29.3.1. Конвертери.
У 1856 р. англійський винахідник Г. Бессемер уперше переробив чавун на сталь. Для отримання сталі чавун продували стисненим повітрям.
Конвертер (з англ. - перетворюю) Г. Бессемера футерований динасовою цеглою, тому в ньому переробляють на сталь чавун, який не містить фосфору та сірки. Об'єм конвертера становить 10-35 т, час продування чавуну повітрям - 12-15 хв. Отримана сталь містить збільшену кількість азоту, що надає їй крихкості.
У 1878 р. англієць С. - Дж. Томас запропонував змінити в конвертері Г. Бессемера футерівку з динасової цегли на доломітову. Це дало можливість використовувати флюси (вапняк) і переробляти чавуни, які містять більшу кількість фосфору і сірки. Проте якість отриманої сталі залишалася незадовільною. Сталь забруднювалась азотом.
Пошуки вдосконалення конвертерного способу виробництва сталі привели до продування чавуну в конвертері Томаса технічно чистим киснем замість повітря. Це сталося в 1933 р. Унаслідок заміни повітряного дуття на кисневе температура розплаву в зоні дії кисню підвищилась до 3000°С. До складу шихти почали додавати скрап. Якість сталі наблизилась до рівня мартенівської. 238
Продуктивність кисневого конвертора значно більша, ніж мартенівської печі. Так, за 1 год. у 300-тонному кисневому конвертері отримують 400-500 т сталі, у мартенівській печі - не більше 80 т. Крім того, варіння сталі в конвертерах не потребує палива. Шихта розплавляється за рахунок теплоти, яка виділяється в процесі окислення домішок. Це реакції екзотермічні. Тому виробництво сталі в кисневих конвертерах постійно збільшують, а в мартенівських печах, навпаки, з меншують.
Будова та принцип роботи кисневого конвертера. Конвертер має грушевидну форму (рис. 40). Із зовні конвертер окутий сталлю, підперезаний сталевим кільцем і може повертатись навколо горизонтальної осі на кут 180°. У середині він викладений вогнетривкою доломітовою цеглою 2. Верхня частина конвертера закінчується горловиною, через яку завантажують шихту, подають кисень, виводять газові продукти реакції та виливають шлак. Збоку є льотка 1 для виливання сталі. Об'єм сучасних конвертерів становить 250-400 т. Кисень подають через фурми 3 під тиском 0,9-1,4 МПа. Фурми охолоджують водою. У великих конвертерах - понад чотири фурми. Для кращого перемішування розплаву фурми розташовують під кутом до розплаву.
Сировина для виробництва сталі: розплавлений чавун, сталевий скрап (25-30% маси чавуну), вапняк, залізна руда (до 25%), розкислювачі та легуючі елементи (при виплавлені легованих сталей).
Для завантаження шихти 4 конвертер нахиляють, засипають скрап, заливають розплавлений чавун і повертають у вертикальне (робоче) положення. Потім вставляють фурми і продувають киснем. У цей самий час засипають частину флюсів і залізної руди, решту додають у процесі сталеваріння. На 1 т розплаву протягом 1 хв. витрачається 1,8-4 м3 кисню.
Залежно від об'єму конвертера час продування киснем становить 1,5-25 хв. Момент закінчення подавання кисню визначають кількістю витраченого кисню та забарвленням полум'я, яке виривається з горловини конвертера. Буре забарвлення полум'я свідчить про горіння заліза. Отже, подання кисню припиняють. Сталь готова. Після закінчення сталеваріння фурми витягають, конвертер повертають у горизонтальне положення, беруть пробу металу та шлаку на хімічний аналіз. Потім через льотку випускають у ківш сталь, а через горловину у шлаковози, зливають шлак. Розкислювачі додають до сталі під час виливання її у ківш.
У кисневих конвертерах отримують практично всі вуглецеві сталі й частину малолегованих. Із конвертерної сталі, виробляють кузови автомобілів, балки, швелери тощо.