» » Исторический очерк о кислородно-конверторном процессе верхней продувки
15.01.2015

Применение кислорода явилось эффективным средством усовершенствования сталеплавильных процессов. Особенно важную роль сыграл кислород в конвертерном производстве.
Кислородно-конвертерный процесс - это выплавка стали из жидкого чугуна и металлолома в конвертере симметричной формы с основной футеровкой продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму.
В создание и развитие этого процесса внесли вклад инженеры и ученые многих стран. Еще Г. Бессемер предложил продувать чугун чистым кислородом сверху через фурму, погруженную в металл (Британский патент № 356, 1856 г.).
О целесообразности использования кислорода в производстве стали писали основоположник современного металловедения Д.К. Чернов в 1876 г. и создатель Периодической системы элементов Д.И. Менделеев в 1903 г.
Первые опыты по применению чистого кислорода для продувки чугуна были осуществлены в 1932-33 г.г. практически одновременно Н.И. Мозговым в СССР, Дуррером и Шварцем в Германии.
Особенно широко развернулись работы по применению чистого кислорода в послевоенный период. Были опробованы различные варианты подачи кислорода - сверху с погружением фурмы в расплав (Р. Дуррер, Н.И. Мозговой), снизу (О. Леллеп, В.В. Кондаков), сбоку (Р. Дуррер, X. Хеллбрюге). Однако из-за низкой стойкости дутьевых устройств и огнеупоров долгое время не удавалось создать работоспособный процесс. Это натолкнуло на мысль о вводе кислорода через специальную водоохлаждаемую фурму. Разработка такой фурмы явилась решающим моментом в создании кислородно-конвертерного процесса.
Новый способ, предложенный Р. Дуррером, был развит до промышленных масштабов в Австрии, где получил название LD - процесс. В ноябре 1952 г. в г. Линце фирма Весст на трех, а в 1953 г. в г. Донавице фирма Аплине на двух 30-т конвертерах начали промышленное производство стали.
Процесс получил несколько названий: LD - процесс (от немецких слов Linz Dusenferfahren - фурменный процесс в Линце или по первым буквам названий городов), ВОР - процесс (от англ. Basic Oxygen Process - основной кислородный процесс). В отечественной литературе этот процесс принято называть кислородно-конвертерным.
До начала 60-х годов XX в. новый сталеплавильный процесс в большинстве стран проходил промышленную проверку. В частности, в СССР кислородно-конвертерный процесс отрабатывали с 1954 г. на полупромышленном конвертере садкой 10 т. (НТМЗ, г. Тула). Промышленные конвертеры были введены в эксплуатацию в 1956 г. на заводе им. Петровского (г. Днепропетровск) и в конце 1957 г. - на Криворожском металлургическом заводе.
Широкое развитие кислородно-конвертерного процесса сдерживалось недостатком технического кислорода высокой чистоты, отсутствием качественных огнеупоров, а также установившимися ранее представлениями о невысоком качестве конвертерной стали (по аналогии с бессемеровской и томасовской).
Однако уже в 60-е годы наблюдается быстрый рост и развитие кислородно-конвертерных процессов во всех странах. Так, если в 1960 г. доля кислородно-конвертерной стали составляла 4 % мировой ее выплавки, то уже в 1970 г. она дошла до 40,9 %, а в 1976 г. - до 56 %.
В настоящее время новый процесс, практически полностью вытеснив мартеновский, коренным образом изменил структуру сталеплавильного производства в мире; на его долю приходится 2/3 мирового производства стали (рис. 3.1).
Исторический очерк о кислородно-конверторном процессе верхней продувки

Быстрое развитие кислородно-конвертерного процесса объясняется тем, что он, сохранив лучшие достоинства процессов с донной продувкой воздухом (простота технологии, быстрота процесса и т.д), приобрел новые качества, позволившие ему вытеснить мартеновский способ производства стали.
Достоинства кислородно-конвертерного процесса.
1. Высокое качество металла (повышенная пластичность, меньшая хладноломкость) из-за низких содержаний азота и фосфора.
2. Возможность переработки значительного количества скрапа (до 30 %).
3. Возможность перерабатывать чугун практически любого состава, что расширяет сырьевую базу.
4. Возможность остановки продувки на заданном содержании углерода.
5. Простота конструкции и высокая стойкость глуходонного днища.
6. Высокая производительность.
7. Значительно более низкие капитальные затраты на сооружение цеха, что объясняется простотой устройства конвертеров и возможностью установки в цехе меньшего количества агрегатов.
8. Процесс удобен для автоматизации управления ходом плавки.
К кислородным конвертерам также относят агрегаты с продувкой кислородом и инертным газом, есть конвертеры с вдуванием пылевидных материалов в расплавленную ванну (извести, оксидов железа и др.) в струе кислорода. Для передела фосфористых чугунов существуют агрегаты, вращающиеся вокруг продольной оси (конвертер Кал-До).
В мировой практике существует более 30 вариантов кислородноконвертерного процесса и их число продолжает увеличиваться.