Шихтовые материалы
Основным шихтовым материалом кислородно-конвертерного процесса является жидкий чугун. Состав чугунов, перерабатываемых на разных заводах изменяется в широких пределах: 3,7—4,6 % С; 0,4—2,6 % Mn; 0,3—2,0 % Si; 0,02—0,08 % S; <0,3 % P. Однако опыт показал, что для обеспечения высоких технико-экономических показателей процесса содержание составляющих чугуна целесообразно ограничивать в определенных узких пределах.
При излишне высоком содержании кремния возрастает расход извести для ошлакования образующейся SiO2 и увеличивается количество шлака в конвертере, что ведет к росту потерь железа со шлаком и способствует появлению выбросов; понижается также стойкость футеровки конвертера. Вместе с тем при очень низком (<0,3 %) содержании кремния замедляется шлакообразование в связи с медленным растворением извести из-за слишком низкого содержания SiO2, в первичных шлаках. Положительной стороной повышенного содержания кремния является то, что возрастает количество тепла от его окисления; это позволяет увеличить расход лома. Оптимальным считается содержание кремния в чугуне 0,6—0,9 %.
Содержание марганца в чугунах, используемых на большинстве отечественных заводов, находится в пределах 0,2—1,1 %. Наличие в первичных шлаках закиси марганца ускоряет растворение извести, ускоряет шлакообразование, что улучшает дефорсфорацию и десульфурацию, а также уменьшает количество выбросов и повышает стойкость футеровки. Кроме того, наличие MnO снижает поверхностное натяжение шлака, который изолирует металл от воздействия атмосферы (азот). Поэтому для конвертерного передела желательно иметь содержание марганца в чугуне не менее 0,8%. Однако большая часть марганца при конвертерной плавке окисляется и безвозвратно теряется со шлаком в виде МпО, а повышение MnO выше 45% приводит к образованию гетерогенных шлаков, поэтому предельное содержание марганца в чугуне – 2,5%.
Содержание фосфора в чугуне не должно превышать 0,2—0,3 %, поскольку при большем его содержании необходимо осуществлять промежуточный слив шлака во время продувки и наведение нового, что снижает производительность конвертера.
Поскольку десульфурация металла при плавке в кислородном конвертере протекает недостаточно полно, чугун должен содержать менее 0,03—0,04 % серы.
Температура жидкого чугуна, перерабатываемого в кислородных конвертерах обычно составляет 1300—1450 °С. Применять чугун с более низкой температурой нежелательно, так как это ведет к холодному началу продувки и замедлению шлакообразования.
Количество стального лома доходит до 28 % от массы шихты. К лому, как и при прочих сталеплавильных процессах, предъявляется требование о недопустимости высокого содержания фосфора, серы, примесей цветных металлов и ржавчины. Кроме того, ограничивают максимальный размер кусков лома, поскольку слишком большие куски могут не успевать раствориться в металле за время продувки, а во время загрузки могут повредить футеровку конвертера. Для конвертеров емкостью 100—350 т размер кусков лома не должен быть более 0,3х0,3х1,0 м, а пакетов лома не более 0,7х1х2 м.
Основные шлакообразующие материалы — это известь и плавиковый шпат, иногда в качестве шлакообразующих или охладителей используют также железную руду, прокатную окалину, боксит, агломерат, рудно-известковые окатыши.
Известь должна быть свежеобожженной и содержать >90 % СаО, <3 % SiO2 и 0,1 % возможен переход серы из шлака в металл во время плавки. Куски извести должны иметь размеры от 10 до 50 мм. Применение более мелких кусков извести не допускается, так как они будут вынесены из конвертера отходящими газами.
Плавиковый шпат — эффективный разжижитель шлака. Он содержит 75—92 % CaF2, основной примесью является SiO2. Железная руда, агломерат и окатыши должны содержать не более 8 % SiO2, размер кусков руды должен быть 20—50 мм.
Боксит (марка Б-6) содержит 37—50 % А2О3, 10—20 % SiO2 и 12—25 % Fe2O3; обычно в нем также много влаги (10—20 %), что требует предварительной просушки во избежание внесения в сталь водорода.