В кислых конвертерах различают три характерных периода плавки. Первый период характерен окислением железа, кремния марганца и образованием шлака. Получающиеся в результате реакций закиси FeO и МnО и кремнезем SiO2 соединяются между собой и образуют шлак, который всегда содержит в избытке SiO2.
Рис. 17. Графики выгорания примесей при продувке чугуна в конвертерах: а- с кислой футеровкой; б - с основной футеровкой
График выгорания примесей (рис. 17, а) показывает, что углерод в первом периоде почти не выгорает, так как эта реакция протекает лишь при повышенных температурах Только поcле выгорания кремния и марганца и после нагрева металла интенсивно начинает выгорать углерод.
С этого момента наступает второй период процесса, которы характерен окислением углерода с образованием окиси у гл. рода, которая в атмосфере сгорает, образуя СО2, при этом по является над горловиной факел светлого пламени.
Когда углерод в основном выгорит, плавку прекращают, так как при малом количестве углерода в металле закись железа не восстанавливается и металл насыщается кислородом Образующиеся окислы железа выделяются из конвертера в виде бурого дыма — это третий период плавки
Общая продолжительность продувки в кислом конвертере составляет 8—20 мин Останавливают плавку следующим образом: конвертер поворачивают в горизонтальное положение и выключают дутье. После прекращения дутья и остановки плавки в металле остается некоторое количество закиси железа. Для ее ления в жидкий металл вводятся раскислители в виде ферросплавов (ферромарганца, ферросилиция) или в чистом виде (алюминия). Раскислители можно вводить в конвертер, в разливочный ковш или под струю металла при разливке. Основной недостаток плавки в конвертере с кислой футеровкой состоит в том, что вредные примеси (фосфор, сера) не удаляются.
Для удаления фосфора из металла применяют томасовские конвертеры с футеровкой из основных материалов. Футеровку основного конвертера изготовляют из доломитового кирпича, а днище набивают из смеси доломита и каменноугольной смолы. Вначале в конвертер загружают известь, заливают чугун, нот дутье, после чего поворачивают конвертер в вертикальное положение. В основном конвертере железо окисляется в течение всей плавки, поэтому образующаяся закись железа растворяется в металле и окисляет примеси, включая фосфор. Выгорание примесей в процессе плавки показано на графике (рис. 17, б).
Первый период плавки характеризуется окислением кремния и марганца, образующийся кремнезем SiО2 связывается с окисью кальция. Закись марганца МnО и часть закиси железа FeO переходят в шлак. Углерод и фосфор в этот период слабо окисляются.
Второй период плавки характерен интенсивным выгоранием углерода.
Третий период плавки характеризуется окислением и связыванием фосфора по реакциям.
В конвертере с основной футеровкой в третьем периоде металл быстро нагревается до высоких температур. В конце плавки металл раскисляют ферромарганцем, ферросилицием, алюминием. Вместе с ферромарганцем вводится и углерод. Соответствующее увеличение содержания примесей в металле показано на рис. 17, б.
В основном процессе частично удаляется сера. В металле сернистое железо соединяется с марганцем:
Fe S + Мn→Мn S + Fe.
Сульфиды MnS переходят в шлак и соединяются по реакции
МnS + СаО →CaS + МnО.
Сталь, выплавленную в конвертере с кислой футеровкой, применяют для изготовления сварных труб, винтов, шурупов, рельс, проволоки и другого прокатного материала. Сталь, выплавленную в конвертере с основной футеровкой, применяют в виде мягких сортов: кровельное железо, проволока, сортовое железо. После добавки в нее углерода и марганца из этой стали можно получить и другие сорта проката.
