Конвертерлік болат өндіру тәсілі

Болат сапасы негізінен химиялық құрамымен, зиянды элементтердің (Р,S), газдардың (оттегі, азот, сутегі) және металл емес кірінділердің (оксид, сульфид, нитрид) мөлшерімен анықталады.

Көптеген жылдардан бергі практика негізінде, сапасы жағынан ЛД үрдісінің болаты мартендік болаттан артық болмаса, кем емес айтуға болады. Фосфор мен күкірт мөлшері бойынша конвертерлік болат мартен болатынан тәуір.

Конвертерлік болатты қорытуда газдардың, әсіресе азоттың мөлшері, аз болуына көңіл бөлінеді.

Конвертерлік болаттағы азот мөлшеріне әсер ететін факторлар:

1) шикіқұрамдағы азот мөлшері;

2) үрлемедегі азот мөлшері;

3) конвертер кеңістігіне ауа енуі.

Балқымадағы азоттың негізгі көзі: шойын мен үрлеме. Сусымалы материалдардың және атмосфералық азоттың әсері аз.

Реакциялық зона температурасы мен үрлеме қысымының жоғарылығы, металдың азотпен қанығуын жоғарылатады. Балқымадағы азот мөлшері екі қарама–қарсы үрдістің жылдамдығымен, яғни реакциялық зонада азоттың еруімен және оның СО көпіршіктерімен шығуымен анықталады. Техникалық таза оттегінің тазалығы 99,5%–дан жоғарылау болса, болаттағы азот мөлшері 0,003%–дан төмендеу болады.

Конвертердегі сутегінің негізгі көзі: үрлеме ылғалы, шикіқұрамдық материалдардың, әсіресе әктің ылғалы. Конвертерлік болат сутегінің төменгі мөлшерімен ерекшеленеді. Конвертерлік металдағы сутегі, мөлшері 3–4 см³/100 г, ал мартендік болатта – 4–7 см³/100г. Конвертерлік болатта сутегі мөлшерінің аз болуы: газ фазасында сутегі мен ылғал мөлшерінің төмендігі.

Үрлеу барысында конвертерлік балқымадағы оттегі мөлшері өзгеріп, соңына қарай жоғарылайды. Балқыма тотығушылығының басты реттеушісі көміртегі. Балқыманың нақты тотығушылық дәрежесі көміртегі мөлшеріне байланысты (4.18–сурет) анықталады

∆[О] – тепе–теңдіктегі оттегі мөлшерінен артық оттегі.

Оттегінің нақты мөлшері көміртегі концентрациясы азайған сайын арта түседі. Көміртегінің мөлшері 0,15%–дан төмен болса, оттегінің нақты мөлшеріне қождағы FеО активтілігі, балқымадағы қалдық марганец мөлшері және температура әсер етеді.

АБ–тепе–теңдік қисық;

ВГБА–ЛД үрдісінің ауданы;

МОРN–мартендік үрдістің ауданы

Конвертерлік болаттағы кірінділердің мөлшері негізінен оттегісіздендіру технологиясына байланысты. Үрдіс дұрыс ұйымдастырылғанда, балқымада күкірт, оттегі және азот мөлшері төмендеу болып, оксидті, сульфидті және нитридті кірінділердің түзілуі аз орын алады.

Сонымен, зиянды элементтердің, газдардың және кірінділердің мөлшері бойынша конвертерлік металл мартендік болаттан жақсы болмаса, нашар емес. Жалпы алғанда, конвертерлік болаттың сапасы мартендік болаттан артық болмаса, кем емес.
4.3.8 Конвертерлік газды тазалау

Жоғарыдан оттегімен үрлеп болат қорыту барысында, 70–80 м³/т шойынға конвертерлік газ түзіледі. Конвертерлік газ негізінен көміртегінің тотығу өнімдерінен құрылып, орташа құрамы: 85%СО, 10%СО₂, 5%N₂. Конвертерлік газдың мөлшері оттегі қарқындылығымен анықталады. Оттегінің бір молекуласына СО–ның екі молекуласы түзілетіндіктен, конвертерлік газдың мөлшері жұмсалған оттегіден екі есе көп.

Конвертер реакциялық зонасы температурасының жоғарылығынан, темір буланып, түзілген тотықтың бір бөлігі уақ тозаң (0,05–1,5 мкм) түрінде газбен кететіні туралы ілгеріде айтылды. Газдағы орташа тозаң мөлшері 30–50 г/м³ болса, балқыманың кейбір кезеңінде 120 г/м³ жетеді. Осыған байланысты әрбір оттегілі конвертер газ тазалайтын қондырғымен жабдықталады. Көлемі болат қорытуға жұмсалған оттегіден екі есе көп әрі жоғары температуралы (1500–1700ºС) газды тазалаудың өзіндік қиындықтары орын алады.

Конвертерлік газды әкету және тазалау жүйесі қазан–утилизатор мен газды тазалау жүйесінен тұрады. Қазан–утилизаторда, ыстық газдың жылуын пайдалану арқылы, бу алынады әрі температурасы төмендеген соң, газды тазалау үрдісі жеңілдейді.

Конвертерлік газды әкету және тазалаудың екі сұлбасы бар:

1) СО тотығын қазан–утилизатордың каминінде жағу;

2) СО тотығын жақпау.

Бірінші сұлба бойынша СО–ны ауамен жаққанда (АҚШ, Канада және т.б.), тазалайтын газ мөлшері ұлғайғандықтан (1 т шойынға 150–160 м³/мин), электр энергиясының шығыны артып, қуатты түтінсорғыштар қажет.

Екінші сұлба бойынша газ каминде жағылмайды (Франция, Германия, Жапония, Россия және т.б.). Бірінші сұлбамен салыстырғанда, тазаланатын газ мөлшері азырақ болып, тазаланған газды отын немесе химия өнеркәсібінің шикізаты ретінде пайдалануға болады.

Газды тозаңнан айыру ылғалды (Вентури құбыры, скруббер) немесе құрғақ (электрофильтр, мата фильтр) тазалау арқылы іске асырылады. Газды құрғақ тазалаумен салыстырғанда, ылғалды әдістің капиталсалымы азырақ, ал экспуатациялық шығыны көбірек.

Кейінгі жылдары салынған жаңа цехтарда көбінесе газды жақпай әкету сұлбасы қолданылуда, өйткені капитал шығыны төмендеу. 4.19–суретте газды жақпай ылғалды тазалаудың сұлбасы көрсетілген. Конвертерлік газ етек (1) арқылы қазан–утилизатор (2) мен скрубберге (3) (кейде Вентури құбыры) жетіп, салқындап әрі бірінші реттік тазартудан өтеді. Алғашқы тазалауда газ ірілеу бөлшектерден арылса, ұсақ бөлшектерден арылу тазалаудың екінші сатысында (4) орын алады. Жүйеде шлам мен суды әкету (6) көзделеді. Тазаланған газ түтінтартқыш (5) арқылы не газгольдерге барады, не жандыру құрылғысынан кейін атмосфераға шығарылады.
4.3.9 Үрдістің техника – экономикалық көрсеткіштері

Конвертерлік цехтың неғұрлым өнімділігі мен шеген төзімділігі жоғары, 1 т жарамды болатқа шойын мен отқатөзімділер шығыны төмен, жарамды металл шығымы жоғары және болат құны төмен болса, соғұрлым техника – экономикалық көрсеткіштері жоғары.

Цехтың жылдық өнімділігі (құйылма, т) анықталады [8]
А=М_ (4.24)
мұндағы М – металдық шикіқұрамның массасы, т;

t – балқыма ұзақтығы, минут;

а – жарамды құйылма шығымы,

n – бір жылдағы жұмыстық тәулік саны;

4.19–сурет – Конвертерлік газды ылғалды тазалау сұлбасы

Жарамды құйылма шығымы балқыманы үрлеу кезіндегі металл жоғалтымы мен құйылманы алу тәсілдеріне (жоғарыдан, сифондық) байланысты, металдық шикіқұрамның 88–91%-ын құрайды.

Сонымен, конвертерде мартендік шойынды жоғарыдан оттегімен үрлеп, болат қорытудағы негізгі техника–экономикалық көрсеткіштер:

Конвертер сыйымдылығы, т ..............................100–350

Балқыма ұзақтылығы, мин .................................. .30–40

Үрлеу уақыты, мин ................................................15–20

Шойын шығыны, %................................................70–80

Скрап шығыны,% ...................................................20–30

Оттегі шығыны, м³/т болатқа............................. ...50–57

Әк шығыны, % ...........................................................6–9

Отқатөзімділер шығыны, кг/т болатқа ....................2–4

Жарамды металл шығымы, %................................88–91