8. Технология плавки в конвертере с верхней продувкой

Шихтовка плавки. Требуемый на плавку расход шихтовых материалов в современных конвертерных цехах рассчитывает АСУ ТП на основании вводимых в нее данных о составе шихтовых материалов, температуре чугуна, параметрах выплавляемой стали и некоторых других. Расход лома, в частности, рассчитывают таким, чтобы обеспечивалась заданная температура металла в конце продувки, расход извести — чтобы обеспечивалась требуемая основность шлака (от 2,8 до 3,5).

Наряду с этим в цехах при постоянной общей массе чугуна и лома на плавку устанавливается несколько стандартов на соотношение масс чугуна и лома; переход с одного стандарта на другой определяется тепловыми условиями плавки. Так, если заданную температуру металла получают при расходе сыпучих охладителей >2 кг/т стали (а на плавках с введением углеродсодержащих материалов при расходе < 5 кг/т), то обязателен переход на стандарт с более высокой долей лома в шихте. Применяют также различные номограммы для определения расхода извести; расход флюсов, содержащих МgО, должен обеспечить содержание в конечном шлаке 6—9 %

8.1. Ход плавки

Плавка в кислородном конвертере включает следующие периоды.

1. Загрузка лома. Стальной лом загружают в наклоненный конвертер совками. Их объем, во избежение увеличения длительности завалки, рассчитывают таким образом, чтобы загрузка обеспечивалась одним -двумя совками. Во избежание повреждения футеровки лом в совки укладывают так, чтобы при загрузке в конвертер первым попадал легковесный лом. После загрузки лома в конвертер для ускорения шлакообразования зачастую загружают известь (до 60% от общего расхода на плавку).

2. Заливка чугуна. Жидкий чугун с температурой 1260—1450°С заливают в наклоненный конвертер одним ковшом.

3. Продувка. После заливки чугуна конвертер поворачивают в вертикальное положение, вводят кислородную фурму и, включая подачу кислорода, начинают продувку. Фурма в течение продувки находится на высоте 4,8—0,8 м от уровня ванны в спокойном состоянии, причем для ускорения шлакообразования продувку начинают при повышенном положении фурмы, а через 2—4 мин ее опускают до оптимального положения (в один или несколько приемов).

В течение первой трети длительности продувки в конвертер несколькими порциями (чаще двумя-тремя) загружают известь; первую порцию извести загружают после «зажигания» плавки; вместе с первой порцией извести вводят плавиковый шпат и иногда другие флюсующие добавки. Продувка до заданного содержания углерода в металле продолжается 12—18 мин в зависимости от принятой в том или ином цехе интенсивности продувки, находящейся в пределах 2,5—5 м³/ (т •мин).

В течение продувки протекают следующие основные металлургические процессы: 1) окисление составляющих жидкого металла вдуваемым кислородом: окисляется избыточный углерод, а также кремний, марганец и небольшое количество железа; газообразные продукты окисления углерода (СО и немного СО₂) удаляются из конвертера через горловину, остальные — переходят в шлак; 2) шлакообразование: основной шлак начинает формироваться с первых секунд продувки из продуктов окисления составляющих металла (SiO₂, МnО, FеО, Fе₂О₃, Р₂О₅), загружаемой в конвертер извести (СаО), а также оксидов, вносимых миксерным шлаком, ржавчиной стального лома и растворяющейся футеровкой; основность шлака по ходу продувки возрастает по мере растворения извести, достигая 2,8—3,5; 3) дефосфорация и десульфурация: в образующийся основной шлак удаляется часть содержавшихся в шихте вредных примесей — фосфора и серы; 4) нагрев металла до требуемой перед выпуском температуры (1600—1650 °С) за счет тепла экзотермических реакций окисления составляющих жидкого металла; 5) расплавление стального лома, обычно заканчивающееся в течение первых 2/3 длительности продувки; 6) удаление вредных газов: вместе с выделяющимися из ванны пузырями СО удаляется часть растворенных в жидком металле вредных газов — водорода и азота; 7) вынос отходящими из конвертера газами дисперсных частиц железа и его оксидов, испаряющихся. в высокотемпературной подфурменной зоне; при контакте с кислородом окружающего воздуха эти частицы мгновенно окисляются до Fе₂О₃, имеющего бурую окраску, в связи с чем это явление часто называют выделением бурого дыма. 4. Отбор проб, замер температуры, ожидание анализа, корректировка. Продувка должна быть закончена при таком содержании углерода в металле, чтобы после присадки раскислителей и легирующих, вносящих углерод, было получено требуемое в выплавляемой марке стали количество углерода. Момент окончания продувки определяют по показаниям АСУ, количеству израсходованного кислорода, длительности продувки. После окончания продувки конвертер наклоняют, отбирают пробу, отправляя ее на анализ, и замеряют температуру термопарой погружения. Если по результатам анализа и замера температуры параметры металла соответствуют заданным, плавку выпускают; в случае несоответствия проводят корректирующие операции (додувку для окисления избыточного углерода; додувку при повышенном положении фурмы иногда с предварительной загрузкой в конвертер ферромарганца или силикомарганца для повышения температуры металла; додувку при повышенном положении фурмы с предварительной загрузкой извести для дополнительного удаления фосфора и серы; охлаждение присадкой в конвертер стального лома или извести или известняка).

5. Выпуск с раскислением. Металл из конвертера выпускают через летку, одновременно присаживая раскислители в сталеразливочный ковш на струю металла. На многих заводах при выпускё загущают попадающий в ковш шлак присадками извести или доломита или осуществляют отсечку конвертерного шлака (см. п. 8.6)» вводя при этом на поверхность металла в ковш шлаковые смеси для теплоизоляции металла и изоляции его от контакта с атмосферой.

6. Слив шлака. Шлак сливают через горловину, наклоняя конвертер в противоположную от летки сторону. Такой слив исключает размывание шлаком канала летки.

7. Осмотр футеровки конвертера. После выпуска очередной плавки визуально контролируют состояние футеровки и летки конвертера, определяя возможность проведения очередной плавки.

8. Доводка металла в ковше. В существующих конвертерных цехах применяют два варианта окончания технологического процесса производства стали: 1) в ряде цехов давней постройки, где предусмотрена разливка в изложницы, при выпуске металла в ковш в него присаживают все необходимые раскислители и легирующие, количество которых было определено предварительным расчетом; после окончания выпуска ковш транспортируют на разливку; конечный состав металла при этом определяют по пробам, отобранным по ходу разливки; 2) в новых цехах с непрерывной разливкой стали во время выпуска металла в ковш присаживают ферросплавы, содержащие марганец, кремний, хром и реже другие элементы из расчета на нижний предел их содержания в стали; после окончания выпуска ковш транспортируют на установку внепечной обработки (установку продувки аргоном в ковше, либо установку доводки стали в ковше — УДСК, либо агрегат комплексной обработки стали — АКОС) и реже на установку для вакуумирования.

На установках продувки аргоном проводят усреднение состава и температуры металла в ковше путем перемешивания при продувке; отбор проб и замер температуры с последующей корректировкой состава и температуры металла; иногда раскисление металла алюминием. На УДСК и АКОС проводят перемешивающую продувку аргоном, корректировку температуры и состава, легирование кусковыми ферросплавами материалами для десульфурации, раскисления, легирования, модифицирования,