Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Киснево-конверторний спосіб одержання сталі — процес виробництва сталі продуванням рідкого чавуну в основних конверторах технічно чистим киснем; один із способів конверторного виробництва. Окрім чавуну в конвертор можна вводити сталевий брухт (20–30 %). Вперше в промислових масштабах був впроваджений 1952 року в Австрії. У другій половині 20 століття став основним процесом одержання сталі, в 2011 році за цим процесом було виплавлено близько 70 % виплавленої в світі сталі. На 2020-і роки відомо близько 40 різновидів цього процесу
Історія
За радянською історіографією, перші масштабні досліди з продування чавуну киснем зверху було проведено в СРСР інженером М. І. Мозговим у 1933 році. За іншою версією, розробником процесу був Роберт Дюррер (фр. [fr]) зі Швейцарії. В промисловому масштабі киснево-конвертерний процес вперше застосовано в Австрії 27 листопада 1952 року на металургійному комбінаті у Лінці. Другим заводом, на якому було використано процес, був завод «Донавіц» у австрійському місті Донавіц (тепер у складі Леобен), де його було впроваджено 22 травня 1953 року. Від назви міста Лінц і міста Донавіц, де вперше було впроваджено цей процес, походить німецькомовний варіант назви кіснево-конвертерного процесу — «Linz-Donawitz-Verfahren», або скорочено «LD-Verfahren» («Лінц-Донавіцький процес»). В СРСР — з 1956 року в Україні на Дніпропетровському Металургійному заводі ім. Г. І. Петровського.
В деяких промислово розвинених країнах, використовуючи киснево-конвертерний процес, вже наприкінці 1970-х років виплавляли понад 70 % сталі. При зміні частки конвертерної сталі швидкий розвиток цього способу виробництва в Японії, США і Німеччині стався у 1960–1980-х роках і досяг 60–80 %. У СРСР даний спосіб розвивався у два рази повільніше (до 1990 р. досяг лише 35 %). Після розпаду СРСР Росія різко збільшила частку цього способу виробництва сталі — до 1998 р. він склав 80 %. В Україні швидкість розвитку даного процесу залишилася, як і раніше, низькою, і в 2005 р. частка конвертерної сталі досягла 50 %.
У Китаї частка конвертерного виробництва за 10 років подвоїлася і склала в 2005 р. понад 85 %. Таким чином, в індустріально розвинених країнах частка конвертерного виробництва досягла 60-80 % у 1975–1985 рр., після чого почала повільно знижуватися і в наш час[] знаходиться в межах 45–75 %.
Техніка і технологія
Конверторний спосіб оснований на продувці рідкого чавуну киснем, який окиснює домішки, які містяться в чавуні (кремній, марганець, вуглець та інші). Процес проводиться у кисневому конверторі, що являє собою стальну посудину грушоподібної форми, яка з середини футерована вогнетривкою цеглою. Подача кисню під тиском 0,8–1,2 МПа (8-12 кгс/см²) здійснюється через фурму, що охолоджується водою. Близько 96 % конверторів працюють лише із верхньою продувкою киснем.
Перед початком процесу в конвертор завантажують залізну руду, стальний брухт, вапно і заливають рідкий чавун. В конвертор опускають фурму і починають продувку киснем. Під дією дуття домішки чавуну окиснюються, виділяючи значну кількість тепла, в результатя чого одночасно знижується вміст домішок у металі і підвишується температура, підтримуючи його у рідкому стані.
Кисневий струмінь при попаданні в рідкий чавун насамперед окиснює залізо з утворенням його закису (FeO):
2 Fe + O2 → 2 FeO.
Закис заліза частково переходить у шлак, а частково розчиняється в рідкому металі, що сприяє окисненню інших складових чавуну: одні з них згорають і утворюють шлак, інші — видаляються у вигляді газів. Вигоряння вуглецю починається з перших хвилин продувки:
C + FeO → Fe + CO.
Водночас з ним окиснюються марганець і кремній:
Mn + FeO → Fe + MnO,
Si + 2 FeO → 2 Fe + SiO2.
Для видалення фосфору в шлак його необхідно зв'язати з киснем в фосфорний ангідрит (Р2О5). Ошлакування фосфору здійснюється доданням флюсу — вапна:
2 P + 5 FeO + 4 CaO → 4CaO•P2O5 + 5 Fe.
Крім того, у розплаві протікають реакції прямого відновлення заліза:
C + O2 → CO2,
2 Mn + O2 → 2 MnO і т. д.
По мірі вигоряння вуглецю й інших елементів утворюється надмірна кількість тепла, аж до руйнування футерівки конвертора, перегріву металу і, як наслідок цього, до підвищеного угару металу і погіршення якості сталі. Для охолодження розплаву в нього вводять охолоджуючі добавки: залізну руду, стальний брухт. Охолоджуюча дія залізної руди пов'язана з ендотермічним процесом відновлення заліза з руди при контакті з вуглецем чавуну. При додаванні брухту розплавлений метал охолоджується за рахунок його нагріву і розплавлення. Шлак, що накопичується, зливають у процесі плавки. При доведенні вмісту вуглецю до заданого, дуття відключають і сталь виливають з конвертора в . Однак закис заліза, що утворився при плавці і залишився у сталі додає їй крихкості і знижує міцність. Щоб видалити цю шкідливу домішку сталь розкиснюють. У ківш зі сталлю вводять дрібні грудки розкиснювачів (феросиліцій, феромарганець, алюміній і ін.) — хімічних елементів, що більш активні до кисню ніж залізо. Розкиснювачі зв'язують в оксиди кремній і марганець, що легко спливають в шлак, а сталь при цьому звільняється від розчиненого в ній кисню: FeO + Mn → Fe + MnO,
2 FeO + Si → 2 Fe + SiO2.
Після розкиснення сталь розливають по формах (виливницях), де вона застигає у вигляді злитків. В кисневих конверторах виплавляють вуглецеві і низьколеговані сталі. Киснево-конверторний спосіб — найпродуктивніший (тривалість плавки — 50–60 хв.). Процес не потребує палива (використовується фізичне тепло рідкого чавуну і екзотермічних реакцій вигоряння домішок). Але при цьому способі вихід готового металу порівняно невеликий (90–92 % від вихідного) і ним можна переробляти тільки невелику кількість металобрухту.
Див. також
| Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Киснево-конверторний спосіб одержання сталі |
Література
- Смирнов В. О., Білецький В. С. Фізичні та хімічні основи виробництва. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2005. ISBN 966-7804-90-9
- В. П. Мовчан, М. М. Бережний. Основи металургії. Дніпропетровськ: Пороги. 2001. 336 с.
Посилання
- Киснево-конверторний процес, киснево-конвертерний процес. // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
- 60 years of the Linz-Donawitz Process [ 5 Березня 2016 у Wayback Machine.] на сайті компанії «Voestalpine» http://www.voestalpine.com/group/en [ 13 Жовтня 2015 у Wayback Machine.]. (англ.)
- Tupkary R. H. Modern Steel Making Handbook / R.H. Tupkary, V.R. Tupkary. — Mercury Learning & Information, 2017.— 657 р.
- Д. Ф. Чернега, М. В. Коровко. М. І. Мозговий — інженер-металург, випускник КПІ (історичний нарис по розвитку киснево-конверторного процесу виробництва сталі) [ 4 Березня 2016 у Wayback Machine.]. // Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра. 2009. С. 11 — 13.
- Мозговой М. І. [ 10 Квітня 2018 у Wayback Machine.] на сайті КПІ http://kpi.ua [ 11 Листопада 2014 у Wayback Machine.].
- Brief chronicle [ 8 Жовтня 2015 у Wayback Machine.] на сайті компанії «voestalpine» http://www.voestalpine.com/stahldonawitz/de [ 24 Вересня 2015 у Wayback Machine.]. (нім.) (англ.)
- The story of the Linz-Donawitz process. A development which has changed the world [ 22 Лютого 2016 у Wayback Machine.]. — voestalpine AG, January 2013. (англ.)
- 2017 AIST basic oxygen furnace roundup. (Electronic resource). Iron & Steel Technology. – 2017a Vol.17 № 4 – P. 210–210.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Kisnevo konvertornij sposib oderzhannya stali proces virobnictva stali produvannyam ridkogo chavunu v osnovnih konvertorah tehnichno chistim kisnem odin iz sposobiv konvertornogo virobnictva Okrim chavunu v konvertor mozhna vvoditi stalevij bruht 20 30 Vpershe v promislovih masshtabah buv vprovadzhenij 1952 roku v Avstriyi U drugij polovini 20 stolittya stav osnovnim procesom oderzhannya stali v 2011 roci za cim procesom bulo viplavleno blizko 70 viplavlenoyi v sviti stali Na 2020 i roki vidomo blizko 40 riznovidiv cogo procesuKisnevo konverternij ceh na metalurgijnomu zavodi u Dujsburgu Nimechchina IstoriyaOdin z pershih konverteriv zastosovanih dlya kisnevo konverternogo virobnictva na metalurgijnomu zavodi v Linci v Tehnichnomu muzeyi u Vidni Avstriya Rol riznih sposobiv virobnictva stali u period 1860 2014 rokiv Kisnevo konverternij sposib poznacheno sinim kolorom Za radyanskoyu istoriografiyeyu pershi masshtabni doslidi z produvannya chavunu kisnem zverhu bulo provedeno v SRSR inzhenerom M I Mozgovim u 1933 roci Za inshoyu versiyeyu rozrobnikom procesu buv Robert Dyurrer fr fr zi Shvejcariyi V promislovomu masshtabi kisnevo konverternij proces vpershe zastosovano v Avstriyi 27 listopada 1952 roku na metalurgijnomu kombinati u Linci Drugim zavodom na yakomu bulo vikoristano proces buv zavod Donavic u avstrijskomu misti Donavic teper u skladi Leoben de jogo bulo vprovadzheno 22 travnya 1953 roku Vid nazvi mista Linc i mista Donavic de vpershe bulo vprovadzheno cej proces pohodit nimeckomovnij variant nazvi kisnevo konverternogo procesu Linz Donawitz Verfahren abo skorocheno LD Verfahren Linc Donavickij proces V SRSR z 1956 roku v Ukrayini na Dnipropetrovskomu Metalurgijnomu zavodi im G I Petrovskogo V deyakih promislovo rozvinenih krayinah vikoristovuyuchi kisnevo konverternij proces vzhe naprikinci 1970 h rokiv viplavlyali ponad 70 stali Pri zmini chastki konverternoyi stali shvidkij rozvitok cogo sposobu virobnictva v Yaponiyi SShA i Nimechchini stavsya u 1960 1980 h rokah i dosyag 60 80 U SRSR danij sposib rozvivavsya u dva razi povilnishe do 1990 r dosyag lishe 35 Pislya rozpadu SRSR Rosiya rizko zbilshila chastku cogo sposobu virobnictva stali do 1998 r vin sklav 80 V Ukrayini shvidkist rozvitku danogo procesu zalishilasya yak i ranishe nizkoyu i v 2005 r chastka konverternoyi stali dosyagla 50 U Kitayi chastka konverternogo virobnictva za 10 rokiv podvoyilasya i sklala v 2005 r ponad 85 Takim chinom v industrialno rozvinenih krayinah chastka konverternogo virobnictva dosyagla 60 80 u 1975 1985 rr pislya chogo pochala povilno znizhuvatisya i v nash chas koli znahoditsya v mezhah 45 75 Tehnika i tehnologiyaZlivannya ridkogo chavunu u kisnevij konverter Zavod Krupp Mannesmann u Dujsburgu Nimechchina Konvertornij sposib osnovanij na produvci ridkogo chavunu kisnem yakij okisnyuye domishki yaki mistyatsya v chavuni kremnij marganec vuglec ta inshi Proces provoditsya u kisnevomu konvertori sho yavlyaye soboyu stalnu posudinu grushopodibnoyi formi yaka z seredini futerovana vognetrivkoyu cegloyu Podacha kisnyu pid tiskom 0 8 1 2 MPa 8 12 kgs sm zdijsnyuyetsya cherez furmu sho oholodzhuyetsya vodoyu Blizko 96 konvertoriv pracyuyut lishe iz verhnoyu produvkoyu kisnem Pered pochatkom procesu v konvertor zavantazhuyut zaliznu rudu stalnij bruht vapno i zalivayut ridkij chavun V konvertor opuskayut furmu i pochinayut produvku kisnem Pid diyeyu duttya domishki chavunu okisnyuyutsya vidilyayuchi znachnu kilkist tepla v rezultatya chogo odnochasno znizhuyetsya vmist domishok u metali i pidvishuyetsya temperatura pidtrimuyuchi jogo u ridkomu stani Kisnevij strumin pri popadanni v ridkij chavun nasampered okisnyuye zalizo z utvorennyam jogo zakisu FeO 2 Fe O2 2 FeO Zakis zaliza chastkovo perehodit u shlak a chastkovo rozchinyayetsya v ridkomu metali sho spriyaye okisnennyu inshih skladovih chavunu odni z nih zgorayut i utvoryuyut shlak inshi vidalyayutsya u viglyadi gaziv Vigoryannya vuglecyu pochinayetsya z pershih hvilin produvki C FeO Fe CO Vodnochas z nim okisnyuyutsya marganec i kremnij Mn FeO Fe MnO Si 2 FeO 2 Fe SiO2 Dlya vidalennya fosforu v shlak jogo neobhidno zv yazati z kisnem v fosfornij angidrit R2O5 Oshlakuvannya fosforu zdijsnyuyetsya dodannyam flyusu vapna 2 P 5 FeO 4 CaO 4CaO P2O5 5 Fe Krim togo u rozplavi protikayut reakciyi pryamogo vidnovlennya zaliza C O2 CO2 2 Mn O2 2 MnO i t d Po miri vigoryannya vuglecyu j inshih elementiv utvoryuyetsya nadmirna kilkist tepla azh do rujnuvannya futerivki konvertora peregrivu metalu i yak naslidok cogo do pidvishenogo ugaru metalu i pogirshennya yakosti stali Dlya oholodzhennya rozplavu v nogo vvodyat oholodzhuyuchi dobavki zaliznu rudu stalnij bruht Oholodzhuyucha diya zaliznoyi rudi pov yazana z endotermichnim procesom vidnovlennya zaliza z rudi pri kontakti z vuglecem chavunu Pri dodavanni bruhtu rozplavlenij metal oholodzhuyetsya za rahunok jogo nagrivu i rozplavlennya Shlak sho nakopichuyetsya zlivayut u procesi plavki Pri dovedenni vmistu vuglecyu do zadanogo duttya vidklyuchayut i stal vilivayut z konvertora v Odnak zakis zaliza sho utvorivsya pri plavci i zalishivsya u stali dodaye yij krihkosti i znizhuye micnist Shob vidaliti cyu shkidlivu domishku stal rozkisnyuyut U kivsh zi stallyu vvodyat dribni grudki rozkisnyuvachiv ferosilicij feromarganec alyuminij i in himichnih elementiv sho bilsh aktivni do kisnyu nizh zalizo Rozkisnyuvachi zv yazuyut v oksidi kremnij i marganec sho legko splivayut v shlak a stal pri comu zvilnyayetsya vid rozchinenogo v nij kisnyu FeO Mn Fe MnO 2 FeO Si 2 Fe SiO2 Pislya rozkisnennya stal rozlivayut po formah vilivnicyah de vona zastigaye u viglyadi zlitkiv V kisnevih konvertorah viplavlyayut vuglecevi i nizkolegovani stali Kisnevo konvertornij sposib najproduktivnishij trivalist plavki 50 60 hv Proces ne potrebuye paliva vikoristovuyetsya fizichne teplo ridkogo chavunu i ekzotermichnih reakcij vigoryannya domishok Ale pri comu sposobi vihid gotovogo metalu porivnyano nevelikij 90 92 vid vihidnogo i nim mozhna pereroblyati tilki neveliku kilkist metalobruhtu Div takozhVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Kisnevo konvertornij sposib oderzhannya stali Metalurgiya Stal Staleplavilne virobnictvoLiteraturaSmirnov V O Bileckij V S Fizichni ta himichni osnovi virobnictva Doneck Shidnij vidavnichij dim 2005 ISBN 966 7804 90 9 V P Movchan M M Berezhnij Osnovi metalurgiyi Dnipropetrovsk Porogi 2001 336 s PosilannyaKisnevo konvertornij proces kisnevo konverternij proces Ukrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 60 years of the Linz Donawitz Process 5 Bereznya 2016 u Wayback Machine na sajti kompaniyi Voestalpine http www voestalpine com group en 13 Zhovtnya 2015 u Wayback Machine angl Tupkary R H Modern Steel Making Handbook R H Tupkary V R Tupkary Mercury Learning amp Information 2017 657 r D F Chernega M V Korovko M I Mozgovij inzhener metalurg vipusknik KPI istorichnij naris po rozvitku kisnevo konvertornogo procesu virobnictva stali 4 Bereznya 2016 u Wayback Machine Specialna metalurgiya vchora sogodni zavtra 2009 S 11 13 Mozgovoj M I 10 Kvitnya 2018 u Wayback Machine na sajti KPI http kpi ua 11 Listopada 2014 u Wayback Machine Brief chronicle 8 Zhovtnya 2015 u Wayback Machine na sajti kompaniyi voestalpine http www voestalpine com stahldonawitz de 24 Veresnya 2015 u Wayback Machine nim angl The story of the Linz Donawitz process A development which has changed the world 22 Lyutogo 2016 u Wayback Machine voestalpine AG January 2013 angl 2017 AIST basic oxygen furnace roundup Electronic resource Iron amp Steel Technology 2017a Vol 17 4 P 210 210