Особенности конвертерной плавки стали (бессемеровский процесс.

Сущность конвертерного способа получения стали заключается в том, что через ЖИДКИЙ чугун, залитый в конвертер продувается воздух, кислород которого окисляет углерод и другие примеси. Конвертер представляет сосуд грушевидной формы, сваренный из толстой листовой .тали и футерованный внутри огнеупорными материалами. Снаружи в средней части конвертера имеются два цилиндрических выступа, называемая цапфами, которые служат для опоры и поворота конвертера. Одна из цапф делается полой и соединяется с воздуховодом, от цапфы с днищу воздух подводится через трубу и воздушную коробку 2. В днище конвертера имеются отверстия — фурмы 3, через которые под давлением 2,0—2,5 «т воздух подается в конвертер. Для заливки жидкого чугуна конвертер поворачивают из вертикального положения а горизонтальное. После заливки чугуна пускают дутье и конвертер поворачивают днищем вниз. Слой металла составляет 75—7з высоты цилиндрической части конвертера. Емкость современных конвертеров, работающих на воздушном дутье, достигает 40 т. В конвертерах применяют кислую и основную футеровку. Тепло, необходимое для нагрева жидкой стали до высоких температур, в этих процессах получается за счет химических реакций окисления примесей чугуна. При этом примеси окисляются кислородом дутья и кислородом закиси железа, которая растворяется в металле. При окислении примесей выделяется значительное количество тепла. Производство стали в конвертере с кислой футеровкой (бессемеровский процесс) Для бессемеровского процесса конвертер футеруют динасовым кирпичом и кварцевым песком. Хороший динасовый кирпич содержит не менее 94,5% 5Юэ. а поэтому сохраняет высокую прочность при высоких температурах и расплавляется при температуре 17100 С. Динасовый кирпич не разъедается КИСЛЫМИ шлаками, поэтому а кислом конвертере могут перерабатываться только кремнистые чугуны. Воздух, проходящий через жидкий чугун, вносит кислород, который по закону действующих масс взаимодействует в первую очередь с железом. Поэтому примеси окисляются сразу в двух направлениях: проходящим через металл кислородом воздуха и образующейся и растворяющейся в металле закисью железа. Примеси окисляются в металле в определенной последовательности, которую направляют температурные условия. Если температура металла недостаточна, в нем окисляются примеси, которые выделяют тепло. Если же чугун перегрет, то протекают те реакции, которые поглощают тепло. Поэтому регулируя температуру металла в конвертере, можно направить ход реакции. Б процессе продувки воздуха через металл различают три характерных периода • кислых конвертерах. Первый период характерен окислением железа, кремния, марганца и образованием шлака, протекающего по реакции: 2 Fe + 02 = 2 FeO: Si + 2FeO=SiO2 + 2Fe; Mn + FeO=MnO+Fe. Окислы между собой взаимодействуют по реакции МnО + Si03=MnO+Si02; и образуют шлак.При недостатке S1O2 за счет окисления кремния чугуна в шлак переходит кремнезем футеровки конвертера.После выгорания кремния и марганца и нагрева металла, выделенным ими теплом начнет выгорать углерод, С этого момента наступает второй период, аоторыл характерен окислением углерода по реакции: С +Fe=CO + Fe. Эта реакция протекает с поглощением тепла, но металл не охлаждается,так как при окислении железа тепла выделяется больше, чем поглощается.Выделяющаяся окись углерода создает сильное кипение металла и при выходе IQ конвертера а атмосфере воздуха сгорает до образования углекислоты (С02). при этом образуется факел светлого пламени. По мере выгорания углерода пламя начинает уменьшаться и затем полностью исчезает, это показывает, что углерод -почти весь выгорел.На этом заканчивается второй период.В этот момент заканчивают продувку металла, так как при дальнейшей подаче воздуха и наличии малого количества углерода закись железа не будет восстанавливаться и железо будет окисляться в окись железа.Окислы железа выделяются в виде бурого дыма. Окончание продувки металла в конвертере контролируют визуально, по светимости пламени. В последнее время для окончания продувки металла в конвертере применяют фотоэлектрический контроль. При помощи последнего можно остановить плавку а заданный момент, сохраняя необходимое количество примесей в металле. Введение в практику этого метода контроля дает экономию ферросплавов и ускоряет плавку. После прекращения плавки конвертер поворачивают в горизонтальное положение и выключают дутье. Последний третий период состоит из раскислений стали или раскислений и науглероживании. Раскисление производят дм удаленна из металла кислорода, растворенного, в виде закиси железа. Растворимость закиси железа а металле зависит главным образом от температуры металла и концентрации в нем примесей, способных восстанавливать железо из закиси железа.Чем выше температура металла, тем больше растворимость закиси железа. При затвердевания жидкого металла закись железа кристаллизуется по границам зерен, в результате чего металл будет иметь склонность к красноломкости. После продувки при содержании в металле 0,1,%' углерода остается 0,06—0,09% кислорода.В качестве раскислителей обычно применяют ферросплавы:ферромарганец, ферросилиций1 и алюминий в чистом виде. Применяют также комплексные раскислители, состоящие из алюминия, марганца и кремния, иди алюминия и кремния. Для повышения содержания углерода в стали одновременно с раскислением производят и науглероживание металла. Для этой цели применяют зеркальный чугун.Науглероживание металла можно производить коксом, антрацитом и графитом. Но при 'Использовании этих материалов получается сталь неравномерного химического состава.Продолжительность плавки в конвертере составляет 12— 20 мин.