растворенного в виде закиси железа.

Растворимость закиси железа в металле зависит главным образом от температуры металла и концентрации в нем примесей, способных восстанавливать железо из закиси железа.

Чем выше температура металла, тем больше растворимость закиси железа. При затвердевании жидкого металла закись железа кристаллизуется по границам зерен, в результате чего металл будет иметь склонность к красноломкости. После продувки при содержании в металле 0,1% углерода остается 0,06—0,09% кислорода.

В качестве раскислителей обычно применяют ферросплавы: ферромарганец, ферросилиций и алюминий в чистом виде. Применяют также комплексные раскислители, состоящие из алюминия, марганца и кремния, или алюминия и кремния. Для повышения содержания углерода в стали одновременно с раскислением производят и науглероживание металла. Для этой цели применяют зеркальный чугун. Науглероживание металла можно производить коксом, антрацитом и графитом. Ho при использовании этих материалов получается сталь неравномерного химического состава.

Продолжительность плавки в конвертере составляет 12—20 мин.

После раскисления металл из конвертера сливают в разливочный ковш. Разливку стали из ковша обычно производят сверху, так как в течение суток приходится разливать больше 100 плавок, т. е. 5—6 плавок в час. Бессемеровскую сталь разливают в крупные слитки для обжимных прокатных станов.

Из бессемеровской стали можно изготавливать различный прокат: двутавровые балки, швеллеры, лист для сварных труб, катанку, сортовое железо для строительства, арматурное железо, автоматную сталь и ряд других сортаментов широкого потребления.

К недостаткам бессемеровского процесса следует отнести невозможность удаления фосфора и серы из металла, повышенный угар железа (8—15%) и насыщение стали азотом и окислами железа, снижающими ее качества.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: