Виробництво сталі киснево-конверторним способом

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний педагогічний університет

Ім. А. С. Макаренка

Кафедра хімії

Реферат

на тему:

«Виробництво сталі киснево-конверторним способом»

              Підготувала:

              студентка 641гр.

              Сліпченко О.О.

              Перевірила:

              Проценко З.М.

Суми – 2009
1. Виробництво сталі в конверторах

Конвертор являє собою судину грушоподібної форми. Верхню частину називають чи козирком шоломом. Вона має горловину, через яку рідкий чавун і зливають сталь і шлак. Середня частина має циліндричну форму. У нижній частині є приставне днище, що у міру зносу заміняють новим. До днища приєднана повітряна коробка, у яку надходить стиснене повітря.

Ємність сучасних конвекторів дорівнює 60 – 100 т. і більш, а тиск повітряного дуття 0,3-1,35 Мн/м. Кількість повітря необхідного для переробки 1 т чавуна, складає 350 кубометрів.

Перед заливанням чавуна конвектор повертають до горизонтального положення, при якому отвору фурм виявляються вище рівня залитого чавуна. Потім його повільно повертають у вертикальне положення й одночасно подають дуття, що не дозволяє металу проникати через отвори фурм у повітряну коробку. У процесі продувки повітрям рідкого чавуна вигорають кремній, марганець, вуглець і частково залізо.

При досягненні необхідної концентрації вуглецю конвектор повертають у горизонтальне положення і припиняють подачу повітря. Готовий метал розкислють і виливають у ківш.

Бесемерівський процес. У конвертор заливають рідкий чавун з досить високим змістом кремнію (до 2,25% і вище), марганцю (0,6-0,9%), і мінімальною кількістю сірки і фосфору.

По характері реакції, що відбувається, бесемерівський процес можна розбити на три періоди. Перший період починається після пуску дуття в конвертор і продовжується 3-6 хв. З горловини конвертора разом з газами вилітають дрібні краплі рідкого чавуна з утворенням іскор. У цей період окисляються кремній, марганець і частково заліза по реакціях:

Si + O2 = SiO2,

2Mn + O2 = 2MnO,

2Fe + O2 = 2FeO.

Закис заліза, що утвориться, частково розчиняється в рідкому металі, сприяючи подальшому окислюванню кремнію і марганцю. Ці реакції протікають з виділенням великої кількості тепла, що викликає розігрів металу. Шлак виходить кислим (40-50% Si2).

Другий період починається після майже повного вигоряння кремнію і марганцю. Рідкий метал досить добре розігрітий, що створюються сприятливі умови для окислювання вуглецю по реакції C + Fe = Fe + CO, що протікає з поглинанням тепла. Горіння вуглецю продовжується 8-10 хв і супроводжується деяким зниженням температури рідкого металу. Окис вуглецю, що утвориться, згоряє на повітрі. Над горловиною конвектора з'являється яскраве полум'я.

В міру зниження змісту вуглецю в металі полум'я над горловиною зменшується і починається третій період. Він відрізняється від попередніх періодів появою над горловиною конвертора бурого диму. Це показує, що з чавуна майже цілком вигоріли кремній, марганець і вуглець і почалося дуже сильне окислювання заліза. Третій період продовжується не більш 2 – 3 хв, після чого конвектор перевертають у горизонтальне положення й у ванну вводять розкислювачі (феромарганець, ферросиліцій чи алюміній) для зниження змісту кисню в металі. У металі відбуваються реакції

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiO2+ Fe,

3FeO + 2Al = Al2 O2 + 3Fe.

Готову сталь виливають з конвектора в ківш, а потім направляють на розливання.

Щоб одержати сталь із заздалегідь заданою кількістю вуглецю (наприклад, 0,4 – 0,7% З), продувку металу припиняють у той момент, коли з нього вуглець ще не вигорів, чи можна допустити повне вигоряння вуглецю, а потім додати визначена кількість чи чавуна утримуючих вуглець визначена кількість феросплавів.

Томасівський процес. У конвертор з основний футеровкой спочатку завантажують свежообожженную вапно, а потім заливають чавун, що містить 1,6-2,0% Р, до 0,6%Si і до 0,8% S. У томасівському конвекторі утвориться вапняний шлак, необхідний для витягу і зв'язування фосфору. Заповнення конвектора рідким чавуном, підйом конвертора, і пуск дуття відбуваються також як і в бесемерівському процесі.

У перший період продувки в конвекторі окисляється залізо, кремній, марганець і формується вапняний шлак. У цей період температура металу трохи підвищується.              

В другий період продувки вигорає вуглець, що супроводжується деяким зниженням температури металу. Коли зміст вуглецю в металі досягне менш 0,1%, полум'я зменшиться і зникне. Настає третій період, вчасно якого інтенсивно окисляється фосфор

2P + 5Fe + 4Ca = (Ca)4*P 2O5 + 5Fe.

У результаті окислювання фосфор переходить з металу в шлак, оскільки тетрафосфат кальцію може розчинитися тільки в ньому. Томасівські шлаки містять 16 – 24% .

Дана реакція супроводжується виділенням значної кількості тепла, за рахунок якого відбувається більш різке підвищення температури металу.

Перед розкисленням металу з конвертора необхідно видалити шлак, тому що містяться в раскислителях вуглець, кремній, марганець будуть відновлювати фосфор зі шлаку, і переводити його в метал. Томасівську сталь застосовують для виготовлення дахового заліза, дроту і сортового прокату.

Киснево-конверторний процес. Для інтенсифікації бесемерівського і томасівського процесів в останні роки почали застосовувати збагачене киснем дуття.

При бесемерівському процесі збагачення дуття киснем дозволяє скоротити тривалість продувки і збільшити продуктивність конвертора і частку сталевого скрапу, подаваного в металеву ванну в процесі плавки. Головним достоїнством кисневого дуття є зниження змісту азоту в сталі з 0,012-0,025(при повітряному дутті) до 0,008-0,004%(при кисневому дутті). Уведення до складу дуття суміші кисню з водяною чи парою вуглекислим газом дозволяє підвищити якість бесемерівської сталі, до якості сталі, виплавлюваної в мартенівських і електричних печах.

Великий інтерес представляє використання чистого кисню для виплавки чавуна в глуходонних конверторах зверху за допомогою водоохлаждаемих фурм.

Виробництво сталі киснево-конверторним способом з кожним роком збільшується.

Використана література:

1. «Технологія металів і інших конструкційних матеріалів» В.Т.Жадан, Б.Г. Гринберг, В.Я. Никонов Видання друге.

2. «Загальна хімія» Н.Л. Глинка Видання двадцять третє.

3. «Металургія» А.П. Гуляєв 1966 рік.

4