Principala sarcină a controlului topiturii cu convertizor de oxigen este de a obține până la sfârșitul suflării compoziția de metal specificată prin conținutul de carbon, sulf, fosfor etc., precum și temperatura optimă a metalului. În prezent, procesul este controlat în principal vizual, prin semne externe (tipul de scântei, flacără, intensitatea emisiilor), durata de purjare și consumul de oxigen. Cu astfel de metode de control este dificil să se asigure parametrii de topire specificați. Prin urmare, un punct important pentru îmbunătățirea procesului de convertire a oxigenului este dezvoltarea unor sisteme obiective de monitorizare și control automat.
Sunt dezvoltate și parțial aplicate metode statistice și dinamice de control al topirii convertorului. În cazul metodelor de control statistic, se utilizează calculatoare electronice, în care sunt setate programele de proces dezvoltate pe baza topirilor special efectuate cu bilanț termic și de materiale. În calculator, înainte de începerea topirii, se introduc informații privind compoziția fontei brute, temperatura acesteia, o anumită calitate de oțel etc. În cursul topirii, se introduc informații suplimentare despre compoziția metalului, temperatura acestuia și alți parametri actuali. Calculatorul prelucrează datele primite și oferă recomandări privind desfășurarea procesului: consumul de oxigen, timpul de oprire a purjării, consumul de deoxidanți etc. Cu toate acestea, acuratețea previziunii procesului de convertire prin metoda statistică este împiedicată de fiabilitatea insuficientă a datelor privind compoziția materiilor prime, monoxidul de carbon din fier, gradul de asimilare a oxigenului din oxidanții solizi și alți indicatori.
În legătură cu dezavantajele menționate ale metodei statice, recent s-au efectuat cercetări ample privind dezvoltarea și punerea în aplicare a metodelor dinamice de control. În acest caz, controlul procesului este stabilit cu feedback, adică, pe lângă parametrii inițiali și finali, calculatorul primește în permanență informații privind conținutul de carbon, gradul de oxidare a metalului, temperatura băii, nivelul băii și alți parametri. Principala dificultate în stabilirea controlului dinamic constă în necesitatea de a dispune de dispozitive care să înregistreze continuu acești parametri în timpul procesului de topire. Dificultatea dezvoltării unor astfel de instrumente este agravată de temperatura ridicată și de viteza mare a procesului.
Problema controlului automat al procesului de convertire a oxigenului nu a fost complet rezolvată și este una dintre sarcinile cu care se confruntă instituțiile de cercetare și proiectare și uzinele metalurgice.
Calitatea metalului convertizorului de oxigen
Proprietățile oțelului depind în mare măsură de conținutul său de azot, hidrogen, sulf, fosfor, incluziuni nemetalice și alte impurități. Conținutul de sulf și fosfor din oțelul în cauză nu diferă, de obicei, de conținutul lor din oțelul obținut în câmp deschis.
Hidrogenul pătrunde în metal odată cu materialele de încărcare, precum și din explozie. În general, hidrogenul care intră în baia de conversie este mult mai mic decât în băile de oțelărie în câmp deschis și electrice. Prin urmare, conținutul de hidrogen în oțelul BOF este de obicei de 3-5 cm 3 /100 g de metal, față de 4-8 cm 3 /100 g în oțelul obținut în câmp deschis. Acest lucru asigură o sensibilitate ușor mai scăzută la floculare a metalului convertor la oxigen în comparație cu oțelul produs în cuptoare cu arc și în cuptoare în aer liber.
Conținutul de azot din metalul BOF este cel mai scăzut în comparație cu alte metode de producție a oțelului. Metalul BOF este cel mai puțin sensibil la procesul de îmbătrânire. După cum arată numeroase studii, gradul de oxidare al metalului BOF înainte de dezoxidare nu este mai mare decât cel al metalului obținut în cuptor deschis. Prin urmare, conținutul de incluziuni nemetalice în metalul produs prin aceste metode este aproximativ la același nivel.
Prin urmare, oțelul de conversie a oxigenului nu este inferior oțelului la foc deschis în ceea ce privește calitatea, iar în unele cazuri este chiar ușor superior acestuia. În special, oțelul convertizor la oxigen se sudează bine, nu este predispus la fracturi fragile și la îmbătrânire rapidă și este bine prelucrat la rece. Oțelul convertizor cu conținut scăzut de carbon are o ductilitate ridicată.
În prezent, diferite tipuri de oțeluri cu carbon, în special oțeluri cu conținut scăzut de carbon, oțeluri semi-moale și oțeluri slab aliate, precum și unele tipuri de oțeluri puternic aliate, cum ar fi oțelurile pentru transformatoare, sunt topite cu succes în convertoare cu oxigen. Cu toate acestea, extinderea gamei de oțeluri cu convertizor de oxigen este împiedicată de faptul că alierea oțelului trebuie să se realizeze în întregime în cuvă; acest lucru face dificilă ajustarea compoziției metalului și evaluarea corectă a echilibrului termic în cuvă. Gama oțelurilor aliate convertoare de oxigen se va extinde pe măsură ce se vor dezvolta și stăpâni metode rapide de analiză a compoziției metalice, se vor introduce metode de dezoxidare și de aliere cu feroaliaje lichide și exoterme, precum și metode de finisare a metalelor în afara cuptorului.
Indicatori tehnici și economici ai producției de oțel
În ultimii ani, procedeul de conversie a oxigenului a înlocuit procedeul în câmp deschis. Prin urmare, este rezonabil să se facă o comparație a indicatorilor tehnici și economici ai acestor două procese. După cum arată practica pe termen lung, convertizoarele cu oxigen au următoarele avantaje față de cuptoarele cu pământ deschis
- productivitate mai mare (de două ori sau mai mult);
- consum mai mic de materiale refractare (de două-trei ori);
- costuri de conversie mai mici (cu 20-30%).
În plus, atunci când se construiește un atelier de conversie a oxigenului cu aceeași productivitate ca un atelier în câmp deschis, cheltuielile de capital sunt mai mici.
În același timp, procesul de conversie a oxigenului are o serie de dezavantaje. Unul dintre cele mai importante dezavantaje este posibilitățile limitate de prelucrare a deșeurilor. Creșterea consumului de deșeuri în încărcarea convertizoarelor cu oxigen este dictată, pe de o parte, de necesitatea de a prelucra acumularea tot mai mare de deșeuri și, pe de altă parte, de costul mai scăzut al deșeurilor în comparație cu fonta. Se lucrează la creșterea consumului de fier vechi prin preîncălzirea acestuia cu arzătoare gaz-oxigen, introducând în convertor componente combustibile suplimentare (carbură de siliciu, calciu etc.).
Cu toate acestea, în general, avantajele procesului de convertire a oxigenului sunt incontestabile în prezent. Principala direcție de dezvoltare a procesului de convertire a oxigenului este creșterea intensității suflării, îmbunătățirea procesului de scaldare (inclusiv introducerea de materiale pulverulente), creșterea capacității convertoarelor și utilizarea controlului automat.
Recent, a început să se dezvolte procesul de conversie a oxigenului cu suflare inferioară, care este mai productiv și furnizează mai puțin monoxid de carbon și fier, adică un randament mai mare de metal finit decât procesul de conversie a oxigenului cu suflare superioară.
În acest caz, oxigenul este furnizat prin duzele din partea inferioară a convertorului împreună cu gaz sau păcură, a căror disociere a componentelor reduce ușor temperatura în zona duzelor și asigură o rezistență relativ ridicată a duzelor. Procesul este intensificat în mod semnificativ prin alimentarea simultană cu oxigen a pulberii de var și a altor materiale care formează zgură.
