Red de conocimientos turísticos - Guía para elegir días propicios según el calendario chino - Fabricación de acero con convertidor1. Clasificación del método de fabricación de acero con convertidor El convertidor es un método moderno de fabricación de acero que utiliza hierro fundido como materia prima principal. El horno de fabricación de acero consta de una tapa del horno en forma de cono truncado, un cuerpo del horno cilíndrico y un fondo esférico. El cuerpo del horno está equipado con un muñón que puede girar alrededor de él para realizar las operaciones de carga, extracción de acero y vertido de escoria, de ahí su nombre. ¿Convertidor de soplado de fondo de aire ácido-horno Bessemer (Reino Unido 1856)? Convertidor de aire {Convertidor de aire alcalino de soplado inferior-horno Thomas (Alemania 1878) Convertidor de aire alcalino de soplado lateral (China 1952) Convertidor {Convertidor de oxígeno de soplado superior-LD (Austria 1952)? Convertidor de oxígeno {convertidor de oxígeno de soplado inferior-OBM (Alemania 1967) convertidor de soplado combinado de arriba a abajo (Francia 1975) 2. Los antecedentes y la abreviatura del método de fabricación de acero con convertidor de soplado superior con oxígeno (1) son, ante todo, un proceso de refinado por oxidación. Los hornos bainíticos y Thomas originales utilizaban chorro de aire para utilizar oxígeno. Después de la Segunda Guerra Mundial, aparecieron en los Estados Unidos generadores de oxígeno industriales, que permitieron utilizar oxígeno puro para fabricar acero. Sin embargo, el método original de soplado del fondo puede quemar fácilmente el fondo del horno y la pistola rociadora. La American Union Carbide Company llevó a cabo un experimento con un convertidor de oxígeno de soplado superior en el laboratorio en 1947 y lo denominó con éxito BOF. Tan pronto como Austria se enteró, envió expertos relevantes para visitarlo y estudiarlo. A su regreso, en 1949 realizaron pruebas semiindustriales en un convertidor de 2 toneladas y tuvieron éxito. Los convertidores de oxígeno de 30 toneladas de peso se completaron y pusieron en funcionamiento en 1952 y 1953 en Linz y Donawitz respectivamente, por lo que a menudo se les llama LD. 1967 12 Alemania y Canadá inventaron conjuntamente el convertidor de oxígeno de fondo, que utilizaba una boquilla de manga de doble capa para introducir hidrocarburos gaseosos para enfriar. En 1975, Francia desarrolló el convertidor de soplado combinado de arriba a abajo, que combinaba las ventajas de LD y OBM, y lo propuso en la Conferencia Anual Mundial de 1977. (2) Características del convertidor de oxígeno de soplado superior 1) Ventajas El convertidor de oxígeno de soplado superior ha mostrado grandes ventajas desde su inicio. Países de todo el mundo se han desarrollado simultáneamente y se han convertido en el método de fabricación de acero más importante en la actualidad. Sus ventajas son: (1) Velocidad de fusión rápida y alta productividad (un horno de acero solo toma 20 minutos) (2) Alta eficiencia térmica, no se necesita fuente de calentamiento externa durante la fundición y se puede eliminar entre 10% y 30% de chatarra de acero); usado (3) Más tipos de acero, de buena calidad (se pueden fundir tanto acero con alto contenido de carbono como acero con bajo contenido de carbono, con bajo contenido de S, P, H, N, O e inclusión (4) Es conveniente para una utilización integral); y control informático del proceso productivo. 2) Desventajas Por supuesto, LD todavía tiene algunos problemas, como una alta pérdida por soplado (10%), tipos de acero limitados (es difícil fundir acero de alta aleación que contenga una gran cantidad de elementos refractarios y elementos que se oxidan fácilmente), etc. La tendencia de desarrollo de los convertidores de oxígeno es la primera en popularizar los convertidores de oxígeno de soplado superior en Japón, liderando la tendencia de desarrollo de LD: (1) Gran capacidad (inversión relativamente pequeña) (2) Aumentar la refinación fuera del horno, aumentar las variedades y; mejorar la calidad (teóricamente se puede refinar cualquier tipo de acero (3) introducir tecnología de soplado de fondo e implementar soplado compuesto (reducir salpicaduras y daños por soplado; (5) realizar control por computadora del proceso de fundición); 1 Introducción a las materias primas para la fabricación de acero convertidor Las materias primas utilizadas en la fabricación de acero convertidor se pueden dividir en dos categorías: materiales metálicos y materiales no metálicos. La calidad de las materias primas no sólo está relacionada con la dificultad de la operación de soplado, sino que también afecta la producción, la calidad y el costo de producción del acero. 1.1 Materiales metálicos Los principales materiales metálicos utilizados en la fabricación de acero por convertidores son el hierro fundido, la chatarra de acero y las ferroaleaciones. 1.1.1 El papel del hierro fundido 1: Las principales materias primas para la fabricación de acero convertidor generalmente representan más del 70% de la carga. El hierro fundido debe cumplir ciertos requisitos para simplificar y estabilizar las operaciones y obtener buenos indicadores técnicos y económicos. 1) La temperatura es ≥1250 ℃ y la temperatura del hierro fundido es estable, lo que indica calor físico. Una temperatura más alta del hierro fundido no sólo puede garantizar una conversión fluida del convertidor, sino también aumentar la cantidad de chatarra de acero y reducir los costos de producción. Por lo tanto, se espera que la temperatura del hierro fundido sea lo más alta posible y, en general, debe mantenerse por encima de 1250 °C ~ 1300 °C durante la carga. Además, también se espera que la temperatura del hierro fundido sea relativamente estable, lo que favorece las operaciones de fundición y la programación de la producción. 2) ¿La composición es adecuada y las fluctuaciones son pequeñas? El convertidor tiene una gran adaptabilidad a la fabricación de acero y puede convertir hierro fundido de diversas composiciones en acero. Sin embargo, para facilitar el funcionamiento del convertidor y reducir los costes de producción, la composición del hierro fundido debe ser adecuada y estable. (1) Contenido de fósforo en el hierro fundido ≤ 0,4%: el fósforo puede provocar "fragilidad en frío" en el acero y es uno de los elementos nocivos del acero. El efecto de desfosforización de la fundición de escoria simple del convertidor es del 85% al 95%, y generalmente se requiere que el contenido de fósforo del acero al carbono ordinario sea ≤0,04%. Por tanto, la norma nacional estipula que el contenido de fósforo del hierro fundido es inferior al 0,4%. Cabe señalar que la desfosforización no se puede realizar en un alto horno. Si el contenido de fósforo del hierro fundido excede el 0,4%, o si el contenido de fósforo del hierro fundido es bajo, el hierro fundido debe tratarse con doble fundición de escoria o predesfosforización. (2) Contenido de azufre en el hierro fundido ≤ 0,07%: el azufre hará que el acero sea "quebradizo en caliente" y también es un elemento nocivo en el acero.
Fabricación de acero con convertidor1. Clasificación del método de fabricación de acero con convertidor El convertidor es un método moderno de fabricación de acero que utiliza hierro fundido como materia prima principal. El horno de fabricación de acero consta de una tapa del horno en forma de cono truncado, un cuerpo del horno cilíndrico y un fondo esférico. El cuerpo del horno está equipado con un muñón que puede girar alrededor de él para realizar las operaciones de carga, extracción de acero y vertido de escoria, de ahí su nombre. ¿Convertidor de soplado de fondo de aire ácido-horno Bessemer (Reino Unido 1856)? Convertidor de aire {Convertidor de aire alcalino de soplado inferior-horno Thomas (Alemania 1878) Convertidor de aire alcalino de soplado lateral (China 1952) Convertidor {Convertidor de oxígeno de soplado superior-LD (Austria 1952)? Convertidor de oxígeno {convertidor de oxígeno de soplado inferior-OBM (Alemania 1967) convertidor de soplado combinado de arriba a abajo (Francia 1975) 2. Los antecedentes y la abreviatura del método de fabricación de acero con convertidor de soplado superior con oxígeno (1) son, ante todo, un proceso de refinado por oxidación. Los hornos bainíticos y Thomas originales utilizaban chorro de aire para utilizar oxígeno. Después de la Segunda Guerra Mundial, aparecieron en los Estados Unidos generadores de oxígeno industriales, que permitieron utilizar oxígeno puro para fabricar acero. Sin embargo, el método original de soplado del fondo puede quemar fácilmente el fondo del horno y la pistola rociadora. La American Union Carbide Company llevó a cabo un experimento con un convertidor de oxígeno de soplado superior en el laboratorio en 1947 y lo denominó con éxito BOF. Tan pronto como Austria se enteró, envió expertos relevantes para visitarlo y estudiarlo. A su regreso, en 1949 realizaron pruebas semiindustriales en un convertidor de 2 toneladas y tuvieron éxito. Los convertidores de oxígeno de 30 toneladas de peso se completaron y pusieron en funcionamiento en 1952 y 1953 en Linz y Donawitz respectivamente, por lo que a menudo se les llama LD. 1967 12 Alemania y Canadá inventaron conjuntamente el convertidor de oxígeno de fondo, que utilizaba una boquilla de manga de doble capa para introducir hidrocarburos gaseosos para enfriar. En 1975, Francia desarrolló el convertidor de soplado combinado de arriba a abajo, que combinaba las ventajas de LD y OBM, y lo propuso en la Conferencia Anual Mundial de 1977. (2) Características del convertidor de oxígeno de soplado superior 1) Ventajas El convertidor de oxígeno de soplado superior ha mostrado grandes ventajas desde su inicio. Países de todo el mundo se han desarrollado simultáneamente y se han convertido en el método de fabricación de acero más importante en la actualidad. Sus ventajas son: (1) Velocidad de fusión rápida y alta productividad (un horno de acero solo toma 20 minutos) (2) Alta eficiencia térmica, no se necesita fuente de calentamiento externa durante la fundición y se puede eliminar entre 10% y 30% de chatarra de acero); usado (3) Más tipos de acero, de buena calidad (se pueden fundir tanto acero con alto contenido de carbono como acero con bajo contenido de carbono, con bajo contenido de S, P, H, N, O e inclusión (4) Es conveniente para una utilización integral); y control informático del proceso productivo. 2) Desventajas Por supuesto, LD todavía tiene algunos problemas, como una alta pérdida por soplado (10%), tipos de acero limitados (es difícil fundir acero de alta aleación que contenga una gran cantidad de elementos refractarios y elementos que se oxidan fácilmente), etc. La tendencia de desarrollo de los convertidores de oxígeno es la primera en popularizar los convertidores de oxígeno de soplado superior en Japón, liderando la tendencia de desarrollo de LD: (1) Gran capacidad (inversión relativamente pequeña) (2) Aumentar la refinación fuera del horno, aumentar las variedades y; mejorar la calidad (teóricamente se puede refinar cualquier tipo de acero (3) introducir tecnología de soplado de fondo e implementar soplado compuesto (reducir salpicaduras y daños por soplado; (5) realizar control por computadora del proceso de fundición); 1 Introducción a las materias primas para la fabricación de acero convertidor Las materias primas utilizadas en la fabricación de acero convertidor se pueden dividir en dos categorías: materiales metálicos y materiales no metálicos. La calidad de las materias primas no sólo está relacionada con la dificultad de la operación de soplado, sino que también afecta la producción, la calidad y el costo de producción del acero. 1.1 Materiales metálicos Los principales materiales metálicos utilizados en la fabricación de acero por convertidores son el hierro fundido, la chatarra de acero y las ferroaleaciones. 1.1.1 El papel del hierro fundido 1: Las principales materias primas para la fabricación de acero convertidor generalmente representan más del 70% de la carga. El hierro fundido debe cumplir ciertos requisitos para simplificar y estabilizar las operaciones y obtener buenos indicadores técnicos y económicos. 1) La temperatura es ≥1250 ℃ y la temperatura del hierro fundido es estable, lo que indica calor físico. Una temperatura más alta del hierro fundido no sólo puede garantizar una conversión fluida del convertidor, sino también aumentar la cantidad de chatarra de acero y reducir los costos de producción. Por lo tanto, se espera que la temperatura del hierro fundido sea lo más alta posible y, en general, debe mantenerse por encima de 1250 °C ~ 1300 °C durante la carga. Además, también se espera que la temperatura del hierro fundido sea relativamente estable, lo que favorece las operaciones de fundición y la programación de la producción. 2) ¿La composición es adecuada y las fluctuaciones son pequeñas? El convertidor tiene una gran adaptabilidad a la fabricación de acero y puede convertir hierro fundido de diversas composiciones en acero. Sin embargo, para facilitar el funcionamiento del convertidor y reducir los costes de producción, la composición del hierro fundido debe ser adecuada y estable. (1) Contenido de fósforo en el hierro fundido ≤ 0,4%: el fósforo puede provocar "fragilidad en frío" en el acero y es uno de los elementos nocivos del acero. El efecto de desfosforización de la fundición de escoria simple del convertidor es del 85% al 95%, y generalmente se requiere que el contenido de fósforo del acero al carbono ordinario sea ≤0,04%. Por tanto, la norma nacional estipula que el contenido de fósforo del hierro fundido es inferior al 0,4%. Cabe señalar que la desfosforización no se puede realizar en un alto horno. Si el contenido de fósforo del hierro fundido excede el 0,4%, o si el contenido de fósforo del hierro fundido es bajo, el hierro fundido debe tratarse con doble fundición de escoria o predesfosforización. (2) Contenido de azufre en el hierro fundido ≤ 0,07%: el azufre hará que el acero sea "quebradizo en caliente" y también es un elemento nocivo en el acero.
El efecto de desulfuración del convertidor no es ideal. La tasa de desulfuración de la fundición de escoria única es solo del 30% al 35%. Por lo general, se requiere que el contenido de azufre del acero fundido sea inferior al 0,05%. del hierro fundido es ≤0,07%. Si el contenido de azufre del hierro fundido excede el 0,07% o se utiliza acero con bajo contenido de azufre, se requiere una doble fundición con escoria o una desulfuración previa del hierro fundido. (3) Contenido de silicio en el hierro fundido: el silicio en el hierro fundido es uno de los principales elementos calefactores en la fabricación de acero por convertidor. Cuando el contenido de silicio aumenta en un 0,1%, la tasa de desechos puede aumentar entre un 1,3% y un 1,5%. Para convertidores grandes y medianos, el contenido de silicio del hierro fundido debe ser del 0,5% al 0,8%. La pérdida de calor de un convertidor pequeño es grande y el contenido de silicio del hierro fundido puede ser mayor. Si el contenido de silicio es inferior al 0,5%, el calor químico del hierro fundido será insuficiente, lo que hará que la tasa de desechos disminuya y, por otro lado, incluso el convertidor de pequeña capacidad no podrá soplar normalmente, si el contenido de silicio; del hierro fundido es superior al 0,8%, no solo aumentará el consumo de materiales de escoria, sino que también aumentará la cantidad de escoria en el horno. Demasiada escoria fácilmente provocará salpicaduras y aumentará la pérdida de metal. Además, cuando el contenido de silicio del hierro fundido es alto, la alcalinidad de la escoria inicial es baja, lo que intensifica la erosión del revestimiento del horno. Al mismo tiempo, el alto contenido de dióxido de silicio en la escoria inicial reducirá relativamente el contenido. de FeO y MnO en la escoria, y es fácil formar una capa en la superficie del bloque de cal 2CaO con un punto de fusión de 2130°C. La cubierta de SiO2 evita la fusión de la cal y ralentiza la velocidad de formación de escoria, lo que no favorece una desfosforización temprana. Cabe señalar que el contenido de silicio del metal caliente en algunas plantas de acero supera el 65438 ± 0,2 %, y algunas incluso alcanzan el 65438 ± 0,5 %. Se debe realizar una desiliconización previa para reducir la carga sobre el convertidor. (4) Contenido de manganeso en el hierro fundido: el manganeso en el hierro fundido es un elemento beneficioso que se refleja principalmente en el hecho de que el óxido de manganeso generado después de la oxidación del manganeso puede promover la disolución de la cal, lo que es beneficioso para extender la vida útil del horno y reducirla. el hierro pegado de la lanza de oxígeno. El contenido de manganeso del hierro fundido utilizado por la mayoría de las plantas siderúrgicas de mi país no es alto, generalmente entre 0,2% y 0,4%. La principal forma de aumentar el contenido de manganeso del hierro fundido es agregar mineral de manganeso a las materias primas del alto horno, pero esto aumentará la proporción de coque en la producción de hierro y reducirá la productividad del alto horno. La racionalidad de añadir manganeso al hierro fundido requiere una comparación técnica y económica detallada. Actualmente, no existen requisitos rígidos para el contenido de manganeso del hierro fundido. (5) Contenido de carbono del hierro fundido: el carbono también es el principal elemento calefactor en la fabricación de acero por convertidor. Un contenido de carbono ≥3,5% puede cumplir con los requisitos de fundición, mientras que el hierro fundido generalmente contiene aproximadamente un 4% de carbono, que generalmente no es necesario. El control de la composición del hierro fundido en algunas plantas convertidoras de acero domésticas se muestra en la Tabla (6) 1-1. 3) La escoria de alto horno con un contenido de escoria de ≤0,5% contiene una gran cantidad de S y SiO2_2, por lo que se espera que. el hierro fundido cargado en el convertidor debe contener la menor cantidad de escoria posible. Para reducir las tareas de desulfuración y el contenido de escoria, normalmente se requiere que el contenido de escoria no supere el 0,5%. Definición de pretratamiento de hierro fundido: El proceso de desulfuración, desfosforización o desiliconización antes de que el hierro fundido se cargue en el convertidor se denomina pretratamiento de hierro fundido. Propósito: Reducir la carga de los altos hornos y convertidores y mejorar la productividad. 1) Las condiciones de desulfuración del hierro fundido fuera del horno son mejores que las del acero fundido (el contenido de elementos como carbono, silicio y fósforo en el hierro fundido es alto, el coeficiente de actividad del azufre es alto y el El contenido de oxígeno del hierro fundido es bajo). La eficiencia de desulfuración es de 4 a 6 veces mayor que la del acero fundido, y es de 4 a 6 veces mayor que la del convertidor de escoria doble. El método es más económico, por lo que el La tecnología de predesulfuración del hierro fundido se ha adoptado ampliamente en el país y en el extranjero. Idea básica: agregue desulfurante al hierro fundido para combinarlo y formar escoria. (1) Desulfurador y sus características: En la actualidad, existen principalmente cuatro tipos de predesulfuradores para hierro fundido. ①Reacción de desulfuración del polvo de carburo de calcio (CaC2): CaC2(S)+[S]=CaS(S)+2[C] Características: Fuerte capacidad de desulfuración, pero una pequeña cantidad de CO y C2H2 se escapa durante la desulfuración, lo que produce carburo de calcio. polvo y contaminación del medio ambiente, se debe instalar un dispositivo de eliminación de polvo; el precio es relativamente caro. ②Reacción de desulfuración de cal en polvo (CaO): 2 CaO(s)+[s]+1/2[si]= cas(s)+1/22 CaO? Características del SiO_2 (S): precio económico, bajo costo de desulfuración, pero poca capacidad de desulfuración cuando se usa solo, aparecerá C2S en la superficie de la cal, lo que dificulta la continuación de la reacción de desulfuración y reduce la velocidad y eficiencia de la desulfuración. Por lo tanto, se suele añadir una cantidad adecuada de polvo de aluminio o carbonato de sodio para evitar la generación de C2S: Cao (S) + [S] + 2/3 [Al] = CAS (S) + 655. ③Reacción de desulfuración de carbonato de sodio (Na2CO3): na2co 3(L)+[S]+[Si]= Na2S(L)+SiO 2(S)+{CO}Características: Fuerte capacidad de desulfuración, el gas producido tiene un efecto de agitación, por lo tanto, la velocidad de desulfuración es rápida, pero es costosa y contamina gravemente, por lo que ahora rara vez se usa y, a veces, se mezcla con otros polvos para formar un desulfurizador compuesto.