Киснево-конверторний спосіб одержання сталі

Конверторний спосіб оснований на продувці розплавленого чавуну киснем, який окиснює домішки, які містяться в чавуні. Основний агрегат – кисневий конвертор, що являє собою стальну посудину грушоподібної форми, яка футерована вогнетривкою цеглою.

Конвертор спирається на дві цапфи, які підтримують його і дозволяють повертати навколо горизонтальної осі. Подача кисню під тиском 0,8 – 1,2 МПа здійснюється по фурмі, що охолоджується водою.

Перед початком процесу в конвертор завантажують залізну руду, стальний брухт, вапно і заливають рідкий чавун. В конвертор опус-кають фурму і починають продувку киснем. Кисневий струмінь при попаданні в рідкий чавун насамперед окиснює залізо з утворенням його закису (FeO):

2 Fe + O₂ → 2 FeO.

Закис заліза частково переходить у шлак, а частково розчиняється в рідкому металі, що сприяє окисненню інших складових чавуну: одні з них згорають і утворюють шлак, інші – видаляються у вигляді газів. Вигоряння вуглецю починається з перших хвилин продувки:

C + FeO → Fe + CO.

Водночас з ним окиснюються марганець і силіцій:

Mn + FeO → Fe + MnO,

Si + 2 FeO → 2 Fe + SiO₂.

Для видалення фосфору в шлак його необхідно зв’язати з киснем в фосфорний ангідрит (Р₂О₅). Ошлакування фосфору здійснюється доданням флюсу – вапна:

2 P + 5 FeO + 4 CaO → 4CaO•P₂O₅ + 5 Fe.

Крім того, у розплаві протікають реакції прямого відновлення заліза:

C + O₂ → CO₂,

2 Mn + O₂ → 2 MnO і т.д.

По мірі вигоряння вуглецю й інших елементів утворюється надмірна кількість тепла, аж до руйнування футерівки конвертора, перегріву металу і, як наслідок цього, до підвищеного угару металу і погіршення якості сталі. Для охолодження розплаву в нього вводять охолоджуючі добавки: залізну руду, стальний брухт. Охолоджуюча дія залізної руди пов’язана з ендотермічним процесом відновлення заліза з руди при контакті з вуглецем чавуну. При додаванні брухту розплавлений метал охолоджується за рахунок його нагріву і розплавлення. Шлак, що накопичується, зливають у процесі плавки. При доведенні вмісту вуглецю до заданого дуття відключають і сталь виливають з конвертора в ківш. Однак закис заліза, що утворився при плавці і залишився у сталі додає їй крихкості і знижує міцність. Щоб видалити цю шкідливу домішку сталь розкиснюють. У ківш зі сталлю вводять дрібні грудки розкиснювачів (феросиліцій, феромарганець, алюміній і ін.) – хімічних елементів, що більше активні до кисню (оксиґену) ніж залізо. Розкиснювачі зв’язують в оксиди силіцій і марганець, що легко спливають в шлак, а сталь при цьому звільняється від розчиненого в ній кисню:

FeO + Mn → Fe + MnO,

2 FeO + Si → 2 Fe + SiO₂.

Після розкиснення сталь розливають по формах (виливницях), де вона застигає у вигляді злитків. В кисневих конверторах виплавляють вуглецеві і низьколеговані сталі. Киснево-конверторний спосіб – найбільш продуктивний (тривалість плавки – 50-60 хв.). Процес не потребує палива (використовується фізичне тепло рідкого чавуну і екзотермічних реакцій вигоряння домішок). Але при цьому способі вихід готового металу порівняно невеликий (90-92 %).

Дата добавления: 2015-08-02