Казармщиков И.Т. - Производство металлических конструкционных материалов (1092920), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Отъемное днище конвертера позволяет заменять его послевыработки срока службы.Плавка в бессемеровском конвертере проводится следующим образом. Вконвертер заливают бессемеровский чугун (0,7-1,25%Si; <0,06%P; <0,06%S) притемпературе 1250 – 1300 °C и продувают его воздухом. За время продувкиокисляются углерод, кремний и марганец чугуна и из образующихся оксидовформируется кислый шлак. После того, как углерод окислился до заданного содержания, продувку заканчивают. Металл сливают через горловину в ковш,одновременно раскисляя его. Поскольку шлак кислый при плавке не удаляютсясера и фосфор.Плавка в томасовском конвертере проводится следующим образом.
Вконвертер загружают известь для образования основного шлака. Затем заливаюттомасовский чугун (1,6 - 2,0%P; <0,08%S; 0,2 - 0,6%Si), имеющий температуру1200 – 1250 °C, и ведут продувку воздухом. Во время продувки окисляютсяуглерод, марганец и кремний. В образующийся основной шлак удаляются фосфори сера. Продувку заканчивают, когда содержание фосфора в металле снизится до0,05 - 0,07%. После этого металл выпускают в ковш, куда вводят раскислители.Рассмотренным процессам присущ большой недостаток – повышенноесодержание азота в стали, вызванное тем, что азот воздушного дутья растворяется в металле. По этой причине бессемеровская и томасовская сталь обладаютповышенной хрупкостью и склонностью к старению.
Для получения стали спониженным содержанием азота были разработаны способы продувки снизупарокислородной смесью, смесью кислорода и углекислого газа, а также продувкадутьём, обогащенным кислородом.Однако бессемеровский и томасовский процессы и их разновидности быливытеснены кислородно-конвертерными процессами с верхней и нижней подачейдутья.Кислородно-конвертерный процесс это процесс выплавки стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом черезводоохлаждаемую фурму.В России используют в основном конвертеры с подачей кислорода сверху.Кислородный конвертор представляет собой сосуд грушевидной формы изстального листа, футерованный основным кирпичом (рисунок 21).
Вместимостьконвертера 50-350 тонн. В процессе работы конвертер может поворачиваться нацапфах вокруг горизонтальной оси на 360 градусов для завалки металлолома,заливки чугуна, слива стали и шлака.Шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса являются:- жидкий передельный чугун;- металлолом;- шлакообразующие (известь, полевой шпат, железная руда, бокситы).Перед плавкой конвертер наклоняют, загружают через горловину металлолом (скрап) и заливают чугун при температуре 1250 – 1400 °C (рисунок 21а).После этого конвертер поворачивают в вертикальное положение (рисунок 21б),вводят водоохлаждаемую фурму и через нее подают кислород.
Одновременно сначалом продувки в конвертер загружают известь, бокситы, железную руду дляобразования жидкоподвижного шлака. Кислород проникает в металл, вызываетего циркуляцию и перемешивание со шлаком.В зоне контакта кислородной струи с чугуном интенсивно окисляется железо, так как концентрация его выше, чем примесей. Образующийся оксид железа растворяется в шлаке и металле, обогащая металл кислородом.
Растворенныйв металле кислород, окисляет кремний, марганец, углерод и содержание их вметалле понижается. При этом происходит разогрев ванны металла теплотой,выделяющийся при окислении примесей.Благодаря присутствию шлаков с большим содержанием CaO и FeO происходит удаление из металла фосфора в начале продувки ванны кислородом,когда температура ее еще не высока.В чугунах, перерабатываемых в кислородных конвертерах, не должно бытьболее 0,15%P. При повышенном содержании фосфора для его удалениянеобходимо сливать шлак и наводить новый.Удаление серы из металла в шлак проходит в течении всей плавки.
Однакодля передела в сталь в кислородных конвертерах применяют чугун с содержанием до 0,07%S.Подачу кислорода заканчивают, когда содержание углерода в металлесоответствует заданному. После этого конвертер наклоняют, выпуская сталь вковш через летку (рисунок 21в) и одновременно вводят в ковш раскислители илегирующие добавки. В ковш сливают также небольшое количество шлака, который предохраняет металл в ковше от быстрого охлаждения.
Оставшейся шлаксливают через горловину в шлаковую чашу.Общая длительность плавки в конвертерах емкостью 50 – 350 тонн составляет 30 – 50 минут.Конвертерный процесс с донной продувкой кислородом. Конвертеры длядонной кислородной продувки имеют отъёмное днище, а в остальном схожи сконвертерами, применяемыми при верхней продувке кислородом.
Емкость этихконвертеров составляет 30 – 250 тонн.В зависимости от емкости в днище устанавливают определенное количествофурм. Каждая фурма состоит из двух концентрически расположенных труб. Посредней трубе подают кислород, а внешняя труба образует кольцевой зазор, черезкоторый подается защитная среда, состоящая из газообразных или жидкихуглеводородов. При донной продувке у фурм в результате окисления здесьпримесей чугуна образуются зоны высоких температур и футеровка днища поэтой причине разрушается в течение нескольких минут. Образующаяся кольцеваяоболочка предотвращает контакт кислорода с чугуном у фурм, перемещая зонуинтенсивного окисления примесей чугуна и тепловыделения от фурм в объемванны.
Кроме того, при контакте с жидким металлом углеводороды разлагаются,что сопровождается поглощением тепла и обеспечивает охлаждениеоколофурменной зоны.Плавка в конвертере с донной продувкой протекает следующим образом. Внаклоненный конвертер загружают стальной лом и заливают жидкий чугун. Призаливке конвертер поворачивают в почти горизонтальное положение, чтобыжидкий чугун не заливал фурм.
Для защиты фурм от попадания чугуна и шлакачерез них продувают азот или воздух. Затем подают дутьё и конвертерповорачивают в рабочее вертикальное положение. В начале продувки вдуваютпорошкообразную известь иногда с добавкой плавикового шпата.В ходе продувки окисляется избыточный углерод, кремний, марганец.Формируется шлак, в который удаляются фосфор и сера. За счет реакций окисления расплавляется металлолом и нагревается металл.Продувку заканчивают при заданном содержании углерода в металле.Особенностью технологии процесса при донной продувке является то, чтоскорость обезуглероживания металла оказывается выше вследствие более интенсивного перемешивания ванны и увеличения поверхности раздела газ-металл, атакже более полного усвоения кислорода.Технологические преимущества конвертерного процесса с подачей кислорода снизу послужили основанием для разработки вариантов технологии комбинированной продувки металла сверху и снизу.5.2.2 Мартеновский способ производства сталиНачалом осуществления мартеновского процесса считается 1864 г., когда П.Мартен провел на одном из французских заводов первую плавку.Мартеновский процесс ведут на поду пламенной отражательной печи, снабженной регенераторами.
В печь загружают шихту, чугун, лом и другие компоненты, которая под воздействием факела сжигаемого топлива плавится. Послерасплавления в ванну вводят различные добавки с тем, чтобы получить металлнужного состава. Затем готовый металл выпускают в ковш и разливают.Мартеновская печь (рисунок 22) имеет рабочее плавильное пространство,ограниченное снизу подиной, сверху сводом, а с боков передней и задней стенками. Подина имеет форму ванны с откосами по направлению к стенкам печи.Футеровка печи может быть основной или кислой. Если в процессе плавки вшлаке преобладают основные окислы, процесс называют основным мартеновскимпроцессом, а если кислые шлаки, процесс называют кислым.
Основнуюмартеновскую печь футеруют магнезитовым кирпичом, а кислую – динасовымкирпичом.В передней стенке печи имеются загрузочные окна для подачи шихты, а взадней – отверстие для выпуска готовой стали.Современные мартеновские печи имеют емкость 200 – 900 тонн жидкойстали.Принцип работы мартеновской печи представлен на рисунке 22 в положении подачи топлива и воздуха с правой стороны и отвода продуктов сгораниячерез левые каналы. Проходя через предварительно нагретые насадки регенераторов (воздух через воздушный регенератор, газ через газовый), воздух и газнагреваются до 1000 – 1200 °C и в нагретом состоянии через головку попадают впечь.
При сгорании топлива образуется факел с температурой 1800 – 1900 °C.Пройдя головку расположенную в противоположной стороне печи, раскаленныепродукты сгорания направляются в другую пару насадок регенераторов, отдаваятепло им, и уходят в дымоход.При такой работе насадки регенераторов правой стороны охлаждаются, анасадки левой стороны нагреваются. В момент когда регенераторы правой стороны не в состоянии нагреть воздух и газ до нужной температуры, происходитавтоматическое реверсирование пламени.
Холодный воздух и газ направляютсячерез хорошо нагретые левые регенераторы, а продукты сгорания уходят в правую сторону печи, нагревая остывшие правые регенераторы. Таким образом,подающая и отсасывающая головки мартеновской печи периодически изменяютфункции при помощи переводных клапанов, а факел сгорающего топливаформируют то слева, то справа, поддерживая максимальную регенерацию тепла иизбегая перегрева насадок регенераторов.Газы из регенератора попадают сначала в шлаковик, а уже потом по вертикальному каналу в головку печи.
Шлаковики служат для улавливания плавильной пыли и шлаковых частиц, уносимых продуктами сгорания из рабочегопространства, предохраняя насадки регенератора от засорения. Сечение шлаковиков больше сечения вертикальных каналов. Поэтому при попадании дымовыхгазов в шлаковики их скорость резко уменьшается и меняется направлениедвижения. Это приводит к тому, что значительная часть плавильной пыли оседают в шлаковиках.При нагреве поступающих в печь газа и воздуха обеспечивается высокаятемпература факела (1800 - 1900 °C). Факел нагревает рабочее пространство печии способствует окислению примесей шихты. Чем выше температура поступающих в печь газа и воздуха, тем выше температура факела и тем лучше работает печь. Однако можно добиться достаточно высокой температуры факела безпредварительного подогрева газа и воздуха, обогащая воздух кислородом (вплотьдо полной замены воздуха кислородом). Это приводит к уменьшению количествапродуктов сгорания и уноса ими тепла и соответственно к повышениютемпературы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
