Konverter Stålfremstilling
Konverterstålfremstilling er en stålfremstillingsproces, der bruger varmt metal, skrotstål og ferrolegeringer som de vigtigste råmaterialer. Den er ikke afhængig af eksterne energikilder, men udnytter i stedet den fysiske varme fra selve det smeltede jern og den varme, der genereres af kemiske reaktioner mellem komponenterne i jernvæsken til at fuldføre stålfremstillingsprocessen i konverteren. Konvertere klassificeres efter ildfast foring som syre eller basisk; ved placeringen af gas, der blæser ind i ovnen som top-blæst, bund-blæst eller sideblæst-; og efter den type gas, der anvendes som luftkonvertere eller oxygenkonvertere. Basic oxygen top-blæste og kombinerede top-bundblæste konvertere er det mest udbredte stålfremstillingsudstyr på grund af deres hurtige produktionshastighed, store output, høje enkeltovnsudbytte, lave omkostninger og lave investeringer. Konvertere bruges primært til fremstilling af kulstofstål, legeret stål og til smeltning af kobber og nikkel.
Konverter Stålfremstilling Råmaterialer
Råmaterialerne til konverterstålfremstilling er opdelt i metalliske materialer, ikke-metalliske materialer og gasser. Metalliske materialer omfatter varmt metal, skrotstål og ferrolegeringer. Ikke-metalliske materialer omfatter slaggedannende-midler, flusmidler og kølemidler. Gasser omfatter oxygen, nitrogen, argon, kuldioxid osv. Ikke-metalliske materialer tilsættes under konverterens stålfremstillingsproces for at fjerne urenheder såsom fosfor og svovl og for at kontrollere procestemperaturen. De omfatter hovedsageligt slaggedannende midler (kalk, dolomit), flusmidler (fluorspat, mølleskala), kølemidler (jernmalm, kalksten, stålskrot), karburatorer og brændstoffer (koks, grafit, kul, svær olie).
Konverter Stålfremstilling Produktkvalitet
Varianter og kvalitet af Basic Oxygen Top-Blæst konverterstål
Gasser og indeslutninger i stål er de vigtigste indikatorer for evaluering af stålets metallurgiske kvalitet. Ved basisk-blæst konverterstålfremstilling er reaktionshastigheden hurtig, og kogningen er intens, så H-, N- og O-indholdet i stålet er relativt lavt: [H] er (3–5) × 10⁻⁴%, [N] er (20–40) × 10⁻⁴%{8}} i kulstofstål 0,06 %-0,10 %. Inklusioner er relateret til deoxidations- og størkningsoperationer. En vigtig faktor, der påvirker nitrogenindholdet i top-blæst konverterstål er renheden af oxygen, som det kan ses af dataene i tabel 4. Derfor bør oxygenet, der bruges til konverterstålfremstilling, være mere end 99 % rent oxygen.
Lavt-kulstofstål er hovedproduktet ved fremstilling af konverterstål. Fordi konverteren afkarbonerer hurtigt, og gasindholdet i stålet er lavt, har stålet god plasticitet og lav-temperatur-plasticitet samt fremragende dybtræknings- og svejseegenskaber. Konverteringsstål, der bruges til at producere varm-valsede plader, kold-valsede plader, galvaniserede plader, bilplader, kold-formede sektioner, bløde-kulstoffattige valstråde osv., alle udviser god ydeevne.
Selvom der er nogle vanskeligheder med at smelte medium- og høj-kulstofstål i konvertere, kan stålets kvalitet stadig sikres. Forskellige konstruktionsstål, lejestål, hårde valsetråde osv., fremstillet af konverterstål, er blevet brugt i vid udstrækning. Vanskelighederne ved at smelte højt-kulstofstål er kulstofkontrol og affosforisering. Når C > 0,2 % er det vanskeligt at kontrollere kulstof nøjagtigt af erfaring. Hvis en sublance er tilgængelig, kan den bruges til kontrol; uden en sublance kræves hurtig analyse ved ovnfronten, hvilket medfører forsinkelser. Slutpunktet (FeO) i stål med højt-kulstofindhold er lavt, og affosforiseringstiden er kort. Derfor er en dobbelt-slaggeoperation påkrævet, dvs. tapning af den indledende slagge i begyndelsen af afkulningsperioden for at fjerne det fosfor, der er kommet ind i slaggen i det tidlige stadie. Den dobbelte-slaggeoperation mister dog en stor mængde varme og jern i slaggen og bør ikke bruges, medmindre det er absolut nødvendigt. Karbureringsmetoden er en anden driftsmetode til smeltning af medium- og høj-kulstofstål. I dette tilfælde er blæseoperationen den samme som for stål med lavt-kulstofindhold, men der tilsættes karburator i øsen for at øge kulstofindholdet til det nødvendige niveau. Karburatorerne er koks, petroleumskoks osv. Den lille mængde karburering for medium-kulstofstål er let at udføre. For høj-kulstofstål skal karbureringen være godt kontrolleret, men kvaliteten af skinnestål, hårde valsetråde osv. kan opfylde kravene, når de smeltes ved hjælp af karbureringsmetoden.
Der er ingen særlige vanskeligheder ved at smelte lavt-legeret stål i konvertere. Ved smeltning af legeret stål skal der tilføres en stor mængde ferrolegeringer til øsen til legering, hvilket sænker ståltemperaturen. Forøgelse af taptemperaturen påvirker affosforiseringen negativt. Derfor bør smeltning af legeret stål kombineres med sekundær raffinering ved at bruge en øseovn for at fuldføre legeringen. Efterhånden som kravene til styring af sammensætningen af stål bliver stadig strengere, for at reducere udsving i stålegenskaber, jo snævrere sammensætningsområdet er, jo bedre. Dette kræver også finjustering af legeringssammensætningen under raffinering af øseske.
Der er stadig vanskeligheder med at smelte ultra-lavt-kulstofstål (C < 0,03%) i top-blæste konvertere. For det første, fordi under det kritiske kulstofindhold falder afkulningshastigheden, og badomrøringen svækkes. Intensivering af iltforsyningen fremmer kun jernoxidation snarere end kulstoffjernelse. For det andet, [%C] × [%O]=0.0025. Når [%C]=0.01%, [%O]=0.25%, som allerede er den mættede koncentration af [O]. Det vil sige, at 0,01% C er den teoretiske grænse for afkulning. For yderligere at afkarbonisere skal partialtrykket af CO i gasfasen reduceres, hvilket kræver brug af sekundære raffineringsmetoder.
