Устройство конвертера

Практическая работа № 2

Выбор способа выплавки стали

Цель работы – закрепление знаний, полученных при изучении раздела «Основы металлургии», приобретение навыков выбора рационального способа получения стали и аргументированного обоснования своего выбора.

Задание

1. Дать краткую характеристику стали заданной марки – классифицировать сталь по назначению, степени раскисления, качеству, химическому составу.

2. Выбрать два способа, которые позволяют выплавить заданную сталь.

3. Сравнить способы (привести преимущества и недостатки каждого способа) и выбрать один, наиболее рациональный с вашей точки зрения. Обосновать свой выбор.

4. Дать подробное описание выбранного способа: привести схему печи, описать принцип её работы; указать состав шихты, описать этапы плавки и химические процессы, происходящие при получении стали заданной марки.

5. Выбрать и описать способ разливки стали.

Способы выплавки стали

Чугун переделывается в сталь в различных по принципу действия металлургических агрегатах:

1) в конвертере: кислородном, бессемеровском, томасовском;

2) в мартеновской печи;

3) в электрических печах: дуговой и в индукционной печи;

4) переплав для повышения качества стали: электрошлаковый переплав, вакуумно-дуговой переплав.

ВЫПЛАВКА СТАЛИ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ

Сущность процесса: в плавильный агрегат - конвертер - загружают стальной скрап, заливают расплавленный чугун (более 70 % по массе плавки) и продувают струей кислорода сверху (рис. 1). В металлической шихте С, Si, Mn и другие примеси энергично окисляются.

В кислородном конвертере выплавляют спокойную, полуспокойную и кипящую углеродистые стали; обыкновенного качества и качественные. Выплавка легированных сталей затруднена – выплавляют в основном низколегированные стали. Не окисляющиеся элементы (никель) можно загружать во время плавки. Легкоокисляющиеся элементы (хром, марганец и др.) при их введении во время продувки выгорают, поэтому их загружают при выпуске стали в ковш (а таким способом можно растворить лишь небольшое количество легирующих элементов).

Устройство конвертера

Kopпус (кожух) конвертера (рис. 1) сварен из листовой стали, в крупных конвертерах толщиной до 100 мм. Внутренняя футеровка корпуса - двух или трехслойная, общей толщиной 700- 1000 мм, - изготовлена из основных огнеупорных материалов (преимущественно из магнезита и доломита). Внутренний - рабочий слой - из высокоогнеупорного смолодоломитового кирпича; его стойкость до ремонта 400-800 плавок.

Благодаря наличию основной футеровки в конвертер при плавке загружается известь и образуется основной шлак. Это обеспечивает достаточно полное удаление из металла вредных примесей - серы и фосфора.

Конвертер устанавливают на опорных станинах при помощи цапф, и он может поворачиваться для технологических операций (рис. 2). Над конвертером установлен камин - газоход для улавливания конвертерных газов (дыма) при продувке. Вместимость современных конвертеров 70-350 т. Рабочее пространство конвертера на 300 т имеет размеры: высоту 9 м, диаметр 7 м, диаметр горловины 3,5 м, глубину ванны 1,7 м. Производительность такого конвертера около 2- 2,5 млн.т стали в год.

Кислородное дутье. Кислород под давлением поступает из водоохлаждаемой фурмы, которую вводят по оси конвертера через горловину. Расстояние от сопла фурмы до поверхности спокойной ванны 0,7—3 м.

Режим кислородного дутья (давление, расход и т. п.) оказывает очень большое влияние на производительность конвертера и качество стали. Давление кислорода (0,9-1,5 МПа) на выходе из фурмы обеспечивает углубление струи кислорода в металл для «усвоения» кислорода и перемешивания ванны - циркуляции металла и шлака. Частично струя кислорода отражается от поверхности ванны. Расход кислорода - примерно 2-5 м³/мин на 1 т металла. С увеличением расхода время продувки сокращается с 20-30 до 10-15 мин.

Чистота кислорода 99,5-99,7%, что обеспечивает в готовой стали низкое содержание вредной при меси - азота (0,002-0,004%). Значительно более дешевый тех­нический кислород (98-99%) применяют при выплавке стали, в которой содержание азота жестко не регламентировано.

Рис. 1. Схема кислородного конвертера: 1 — кожух конвертера; 2 — арматурный слой из магнезитового кирпича; 3 — смолодоломитовая набивка; 4 — шамотный кирпич; 5 — летка для слива стали; 6 — фурма для вдувания кислорода; 7 — металл

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.

Дата добавления: 2015-07-08