Шихтовые материалы. Шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса являются:

- передельный расплавленный чугун (более 70 %);

- стальной лом (скрап) добавляют до 25—30 %.

- флюс: известь - для наведения шлака; боксит Al₂O₃ и плавиковый шпат CaF₂ - для разжижения шлака;

- железная руда.

В кислородных конвертерах можно переработать чугун различного химического состава: с пониженным и повышенным содержанием Mn, Si, высокофосфористые и т. д. При содержании в чугуне Р>0,3 % плавку необходимо проводить с остановкой продувки для слива промежуточного высокофосфористого шлака, и его обновления для завершающей части плавки.

Технология плавки

После выпуска плавки сталевыпускное отверстие заделывают огнеупорной массой и осматри­вают футеровку конвертера; на изношенные участки (места) струей сжатого воздуха подается огнеупорная масса. Затем конвертер наклоняют, загружают стальной лом и заливают расплавленный чугун при температуре 1250…1400⁰C (рис.2,а, б).

Конвертер устанавливают в вертикальное положение, в него вводят фурму и включают кислородное дутье (рис.2,в). Кислород проникает в металл, вызывает его циркуляцию в конвертере и перемешивание со шлаком. Под фурмой развивается температура 2400⁰C. В зоне контакта кислородной струи с металлом окисляется железо.

С началом продувки загружают примерно 2/3 по массе шлакообразующих: извести, боксита, плавикового шпата, железной руды; остальную их часть вводят отдельными порциями по ходу продувки (рис.2, г).

Конец продувки определяют по времени, количеству израсходованного кислорода, виду пламени из горловины. Подачу кислорода заканчивают, когда содержание углерода в металле соответствует заданному. После этого конвертер поворачивают и выпускают сталь в ковш (рис. 2,д), затем через горловину сливают шлак (рис. 2,е).

Примерная продолжительность основных операций плавки, мин:

Завалка скрапа........... 3—4 Заливка чугуна........ 3—4	Продувка................. 10—25 Взятие пробы ……. 3—4	Слив шлака............. 1—2 Выпуск стали.......... 5—6
Общая длительность плавки 25—30 мин

Рис. 2. Технологические операции кислородно-конвертерной плавки: а – загрузка стального скрапа; б – заливка расплавленного чугуна; в – продувка кислородом; г – загрузка извести и железной руды с началом продувки и по ходу плавки; д – выпуск стали; е – выпуск шлака

Раскисление и легирование стали проводят не в конвертере, а на струю металла при выпуске плавки, после наполнения ковша примерно на 1/4-1/3 (во избежание большого угара). Вид раскислителей и легирующих элементов зависит от марки выплавляемой стали. Готовую сталь направляют на разливку.

Окисление при продувке

Окисление железа, углерода и других примесей при продувке происходит за счет газообразного кислорода {О}; кислорода, растворенного в металле [О]; закиси железа (FeO).

При продувке в большом количестве образуется FeO. Он хорошо растворяется и в металле и в шлаке. При растворении в металле, металл обогащается растворенным кислородом. В шлаке (FeO) окисляет примеси.

Достижение заданного содержания углерода в стали определяет продолжительность продувки (плавки). Окисление углерода происходит с большой скоростью, что определяет очень высокую производительность конвертера.

В начальный период кислород расходуется преимущественно на окисление Si, Mn и др. Выделяющиеся при окислении углерода пузырьки СО удаляют из металла азот; интенсивно перемешивая металл и шлак, они способствуют также удалению фосфора и серы.

Кремний окисляется практически полностью, марганец примерно на 70 % уже в начале продувки. Это объясняется их высоким сродством к кислороду при невысокой температуре (реакции — экзотермические).

Фосфор удаляется путем перехода в шлак. Интенсивное удаление фосфора происходит с началом продувки, когда температура в печи невысока. За всю плавку в шлак переходит до 95—98 % фосфора шихты; готовая сталь должна содержать <0,04 % Р.

Сера удаляется в течение всей плавки значительно хуже, чем фосфор, — до 50 % от содержания в чугуне. До 90% всей удаляемой серы ошлаковывается известью, до 10% удаляется при прямом окислении.

При продувке металла кислородом неизбежно происходит окисление железа с образованием FeO: потери составляют до 2 % Fe температура окисления 2000—2500 °С.