Переработка лома в конвертерах
Основным недостатком конвертерных процессов является низкий расход лома в шихте, обычно составляющий не более 25-28% при средней доле лома в сталеплавильной шихте примерно ~ 45-50%.
Известны различные методы повышения доли лома в шихте конвертерных процессов, которые можно объединить в две основные группы: 1) методы, позволяющие лучше использовать тепло самого процесса (дожигание СО до СО, в полости конвертера, исключение применения твердых окислителей, уменьшение потерь тепла во время перевозок жидкого чугуна, остановок конвертера и т. д.); 2) методы дополнительного подвода тепла, прежде всего нагрева лома в полости конвертера или в специальных устройствах.
Дожигание СО в полости конвертера. Для проведения дожигания в верхнюю часть полости конвертера над ванной подают кислород (через двухъярусную фурму), обеспечивающий протекание реакции: СО + 1/2O2 = CO2; + 282 980 Дж/моль, тепло от которой передается ванне, что и позволяет увеличить расход охладителя — стального лома. Однако попытки использовать этот источник тепла показали, что реальное увеличение доли лома не превышает 10-15%, а стойкость футеровки конвертера резко снижается.
Подогрев лома в конвертере сжиганием твердого топлива (кокса, антрацита). Кусковой каменный уголь (антрацит) или кокс загружают в конвертер на стальной лом или после заливки чугуна и начала продувки.
При расходе угля около 1 % от массы шихты уменьшается расход чугуна на 2,5—3,5 % (от массы шихты), но в то же время возрастает длительность плавки, что снижает производительность конвертера примерно на 6 %. Недостатки – увеличение продолжительности плавки и наличие серы в топливе.
Вдувание пылевидного угля. Молотый каменный уголь или кокс вдувают в ванну в струе кислорода, подаваемого через фурму сверху или через донные фурмы. Тепло, выделяющееся при окислении вводимого углерода позволяет увеличить расход лома. Способ часто применяют в сочетании с подачей кислорода в верхнюю полость конвертера для дожигания СО до CO2 при такой комбинированной технологии доля стального лома в шихте может быть увеличена до 50 % и более. Недостаток – усложнение конструкции
Подогрев лома в конвертере сжиганием газообразного или жидкого топлива. Загруженный в конвертер стальной лом подогревают с помощью топливно-кислородной горелки, после чего заливают жидкий чугун и проводят плавку по обычной технологии. При этом достигают увеличения количества стального лома в шихте на 4—9 % (от массы шихты); длительность подогрева на разных заводах составляет 8—18 мин, расход природного газа 5—13 и кислорода на нагрев 15—20 м3/т стали.
Для повышения доли лома в шихте иногда применяют ферросилиций, карбиды кремния (SiC) и кальция (СаС2). Эти материалы, загружаемые с ломом, во время продувки окисляются со значительным тепловым эффектом. Однако они дороги и дефицитны, поэтому их систематическое применение бесперспективно.
Предварительный подогрев лома вне конвертера в простых устройствах (совках и ковшах) малоэффективен, поскольку в них удается нагреть лом только до 500-600°С, а сооружение специальных устройств, более совершенных в теплотехническом отношении, увеличивает капитальные и текущие затраты.