книги из ГПНТБ / Производство стали в конвертерах учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве С. И. Лифшиц. 1960- 17 Мб

АННОТАЦИЯ

В книге описаны современные методы произ­ водства стали в конвертерах, даны элементар­ ные понятия из физической химии, необходи­ мые для понимания процессов, протекающих в конвертерах, изложены основы устройства конвертеров и технологии производства конвер­ терной стали. Приведены "акже материальные и тепловые балансы бессемеровского, томасовского и кислородного процессов и даны основ­ ные понятия об организации труда, технико­ экономических показателях и себестоимости стали.

Книга предназначена в качестве учебного пособие для подготовки квалифицированных рабочих конвертерных цехов. Некоторые раз­ делы могут быть полезны для инженеров-ме­ таллургов и студентов металлургических вузов.

W/5"

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Чугун представляет собой железоуглеродистый сплав, содер­

жащий 3,5—4,5% С и 2,5—4,5% других примесей, из которых основными являются кремний, марганец, фосфор и сера. В не­ которых передельных чугунах содержатся также хром, никель и ванадий. В обыкновенной стали общая сумма примесей значи­ тельно меньше, чем в чугуне, и обычно составляет 0,5—1,5%. Эта разница в количестве примесей создает коренное различие между свойствами чугуна и стали.

Сталь обладает высокой прочностью и одновременно пластич­ ностью и вязкостью. Эти свойства делают ее способной к де­ формации (изменению формы) прокаткой и ковкой в горячем состоянии, также волочением и загибом в холодном виде. В за­ висимости от химического состава и метода термической обра­ ботки изделия из стали могут менять в широких пределах свои механические и технологические свойства.

Чугун тверд и хрупок и не обладает вязкостыо_и пластично­ стью. При нагревании он не приобретает пластических свойств

(исключение составляет ковкий чугун, подвергающийся сложной термической обработке).

Сущность сталеплавильного процесса заключается в удале­

нии из чугуна значительной части примесей. Все примеси (угле­ род, марганец, кремний, фосфор, хром, ванадий), кроме серы,,

удаляются в виде окислов, образующихся от взаимодействия етих элементов с кислородом дутья и руды во время плавки. Се­

ра удаляется в виде сульфидов кальция и марганца.

Внастоящее время литая сталь производится в мартеновских

иэлектросталеплавильных печах, в конвертерах и во вращаю­

щихся роторных печах. Некоторое количество стали получается путем рафинирования металла в двух сталеплавильны>х агрега­ тах: например, начальная стадия обработки чугуна проходит в конвертере, а получается сталь в мартеновской или электроста­ леплавильной печи. Такой способ работы, при котором в одном

сталеплавильном агрегате получается полупродукт, а в другом проводится окончательное рафинирование металла до заданного, состава, называется дуплекс-процессом.

Вмартеновских и электросталеплавильных печах кислород для окисления примесей металлической шихты поступает к месту реакции в металл или на границу металл — шлак из печной ат­ мосферы и из присаживаемой в ванну железной руды. Передача

6 Введение

кислорода осуществляется диффузией, процессом медленным и в значительной степени зависимым от температуры и вязкости

шлака и металла. При конвертерных способах производства ста­

ли основная масса кислорода подается с дутьем, вступающим в непосредственный контакт с металлом, и диффузионные процес­ сы здесь играют меньшую роль.

1. Общие понятия о конвертерных способах производства стали

Сущность конвертерных способов производства стали за­ ключается в продувке чугуна атмосферным или обогащенным кислородом воздухом, или смесью чистого кислорода с водяным паром или углекислотой. Продувка производится в конвертере снизу через днище с фурмами, имеющими отверстия для дутья.

В последние годы широкое развитие получила продувка чугуна

вглуходонном конвертере технически чистым кислородом свер­ ху. Кислород дутья, воздействуя на железо, составляющее глав­

ную массу чугуна, окисляет его до закиси железа FeO, за счет кислорода которой окисляются примеси. Часть примесей окис­ ляется непосредственно кислородом дутья. При взаимодействии железа и примесей чугуна с кислородом дутья выделяется зна­ чительное количество тепла, которое в сумме с физическим теп­

лом жидкого чугуна оказывается достаточным не только для на­ грева металла, но и для расплавления некоторого количества скрапа или восстановления железа из руды.

На рис. 1 представлена принципиальная схема устройства конвертера, работающего на донном дутье. Конвертер состоит из металлического кожуха, выложенного изнутри огнеупорным кирпичом. В зависимости от процесса футеровка может быть вы­ полнена из кислых или основных огнеупоров. Конвертер может вращаться вокруг горизонтальной оси на двух цапфах, прикре­ пленных к кожуху. Нижняя часть конвертера состоит из отъем­

ного днища, набиваемого огнеупорной массой или набираемого

из кирпича. В основании днища находится железная плита с

отверстиями для установки и закрепления в них воздушных фурм. Дутье подается в полую цапфу, откуда по колену посту­ пает в воздушную коробку и через сопла фурм или отверстия в днище — в конвертер. Воздушная коробка имеет съемную крыш­

ку. Подвод дутья через полую цапфу устроен для того, чтобы в конвертер можно было подавать дутье при любом его положе­ нии.

Жидкий чугун заливают в конвертер при его горизонтальном положении (рис. 2). При таком положении конвертера жидкий чугун не достигает воздушных сопел днища и не заливает их. После слива чугуна и загрузки в конвертер скрапа, руды, окали­

ны, извести (в зависимости от характера процесса) начинают

Рис. 1. Схема устройства конвертера, работающего на дон­ ном дутье:

/ — кожух; 2 — огнеупорная футеровка; 3—4 цапфы; 5 — днище; 6 — фурмы с соплами; 7 — колено для подвода дутья; 8 — воздушная

(дутьевая) коробка; 9 — крышка

подавать дутье и поворачивают конвертер в вертикальное поло­

жение. Давление дутья превышает давление жидкого металла,

и поэтому воздушные сопла им не заливаются. По окончании

продувки конвертер наклоняют в горизонтальное положение, не прекращая дутья до тех пор, пока металл не оголит фурм. Пос­ ле отбора необходимых проб сталь сливают в ковш соответству­ ющим наклоном конвертера. Наклон конвертера осуществляется электрическим или гидравлическим приводом. При продувке кислородом сверху в конвертер устанавливают глухое дно. Кис­ лород подается на зеркало металла водоохлаждаемой фурмой, вводимой в конвертер через горловину.

2. История производства стали в конвертерах

Изобретателем процесса производства стали в конвертерах

сового кирпича, что давало возможность получать сталь надле­

жащего качества только из малосернистых и малофосфористых чугунов. Недостатки стационарного конвертера быстро выяви­

лись: дутье в такой конвертер нужно было давать до заливки

чугуна и останавливать его после выпуска стали, а это приводи­

ло к высокому угару железа, особенно при задержках в открытии