Машиностроение и механика

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Металлургия стали: основные реакции сталеплавильных процессов, конвертерное производство стали, выплавка стали в подовых сталеплавильных агрегатах - Шихтовые материалы и требования к ним

Article Index
Металлургия стали: основные реакции сталеплавильных процессов, конвертерное производство стали, выплавка стали в подовых сталеплавильных агрегатах
Сталеплавильные шлаки
Хими­ческие свойства шлаков
Основные реакции сталеплавильных процессов
Основы синхронизации процессов обезуглероживания и нагрева металла
Окисление и восстановление кремния
Окисление и восстановление марганца
Окисление и восстановление фосфора
Удаление серы (десульфурация металла)
Конвертерное производство стали
Устройство кислородного конвертера с верхней продувкой
Шихтовые материалы и требования к ним
Технология кислородно-конвертерной плавки
Дутьевой режим плавки
Поведение составляющих чугуна при продувке
Шлакообразование и требования к шлаку
Поведение железа и выход годного металла
Материальный и тепловой баланс кислородно-конвертерной плавки
Переработка лома в конвертерах
Конвертерные процессы с донной продувкой кислородом
Поведение примесей
Сравнение процессов с верхней и донной продувкой кислородом
Конвертерные процессы с комбинированной продувкой
Выплавка стали в подовых сталеплавильных агрегатах
Устройство мартеновской печи
Конструкция отдельных элементов мартеновской печи
Основные особенности и разновидности мартеновского процесса
Основные периоды мартеновской плавки и их значение
Тепловая работа и отопление мартеновских печей
Шлакообразование и шлаковый режим мартеновской плавки
Скрап-кислородный процесс
Показатели и перспективы мартеновского производства стали
Сущность работы двухванных сталеплавильных агрегатов
Технология плавки в двухванных сталеплавильных агрегатах
Перспективы применения двухванных печей
All Pages

Шихтовые материалы и требования к ним


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.

Оптимальное содержание кремния в чугуне [Si]опт = 0,6—0,9 %. 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, а также снижается приход тепла.

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%.

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 25—27 % 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 <0,05—0,1 % S. 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 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.