Шлакообразов-е в кислород-м конвер-ре. Сп-бы улучшения пр-са шлакообраз-я.

Характерной особ-ю кислородно-конвертерного процесса является необх-ть обесп-я активного участия шлаковой фазы во всем технолог-м процессе получения Ме при ограниченном времени для наведения шлака.

Быстрое шлакообр-е в значит-й мере опред-т такие звенья технол-го процесса, как рафинир-е Ме от S и Р, улучш-е стойкости футеровки конв-ра, снижение потерь Ме с выносами и корольками, уменьш-е потерь тепла и защита Ме от насыщения N₂ и Н₂ при контакте с атмосферным возд-м во время поворота конвертера. Для выполнения всех этих функций шлак должен иметь опред-й хим состав и обладать необх-ми физ св-ми. Гл показ-м хим состава яв-ся его основность, кот к концу плавки должна достигать 3,0 – 3,5. По физ св-вам шлак должен быть гомогенным и обладать достат-й жидкоподвижн-ю. Густые, вязкие шлаки облад-т низкой рафинир-й способн-ю и приводят к большим потерям Ме в виде попадающих в шлак корольков и выносов в виде брызг.

Источниками образования шлака при кислородно-конвертерном процессе являются практически все компоненты шихты, а также материал футеровки конвертера. В начале продувки вследствие интенсивного окисления Si, Mn и Fe образуют первичный шлак, состоящий главным образом из их оксидов. Для повышения его основности в конвертер вводят известь. Основной задачей процесса шлакообр-я яв-ся достижение максимально возможных скоростей ассимиляции извести при относительно низких температурах.

В начальный период продувки накопление шлаковой фазы происх-т в рез-те окисления составл-х чугуна и растворения извести. Наибольший прирост основного шлака в процессе плавки имеет место в начальный и конечный периоды продувки. По мере развития реакции окисления углерода в середине продувки замедляется увеличение кол-ва шлака и ассимиляции извести шлаковым расплавом. Интенсивное обезуглерож-е приводит к снижению сод-я оксидов Fe и Mn в шлаке, вследствие чего в нем выпадает твердая фаза, обогащенная СаО. Шлаки становятся вязкими, гетерогенными.

Для сохр-я необх-й жидкоподвижности шлака в этот период можно использ-ть добавки плавикового шпата или снижать расход кислорода на продувку. По мере уменьшения скорости окис-я углерода в заключит-й период продувки в шлаке снова нач-т накапл-ся оксиды Fe. Шлак стан-ся жидкоподвижным, а высокая темп-ра расплава в этот период продувки способ-т ускоренному раствор-ю извести и росту кол-ва активного шлака.

Способы улучшения процесса шлакообразования

Режим ввода извести в конвертер. Для формир-я жидкоподвижного шлака с высокой основностью на ранней стадии плавки желательно все необх-е кол-во извести вводить в начале продувки. Для ускорения растворения извести и снижения влияния пассивного периода необходимо вводить основную часть извести до заливки чугуна.

Режим продувки. Одним из эффективных средств регулир-я процесса шлакообр-я яв-ся перемещение фурмы в процессе продувки для увеличения сод-я оксидов Fe в шлаке. Этот метод наиболее эффективен в начальный период, когда продувка ведется открытой струей, а уровень ванны находится значительно ниже устья сопла.

Качество извести. Для ускор-я проц-са шлакообр-я целесообразно исп-ть мягко обожженную известь с высокой реакц-й способ-ю и опред-го фракционного состава.

Использование флюсующих добавок. Ввод в шлак спец флюс-х добавок, спос-х разжижению шлака и растворению извести, широко используют в конв-м процессе. Наиболее широкое распространение получил в качестве флюса плавиковый шпат.

Т.о., в кислородно-конв-м процессе при продувке O₂ сверху имеет место достаточно высокая скорость формирования шлака, особенно в нач и конечн периоды продувки.

Шихтовые материалы кислородно-конвертерного процесса. Требования к чугуну, металлическому лому, железорудным материалам, шлакообразующим.

В состав шихты входят жидкий чугун, металлический лом, известь, твердые окислители (железная руда, окатыши, агломерат), плавиковый шпат. Расход этих материалов определяется составом чугуна, его температурой и маркой выплавляемой стали.

Кислородно-конвертерный процесс позволяет перер-ть чугуны различного состава. Огромным достиж-м процесса является возможность использ-я передельных чугунов, выплавляемых в доменных печах в массовом масштабе для мартеновских печей.

Значительное влияние на показатели кислородно-конвертерного процесса оказывает концентрация Si в чугуне. Повышение до опред-го уровня Si в чугуне спос-т раннему шлакообр-ю и нагреву ванны. Однако чрезмерное увел-е конц-ии Si в чугуне прив-т к увел-ю кол-ва шлака, расхода извести, потерь железа и уменьш-ю выхода жидкой стали. При более низких конц-х Si в чугуне сниж-ся расход перераб-го лома, происходит замедление процесса шлакообр-я, что может приводить к потерям Ме вследствие повышенного его выноса в начальный период продувки.

Большое влияние на показатели кислородно-конвертерного процесса оказ-т сод-е Mn в чугуне. Для процесса энергетически нецелесообразно повыш-е сод-е Mn в чугуне, т.к. не приводит к заметному увел-ю кол-ва перераб-го метал-го лома. При этом также снижается выход гонного вследствие угара Mn, увел-я кол-ва шлака и потерь Fe с ним.

Сод-е Р в передельн чугуне 0,1–0,3 % не выз-т особ затрудн-й при выпл-ке низкоуглер-й стали. Повыш-е сод-е Р в чугуне более 0,3 % требует для получ-я стали треб-го состава использ-я спец меропр-й для ускор-я проц-са шлакообр-я и работы на 2х шлаках.

Требования к чугуну по сод-ю S непрерывно повыш-ся. Сод-е в чугуне > 0,05 % S недопустимо, так как в этом случае нельзя гарантировать получ-е готового Ме с низким сод-м S. Промеж-е скачивание шлака также не обесп-т заметного возд-я на удаление S, т.к. в кислородно-конвертерном процессе основное ее кол-во удал-ся в заключ-й период продувки. Поэт в наст время сод-е S не должно превышать 0,035 %.

Темп-ра чугуна, залив-го в конвертер, должна быть не ниже 1320 °С. Низкая темп-ра приводит не только к сниж-ю расхода мет лома, но и к холодному ходу процесса в нач период продувки, что обусл-т замедление проц шлакообр-я и сниж-е скорости окис-я С.

Мет лом. К стальному лому предъявляют требования прежде всего по насыпной массе, его размерам, чистоте как по вредным примесям, так и по засоренности. ТИ предусм-но, что стальной лом, загруж-й в конвертер, должен иметь размеры кусков не более 300 х300 х1000 мм, а пакетированный лом – соотв-но 700х1000х2000 мм. Использ-е легковесного лома нежелат-но, т.к. в этом случае происх-т не то-ко увел-е длит-ти загрузки лома в конв-р. Но и заметное сниж-е темп-ры процесса в нач период продувки.

Железорудные материалы. В кач-ве железорудных матер-в использ-ся железорудная руда, окатыши, агломерат и окалина. Железорудные материалы прим-т д/охлажд-я Ме и ускорения шлакообр-я. Во всех случаях к железорудным матер-м предъявл-т след-ие требования: сод-е кремнезема должно быть ≤ 8 %; количество фракции < 10 мм не более 5 %, а размер кусков железной руды 20 – 50 мм. Материалы должны быть сухими.

Шлакообр-е материалы. Основ шлакообр-м матер-м яв-ся известь. Кач-во метал-й извести опред-т усл-я шлакообр-я, стойкость фут-ки конв-в, выход жидк Ме и степень рафинир-я Ме по S и Р. Вместо извести можно использ-ть спец-но приготовл-е на ее основе флюсы или брикеты, сод-ие, кроме оксидов Са и Mg, оксиды железа, плавик-й шпат, глинозем, оксиды Мn.

Плавиковый шпат исп-ся для ускор-я проц-са шлакообр-я и получ-я шлака требуемой жидкотекуч. Сод-е СаF₂ не более75 %. Размер кусков не более 100 мм в поперечнике. Он должен быть воздушно-сухим.