Реферат: История развития процессов выплавки стали, протекающих с использованием дутья воздуха и других газов

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-weight:bold">Федеральное агентство по образованию

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-weight:bold">Санкт-Петербургский государственный политехническийуниверситет

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">История и философия науки

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">Реферат

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-weight:bold">на тему

<span Arial",«sans-serif»">«Историяразвития процессов выплавки стали, протекающих с использованием дутья воздуха идругих газов»

<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US"> 

<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">

<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight: bold">

<span Arial",«sans-serif»; mso-bidi-font-weight:bold">Факультет технологии и исследования материалов

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">

<span Arial",«sans-serif»">Оглавление

<span Arial",«sans-serif»">

 TOC o «1-3» h z u Введение.PAGEREF _Toc134347198 h 3

Развитие способов производства стали. PAGEREF _Toc134347199 h 5

Появление и развитие кислородно-конверторногоспособа производства стали.PAGEREF _Toc134347200 h 11

Заключение. PAGEREF _Toc134347201 h 18

Список литературы… PAGEREF _Toc134347202 h 20

Введение.

Начиная с первыхупоминаний о поселениях древних людей можно встретить свидетельства ихдеятельности- различные орудия труда и предметы быта. Очень часто среди такихпредметов находят изделия из металлов.

Не располагаядокументальными памятниками, сейчас можно только предполагать  что первое железо попало в руки человекаслучайно на месте догоревшего костра или лесного пожара на рудоносныхплощадках. Повторение подобных случаев могло  натолкнуть человека на мысль о возможностиполучения железа в кострах. Вполне вероятно, что люди в разное время вразличных местах независимо друг от друга пришли к разра­ботке способа полученияжелеза.

Устройство земляногоограждения вокруг костра с отверстием с наветренной стороны для поступлениявоздуха явилось прообразом более со­вершенного способа получения железа всыродутном горне.

Сыродутным процессомназывают старинный способ получения железа непосредственно из руды в небольшихгорнах, которые вначале делали прямо в земле. Сыродутным этот способ называлсяиз-за того, что в горн подавали («дули») холодный («сырой»)атмосферный воздух. Печи представляли собой ямы, вырытые на склонах холмов,чтобы можно было иметь естественную тягу. Производство стали всегда былонепосредственно связано с подводом достаточного количества воздуха, поэтомубольшая часть горнов находилась на холмах.

Позднее, естественнаятяга была заменена искусственной- воздух нагнетался в печь с помощью мехов.

Сыродутное производство втечение почти трех тысячелетий было ос­новным источником получения мягкогожелеза. Более твердый металл -сталь — получали в тиглях, где смешанное сдревесным углем железо частично науглероживалось. Освоение выплавки железа изруд в сыродутных печах, ознаменовавшее начало железного века в историичеловечества, явилось величайшим достижением.

Сыродутный способ возники получил относительно широкое распространение на Кавказе в районе древней Арменииу легендарного закавказского народа — халиберов, жившего на южном берегуЧерного моря. Этот процесс развивался и распространился около 1400-1500 лет дон.э. на базе древней металлургии меди. Особым искусством в получении железаотличались жившие там позднее хетты. Вначале железо у хеттов ценилось более чемв 6000 раз дороже меди, в 1000 раз дороже серебра и почти в 160 раз дорожезолота 38. Из этих мест сыродутный способ получения железа распространился вЕгипет и Грецию к 1100г. до.н.э., в Индию к 800г до н.э., Китай к 500г. до н.э.и в Европу к 600-500г,. до н.э. По более поздним данным в период 1300...1000лет до н.э. черная металлургия Индии развивалась самостоятельно. Первые следысыродутного производства железа в Японии относят к 1в. до н.э. Сыродутноежелезо вначале не вытеснило бронзу. Первое время оно ценилось очень высоко, в15-20 раз дороже меди и бронзы., и составляло даже сокровище ассирийских царей.При раскопках дворца царя Саргона П (722-705 до н.э.) вблизи г.Ниневииобнаружили клад в 160т железа в виде отдельных криц.[1, c. 28]

Переход кочевых народовСредней Азии из бронзового в железный век базировался на богатых железнымирудами Алтайских горах, где сосредотачивалось железоделательное кузнечноемастерство. Древние монголы и Туркмении получали из этих мест оружие и доспехи.

Искусство полученияжелеза из Греции распространилось в Центральную и Западную Европу, где раннийжелезный век относят к VII-V в. до н.э., а наиболее широкое распространениежелеза- к V-I в. до н.э. Первые сыродутные печи обнаружены в нынешней Австрии.Археологи их относят к периоду 1000- 4560 г. до н.э. Большой вклад враспространение железа в Европе в латинский период (V-I в. до н.э) внесликельтские народы, овладевшие передовой по тому времени технологией полученияжелеза. Расселившись по Европе в конце прошлой и начале нашей эры, кельтызаняли территории современной Франции, Германии, Англии, Польши и др. Кельтскоеназвание железа «изарнон» перешло в современный немецкий(«айзен») и английский («айрон») языки. Помимосельскохозяйственных орудий, кельтские кузнецы с большим искусством изготовлялиоружие, закаливали его, мастерски украшая травлением, чеканкой, насечкой. Этооружие высоко ценилось германцами и римлянами.

В средние века горн ужеобрел вид шахтной печи, достигавшей в высоту нескольких метров. Теперь печи«дышали» с помощью энергии воды- воздуходувные мехи  приводились в движение сначала специальнымиводяными трубами, а позже огромными водяными колесами.

Процесс в шахтной печипроисходит при больших температурах. Именно это привело к тому, что вместотребуемой железной крицы из печи вытекал чугун, Позже заметили, что приповторном переплаве чугуна получалась желанная сталь. Так возник двухстадийныйпроцесс получения стали. [2, c. 11]

Развитие способов производства стали

До конца XVIII — начала XIXвека в процессе получения сталибольших сдвигов не происходило. Промышленных способов, позволяющих в большихобъемах получать сталь еще не было. До конца XVIII века передел чугуна в мягкоежелезо происходил только в кричных горнах. Этот способ, однако, был неудобен вомногих отношениях. Получавшийся в ходе него металл был неоднородным — местамиприближался по своим качествам к ковкому железу, местами — к стали. Кроме того,работа требовала больших затрат времени и физических сил.

Значительным шагом впередна этом пути стал предложенный в 1784 году англичанином Кортом процесспудлингования в специально созданной для этого печи. Важное отличие пудлинговойпечи от кричного горна заключалось в том, что она допускала использовать вкачестве горючего любое топливо, в том числе и дешевый неочищенный каменныйуголь, а объем ее был значительно больше. Благодаря пудлинговым печам железостало дешевле. Вместе с тем в отличие от кричных горнов печь Корта не требовалапринудительного вдувания. Доступ воздуха и хорошая тяга достигались благодарявысокой трубе. Это была одна из причин, почему пудлинговые печи получилиширокое распространение во всем мире.

Пудлингование было оченьтяжелым и трудоемким процессом. Работа шла при нем таким образом. На подинупламенной печи загружались чушки чугуна, их расплавляли. По мере выгоранияуглерода и других примесей температура плавления металла повышалась, и изжидкого расплава начинали «вымораживаться» кристаллы довольно чистогожелеза. На «подине» собирался комок слипшейся тестообразной массы.Рабочие-пудлинговщики приступали в операции накатывания крицы. Перемешиваяметалл ломом, они старались собрать вокруг него комок (крицу) железа. Такойкомок весил до 50-80 килограммов и более. Крицу вытаскивали из печи и подавалисразу под молот для проковки, чтобы удалить частицы шлака и уплотнить металл<span Arial",«sans-serif»">.

Многие изобретателидумали над тем, как заменить пудлингование более совершенным способомвосстановления железа. Раньше других эту задачу удалось разрешить английскомуинженеру Бессемеру. В 1856 году Бессемер публично демонстрировал изобретенныйим неподвижный конвертер[3]. Конвертер имел вид невысокойвертикальной печки, закрытой сверху сводом с отверстием для выхода газов. Сбокув печи было второе отверстие для заливки чугуна. Готовую сталь выпускали черезотверстие в нижней части печи (во время работы конвертера его забивали глиной).Воздуходувные трубки (фурмы) находились возле самого пода печи. Так какконвертер был неподвижным, продувку начинали раньше, чем вливали чугун (впротивном случае металл залил бы фурмы. По той же причине надо было вестипродувку до тех пор, пока весь металл не был выпущен. Весь процесс длился неболее 20 минут. Малейшая задержка в выпуске давала брак. Это

<img src="/cache/referats/22366/image002.jpg" align=«left» hspace=«3» v:shapes="_x0000_s1031">

Рис. 1 Развитие Бессемеровскогопроцесса

неудобство, а также ряддругих недостатков неподвижного конвертера заставили Бессемера перейти квращающейся печи. В 1860 году он взял патент на новую конструкцию конвертера,сохранившуюся в общих чертах до наших дней. Способ Бессемера был настоящейреволюцией в области металлургии. За 8-10 минут его конвертер превращал 10-15 тчугуна в ковкое железо или сталь, на что прежде потребовалось бы несколько днейработы пудлинговой печи или несколько месяцев работы прежнего кричного горна.Однако, после того как бессемеров метод стал применяться в промышленныхусловиях, результаты его оказались хуже, чем в лаборатории, и сталь выходилаочень низкого качества. Два года Бессемер пытался разрешить эту проблему инаконец выяснил, что в его опытах чугун содержал мало фосфора, в то время как вАнглии широко использовался чугун, выплавленный из железных руд с высокимсодержанием фосфора. Между тем фосфор и сера не выгорали вместе с другимипримесями; из чугуна они попадали в сталь и существенно снижали ее качество.Это, а кроме того высокая стоимость конвертера, привело к тому, чтобессемеровский способ очень медленно внедрялся в производство. И 15 лет спустяв Англии большая часть чугуна переплавлялись в пудлинговых печах. Гораздо болееширокое применение конверторы получили в Германии и США.

<img src="/cache/referats/22366/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис. 2. Бессемеровский конвертер: 1 —корпус; 2 — пустотелая цапфа; 3 — патрубок; 4 — воздушная коробка; 5 —редуктор; 6 — днище; 7 — фурмы; 8 — горловина.

Наряду с бессемеровскимспособом производства стали вскоре огромную роль приобрел другой способполучения литой стали — на поду пламенной регенеративной печи. Идея получатьлитую сталь на поду впервые была высказана еще в 1722 году Реомюром — он писало возможности превращения мягкого железа в сталь путем погружения его в жидкийчугун. Но по-настоящему этой идеей заинтересовались лишь в первой половине XIXвека, когда назревшие экономические условия настойчиво толкали на поискиспособов массового получения стали.

Практический успех всоздании нового процесса был достигнут французским металлургом Пьером Мартеном(1824-1915). Ему помогал отец — Эмиль Мартен (1794-1871), который основалсобственное дело, приобретя в 1822 году железоделательный завод в Фуршамбо  [3].

Многие годы Пьер Мартенвместе с отцом занимался решением вопроса получения литой стали путемсплавления лома и чугуна на поду пламенной печи. Мартены терпели неудачи, как идругие исследователи, из-за того, что не могли создать в пламенной печитемпературный режим, необходимый для сталеплавильного процесса. Нужна былатемпература свыше 1600° С. Делу помогло использование принципа регенерациитепла, предложенного братьями Сименс. 2 декабря 1856 года немецкий инженерФридрих Сименс (1826 -1904) взял в Англии, где он жил с 1844 года, патент наустройство регенеративного угольного горна с применением принципа регенерациидля воздуха. Продукты горения проходили по кирпичным каналам, следуя сверхувниз из печи в дымовую трубу. Когда кирпичная насадка регенератора получалаопределенное количество тепла, продукты горения направлялись в другойрегенератор, а через раскаленные каналы насадки пропускали холодный воздух. Припрохождении через каналы воздух нагревался и поступал в печь с большим запасомфизического тепла. Это давало возможность получать в печи высокую температуру.

Получив чертежирегенеративной печи от В. Сименса и редкий в то время английский динасовыйкирпич, П. Мартен построил в Сирейле печь, в которой получил 8 апреля 1864 годагодную литую сталь. На это производство Мартен взял патент от 10 апреля воФранции и от 15 августа в Англии. В патенте П. Мартен указал три способаполучения стали — два на поду и один в вагранке.

П. Мартен болееосновательно разработал первый из предложенных способов. В патенте от 28 июля1865 года он описывался так: в ванну расплавленного на поду регенеративной печичугуна загружаются холодные или нагретые куски железа — лом, обрезки, стружка ипри длительном нагреве ванны до высокой температуры получается сталь.

Патент от 23 марта 1866года излагал тот же способ применительно к переработке отходов бессемеровскогопроизводства в виде скрапа. Этим он помог, в дальнейшем решить очень острую длятого времени проблему, о которой с тревогой и надеждой писали в техническойпериодике: «Что делать со старыми бессемеровскими стальными рельсами? Еслижелезные можно было перекатать, то эти нельзя! В одной Англии их в 1867 годуположено 30 млн. пуд. Скоро наступит время для перемены их вследствиеизнашивания. На помощь является знаменитое изобретение Мартена — его сталеплавильнаяпечь». Возможность переработки скопившегося к тому времени бессемеровскогоскрапа и другого лома во многом способствовала распространению мартеновскогопроцесса.

25 июля 1867 года П.Мартен взял патент, в котором указывает на применение зеркального чугуна вцелях обуглероживания и получения стали определенных свойств. [3]

Успех первых плавокпозволил П. Мартену сразу наладить производство литой стали в промышленноммасштабе. На заводе Сирейль работали попеременно три печи емкостью по 2-3 тонны.

Мартеновский процессполучил с самого начала благоприятные условия для развития: цены на скрап в60-70-х годах были невысоки ввиду трудности его использования. Мартеновскийпроцесс не конкурировал с бессемеровским, а как бы дополнял его, перерабатываястальные отходы бессемеровского производства, скопившиеся в больших количествахна заводах. Оборудование в мартеновском цехе стоило много дешевле, чем вбессемеровском, так как мартеновская фабрика того времени имела весьмапримитивное оборудование. По этим причинам, несмотря на несовершенство первыхмартеновских печей и большой расход топлива, скрап-процесс считалсяэкономически выгодным.

Мартеновский процесс,введенный в 1864 году, быстро распространялся по металлургическим, заводамразных стран.

<img src="/cache/referats/22366/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

Рис3 Устройство мартеновской печи:

1— рабочее пространство; 2 — свод; 3 — подина; 4 — сталевыпускное отверстие; 5 —отверстие для спуска шлака; 6 — завалочные окна; 7 — передняя стенка; 8 —задняя стенка; 9 — головки; 10 — вертикальные каналы; 11 — шлаковик; 12 —регенераторы: 13 — насадка регенераторов; 14 — борова; 15 — рабочая площадка.

В первой половине XX векамартеновский процесс занял господствующее положение в мировом производствестали. До середины нашего века около 80-85% всей стали в мире производилосьмартеновским процессом. Пре обладание мартеновского процесса в мировойметаллургии было вызвано рядом его преимуществ по сравнению с другими. Вмартеновской печи можно использовать большое количество старого лома и возможнаработа на любом чугуне. Здесь годилось самое разнообразное сырье, в то времякак в конверторном процессе имелись определенные ограничения в химсоставеисходных материалов. Успеху мартеновского процесса способствовала также егоразносторонность, пригодность к выплавке самых разнообразных марок стали — отобычной углеродистой до сложнолегированной. Этому помогла основная футеровка,предложенная Томасом.

Уже в первые пять летпосле введения мартеновского и бессемеровского производств мировой выпуск сталиувеличился на 60%. [4]

Появление и развитие кислородно-конверторногоспособа производства стали.

Оцелесообразности использования кислорода при производстве стали в конвертерахуказывал ещё в 1876 русский металлург Д. К. Чернов.

Разумеется, были причины,по которым освоение этой технологии затянулось так надолго. Необходимо былонакопить общие знания о процессе рафинирования горячего металла. Кислород вбольших количествах стал доступен только после 1928 г., когда был открытпроцесс Linde-Frankl. В то время такие компоненты, необходимые для успешнойреализации в промышленных масштабах процесса выплавки стали, каквысококачественные огнеупоры и средства автоматизации еще не были достижимы.

Впервые в мировойпрактике продувка чугуна кислородом была осуществлена инж. Н. И. Мозговым намашиностроительном заводе «Большевик» в г. Киеве в 1933 году. В период 1937 –39 гг. в АН УССР была проведена серия опытов по продувке кислородом чугуна вковшах с целью снижения содержания кремния, марганца и углерода. [5,c. 19]

В 1939—41 на Московскомзаводе станкоконструкций проводились опыты по продувке чугуна сверху кислородомв 1,5-т ковше и выплавлялась сталь для фасонного литья.

В 1944 г. продували чугункислородом в конвертерах на Мытищинском машиностроительном заводе «Динамо», аза период 1944 – 52 годы экспериментировали продувку кислородом конвертероввместимостью до 12,5 т различными способами: боковым, донным и подачей сверху.В 1945 г. был пущен первый кислородный конвертер на Тульском машиностроительномзаводе, а в 1955 – 1957 гг. введены в строй конвертеры на Днепропетровском иКриворожском металлургических заводах.

 В это же время в 1936-1939 г в немецком городеОберхаузен, Леллепом проводились эксперименты по продувке снизу, но сдобавлением кислорода для лучшего перемешивания ванны. За этой попыткой,предпринятой в однотонном конвертере, последовало повышение интенсивностиверхнего дутья.

В 1948 году Дуррером иХельбрюгге испытывалась технология верхнего дутья кислородом, поступающим изнижней части боковой стенки конвертера под углом. Эти исследования быливыполнены на двухтонном конвертере в  Герлафингене (Швейцария). [6,c 70]

Параллельно велисьисследования и на заводе фирмы «Ферейнигте Эстеррейхиш Эйзен унд Штальверке» вЛинце (Австрия). Из документов и служебной переписки инженеров завода в Линцеследует, что здесь уже использовали кислород для повышения производительности всталеплавильном цехе. Тренклер 24 ноября 1947 г. писал Хелльбрюгге: «Квозможному варианту рафинирования кислородом мы хотели перейти уже давно, но унас на это не было времени». В 1948 г. в Линце сначала провели опыты повдуванию кислорода в мартеновскую и дуговую печи. Опыты дали ожидавшееся повышениепроизводительности, но из-за очень сильного износа огнеупорного материалафутеровки по экономическим причинам их приостановили.

Чтобы ознакомиться срезультатами опытов Дуррера и Хелльбрюгге, генеральная дирекция в мае 1949 г.командировала Тренклера в Герлафинген. В записке от 15 мая 1949 г. Тренклерсделал вывод: «Необходимо изучить продувку передельного чугуна на сталькислородом также и в Линце».

Для опытов по способуДуррера или по патенту Шварца, чтобы рафинировать сталь глубоким вдуванием кислородав тигель была организована бригада инженеров. Уже 3 июня 1949 г. они началиопыты в опытном тигле емкостью 2,5 т.

Краткаяхроника опытов по разработке процесса LD в Линце в 1949 г. (опыты в опытномтигле емкостью 2,5 т) приведена ниже[6, c. 71]:

Дата                                          Примечания

15 мая             Служебная записка Тренклера — необходимоисследовать продувку передельного чугуна кислородом в Линце

3 июня            Начало первых опытов: первый опыт —фурма ошлаковалась, второй опыт — фурма разорвалась по сварному шву

9 июня            Опыты в технологическом отношениипрошли успешно, но металлургические результаты были неудовлетворительными

13 июня          После первых опытов бригада решилапровести систематизированное исследование отдельных проблемных вопросов — положенияфурмы, конструкции фурмы, состава шлака, металлургических реакций, материалафутеровки

17 июня          Опыты с соплом Лаваля

22 июня          Опыты с обычным соплом

25 июня          Металлургические результаты (содержанияN, Р) очень хорошие; износ футеровки под контролем — это уже можно считать днемрождения процесса LD; всего в опытном тигле емкостью 2,5 т провели 82 испытания

Опробовалиразличные сопла и разные расстояния от сопла до стальной ванны, причем отглубокого вдувания кислорода в ванну отказались. Успех был безусловным. Ужечерез три недели после начала этой серии опытов (25 июня 1949 г.) были полученыпервые плавки с безупречным химическим составом стали, и в первую очередь сочень низким (и воспроизводимым) содержанием серы и фосфора.

Для опытов 25 июня 1949г. выбрали новую футеровку и большее расстояние сопла от жидкой ванны (15 см).Было выяснено, что даже 2 % азота в кислороде для продувки ведут к получениюслишком высокого содержания азота в стали, и уже тогда было регламентировано,что для производственной установки степень чистоты кислорода должна быть неменее 98 %. Поэтому дату 25 июня 1949 г. можно рассматривать как день рождениякислородно-конвертерного процесса LD.

Опыты в 2,5-тонном тиглеимели очень важную показательность и в металлургическом отношении, и вотношении качества стали. Оставшаяся задача состояла в разъяснении вопроса,можно ли и как распространить технологию процесса на более крупные агрегаты всоответствии со служебной запиской Тренклера от 15 мая 1949 г.

Чтобы выяснить этотвопрос и создать документальную основу для проектирования сталеплавильного цехас продувкой в конвертере кислородом сверху (что в то время уже было видно наблизком плане) на наружной стороне мартеновского цеха того времени соорудилипродувочный стенд (рисунок). Он состоял из передвижного чугуновозного ковшаемкостью 60 т, футерованного набивным магнезито- доломитом, на который насадилишлем наподобие конвертерного, а также наклонной листовой дымовой трубы, черезкоторую можно было перемещать вертикально вверх и вниз подвижную продувочнуюфурму, вводя ее в тигель. Такая компоновка оказалась правильной и оправдаласебя при производстве 15 т стали.

Краткаяхроника опытов по процессу LD в Линце в 1949 г. (опыты в 15-тонномполупромышленном тигле) приведена ниже [6, c.72]:

Дата                             Примечание

18августа            Зуэсс (Зюс), Тренклер и Хауттманприняли решение провести опыты в 15-тонном опытном тигле; работа сполупромышленной установкой должна была начаться в январе 1950 г.

Октябрь              Идут опыты в 15-тонномполупромышленном тигле; исследуемые параметры — конструкция фурмы, количествовведенного кислорода, расход огнеупоров, качество стали, калькуляция издержек

9 декабря            После 28 опытных плавок в 15-тонномполупромышленном тигле и представления первых результатов испытания прокатанногометалла было принято решение о строительстве кислородно-конвертерного цеха спродувкой сверху; выплавленную марку стали предлагалось назвать LD

19ноября 1950 г.Опыты в 15-тонном полупромышленном тигле после180 плавок были прекращены

После преодолениямелких неполадок опыты позволили выполнить также и достаточно точнуюкалькуляцию стоимости полученной стали. Можно было рассчитывать на заметноеснижение стоимости выплавляемой стали по сравнению со стоимостью помартеновскому процессу. Так как результаты эксплуатации и данные о качествепродукта были убедительными, 9 декабря 1949 г. приняли решение строить в Линцесталеплавильный цех LD. Имя стали, изготовленной по способу, разработанному вЛинце, приняли LD (L — Линц, D — Duse, сопло).

Сталеплавильный цех LD вЛинце был запроектирован с двумя тиглями (конвертерами) емкостью по 30 т иодним миксером и после стадии проектирования и строительства, продолжавшихсяменее 3 лет, вступил в строй 27 ноября 1952 г. как первыйкислородно-конвертерный цех LD в мире [8, c66].

Примерно в середине 1949г. и в Донавице (Австрия), на заводе фирмы «Эстеррей-хиш-АльпинеМонтангезелыиафт», начали проводить опыты по рафинированнию передельного чугунав переделанном разливочном ковше небольшой емкости. В 1950 г. эти опытыпродолжили в конвертерах емкостью 5 и 10 т и разработали способ плавки SK вкислородном конвертере (Sauerstoff-Konverter). Между инженерами в Линце иДонавице имелись контакты, и некоторые опыты они проводили вместе. Однако изслужебных записок можно сделать вывод, что это сотрудничество ограничивалосьтолько немногими испытаниями и обменом служебными записками. Результатыиспытаний привели к строительству сталеплавильного конвертерного цеха SK вДонавице, где первая тонна стали SK была выпущена 22 мая 1953 г.

Производственнаямощность конверторных цехов на этих двух австрийских заводах определя­ласьсвыше 1,2 млн. т слитков в год. В 1953 г. в Австрии было вы­плавлено более 300тыс. т кислородно-конверторной стали, что со­ставляло около 22% общего производствастали.

В 1954г. в Гамильтоне (Канада) на заводе фирмы «Дофаско» были введены в эксплуатациюдва 35—40-тонных кислородных конвертора. После установки в 1956 г. на этомзаводе третьего-конвертора емкостью 55 т годовая мощность кислородно-конвер­торногоцеха определялась в 860 тыс. т стали. В 1954 г. в Трентоне (США) на заводе«Мак-Лаут стал» был также введен в эксплуата­цию кислородно-конверторный цех счетырьмя конверторами сад­кой 45—60 т.

Такимобразом, к концу 1954 г. в капиталистических странах уже работало 11кислородных конверторов, в которых было вы­плавлено в 1955 г. более 1,5 млн. гстали.

Первыйкислородно-конвертерный цех в СССР был введён в эксплуатацию в Днепропетровскена металлургическом заводе им. Петровского в 1956. После началось активноестроительство кислородно- конвертерных цехов по всему союзу.

В СССР за 1965—71 выплавка стали в кислородных конвертерахувеличена с 4 до 23,2 млн. т в год, или в 5,8 раза.

Хорошиетехнико-экономические показатели, полученные при работе первых кислородно-конверторныхцехов на металлургиче­ских заводах Австрии, Канады и США, способствовалиширокому строительству новых конверторных цехов в ФРГ, Японии, Канаде, США идругих странах [7, c5-11].

О динамике последующегоразвития кислородно-конвертерного производства говорят следующие цифры: В 1961г. Во всем мире было введено 17 кислородно-конвертерных цехов (с 30конверторами), а на начало 1963 г. были введены в строй уже 21 цех (с 50конверторами). В 1962 году во всем мире было выплавлено ~32 мнл. т конверторнойстали.

В 1977 году были внедреныпроцессы выплавки стали с нижней продувкой кислородом OBM/Q-BOP (1968,Oxygen-Bottom blowing — Maxhutte/Quick, Quiet, Quality — Basic Oxygen Process),K-OBM (Kombiniertes — комбинированный процесс с верхней и нижней продувкойкислородом, MaxhLitte) и аллотермический процесс КMS (Kombiniertes MaxhiitteSteelmaking Process) и позволили довести долю скрапа до 50 % [8, c67]. Вдувание известняка и угля, атакже технология дожигания были разработаны и получили широкое внедрение.Удельный расход дутья при нижней продувке обычно превышал 0,3 м3/т-мин идостигал 5 м3/т-мин. Около 55 млн. т стали производят ежегодно в мире сиспользованием технологии нижней продувки кислородом.

Эти усовершенствованияконвертерной выплавки стали с нижней продувкой кислородом и комбинированнойпродувкой привели к прогрессу в процессе с верхней продувкой кислородом сдополнительным перемешиванием расплава путем вдувания инертного газа. Длятакого перемешивания применяли N-, при высоком содержании углерода и Аг, когдадостигали низкого содержания углерода. Перемешивание осуществляли черезспециальные огнеупорные перемешивающие элементы или через полые, не защищенныепокрытием фурмы, установленные в днище конвертера. Расход дутья при нижнейпродувке не превышает 0,2 м3/т-мин. Почти все конвертеры в мире,работающие по схеме LD/BOF, используют эту усовершенствованную технологию.

Последней вехой кнастоящему времени, вероятно, можно считать частичную верхнюю продувку горячимвоздухом в высокоуглеродистом диапазоне, сочетающуюся с нижней продувкойкислородом.

Известны, разумеется, идругие важные усовершенствования процесса конвертерной выплавки стали,касающиеся управления процессом, конструкции конвертеров с целью повышения ихпроизводительности, разделения стали и шлака в конце выпуска плавки,оборудования фурм для продувки, систем внешней газоочистки, электрическихпылеуловителей с низким потреблением энергии и очисткой отходящих газов досодержания пыли в них менее 20 мг/м3, логистики металлургического производствавторичной металлургии, обработки горячего металла и т. д.

Сочетание всех этихразработок обусловило успешное развитие процесса кислородно-конвертернойвыплавки стали за последние 50 лет.

Металлургический цех сдвумя большими конвертерами производит примерно 1000 т/ч жидкой стали. В то жевремя цех с двумя очень крупными мартеновскими печами имеет производительностьоколо 160 т/ч. В 1950 г. 80 % мирового производства стали еще приходилось намартеновские печи, для которых характерны низкая производительность, высокиеэнергоемкость, расход огнеупоров и трудовые затраты. Мировая выплавка стали поразличным технологиям показана на рис. 4 [8, c. 68]

<img src="/cache/referats/22366/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

 Рис 4 Мировое производство стали в слитках поразличным технологиям

В настоящее время вконвертерах выплавляют около 60 %, в электродуговых печах — 34 %, вмартеновских печах — 4 %, по другим технологиям — 2 % мирового производствастали.

Первоначальнопредполагалось выплавлять в кислородных конвертерах рядовые углеродистые стали,в основном низкоуглеродистые для производства тонкого листа. Теперь этимспособом выплавляют высокоуглеродистые и легированные стали, не уступающиемартеновской соответствующих марок. Он развивается такими прогрессирующимитемпами, которых не знала сталеплавильная промышленность.

Увеличение производствастали будет происходить и дальше благодаря строительству новых мощныхкислородно– конвертерных и электросталеплавильных цехов при полном прекращениистроительства мартеновских печей.

Такое изменение структурысталеплавильного производства диктуется значительными технико-экономическимипреимуществами кислородно-конвертерного способа выплавки стали по сравнению смартеновским: более высокая производительность на единицу выплавляемой стали,меньшие капитальные затраты, более благоприятные условия для механизации иавтоматизации производственных процессов и совмещения процесса выплавки стали сее непрерывной разливкой.

Заключение

Производство стали вмартеновских печах в настоящее время составляет 3,8 % от мирового производствастали в слитках; вероятно, в 2007 г. этот показатель снизится до 2 %. Остальнуюсталь выплавляют в кислородных конвертерах и электродуговых печах.

 В 2002 г. в мире объем стали, выплавленнойкислородно-конвертерным способом, составил 541 млн. т. К 2007 г. этотпоказатель увеличится на 22 % и достигнет 659 млн. т. Долякислородно-конвертерной стали останется постоянной — в пределах 60—61 %.[9]

Даже после 50 с лишнимлет использования, схема производства доменная печь — кислородный конвертеростанется доминирующей и на следующее десятилетие для массового производствавысококачественных сталей, особенно для листового проката. Рост производстваконвертерной стали сопровождается ростом ёмкости конвертеров. С технологическойточки зрения, увеличение емкости конвертера не создает каких-либодополнительных трудностей ведения плавки. Поэтому даже в крупных конвертерахвыплавляют не только рядовую низкоуглеродистую сталь, но и среднеуглеродистую,высокоуглеродистую, низколегированную и легированную стали. Количественный, роствыплавки конвертерной стали сопровождался совершенствованием оборудования итехнологии, а также. расширением марочного сортамента и улучшением качестваметалла. Применение вместо односопловых — многосопловых фурм позволилоувеличить интенсивность, продувки кислородом с 1,5 — 2 до 3- 4 м3/(т·мин)в конвертерах любой мощности и соответственно повысить их производительность.

Главные направленияразвития кислородно-конвертерного процесса: интенсификация плавки (в первуюочередь продувки), повышение стойкости футеровки, применение современныхсредств контроля и управления с использованием ЭВМ, разработка новыхтехнологических вариантов. Большие перспективы открывает передкис