Б – положение конвертора при заливки чугуном.

Бессемеровский способ.В бессемеровском конвертореогнеупорная кладка сделана из кислого огнеупора – динаса. Процесс в бессемеровском конверторе делится на три периода.

Первый период – окисление основной массы чугуна – железа, а также кремния, марганца и углерода кислородом вдуваемого воздуха за счет кислорода закиси железа FeO, образующейся в большом количестве при горении железа.

Процессы окисления протекают по реакциям:

Fe + O₂ = FeO + Q (64430 кал)

Mn + FeO = MnO + Fe +Q (32290 кал)

Si + 2FeO = SiO₂ + 2Fe +Q (78890 кал)

Выгорание примесей кремния и марганца происходит с большим выделением тепла, особенно при окислении кремния, благодаря чему температура в конверторе повышается на 300 – 400º. Этот период сопровождается бурным выделением искр, он называется периодом искр. Пламя при этом малиново–красное. Длится первый период 7-8 мин; одновременно начинается шлакообразование.

Второй период характеризуется активным окислением углерода, которое осуществляется по реакции

FeO + C = Fe + C – Q.

Выгорание углерода идет с большим поглощением тепла, поэтому температура в конверторе несколько понижается. Образующаяся окись углерода СО сгорает СО₂. пламя при этом ослепительно белое. Выгорание длится 8-10 минут. Содержание углерода в полученной стали должно быть 0,4 – 0,5 %. Если требуется выплавить сталь с меньшим содержанием углерода, то процесс выгорания углерода продолжается в третьем периоде. Факел пламени уменьшается, появляется бурый дым – признак горения железа с образованием FeО; процесс доится 3 – 4 минуты, после чего процесс продувки заканчивается.

Конвертор поворачивают в горизонтальное положение, подачу воздуха прекращают. Однако сталь нельзя считать готовой, так как в ней растворено большое количество закиси железа (FeO). Кислород в стали является вредной примесью, придающей ей хрупкость в горячем состоянии – красноломкость, поэтому для удаления кислорода применяют раскисление стали. Раскислителями являются ферросилиций, ферромарганец и алюминий. Раскисление идет по реакциям:

FeO + Mn = MnO = Fe,

2FeO + Si = SiO₂ + 2Fe,

3FeO + 2Al = Al₂O₃ + 3Fe.

Раскислители вводят прямо в конвертор, в разливочный ковш или на струю металла. Если в полученной стали недостаточно углерода, ее науглероживают в конце плавки, вводя в жидкий металл чугун, чистый в отношении серы и фосфора. После раскисления и науглероживания сталь разливают.

Бессемеровский чугун должен содержать минимальное количество серы и фосфора (не более 0,06% ), так как для удаления их нельзя вводить известковый флюс CaCO₃, реагирующий с футеровкой.

Невозможность использования бессемеровского конвертора для переплавки в сталь чугуна с повышенным содержанием серы и фосфора привело к созданию томасовского или основного способа.

Томасовский способ.Этим способом переплавляют чугуны с высоким содержанием фосфора (до 1,5 -2,5 %) и низким содержанием кремния (от 0,2 до 0,9 %). Томасовский конвертор выложен основным огнеупором – смоло– доломитовыми блоками. Фосфор в томасовском процессе играет решающую роль, аналогичную той, какую играет кремний в бессемеровском, так как фосфор при выгорании выделяет большое количество тепла, необходимое для повышения температуры в конверторе. Перед заливкой чугуна в конвертор забрасывают известняк в количестве

12-20 % от веса чугуна, после заливки чугуна производят продувку.

Томасовский процесс также делиться на три периода.

Рис.45. Конверторные процессы.

Первый период – окисление кремния, марганца, железа.

Второй период характеризуется окислением углерода по реакции

С + FeO = CO + Fe – Q

Третий период – период выгорания фосфора, частично за счет свободного кислорода, но главным образом за счет кислорода FeO.

Реакции протекают следующим образом:

2Р + 5FeO = P₂O₅ + 5Fe + Q (47850 кал);

P₂O₅ + 3FeO = (FeO)₃P₂O₅ + Q (52360 кал);

(FeO)₃P₂O₅ + 4CaO = (CaO)₄P₂O₅ + 3FeO + Q (108340 кал).

Выгорание фосфора и переход его в шлак сопровождается очень большим выделением тепла.

В томасовском конверторе выплавляют главным образом малоуглеродистую сталь, так как выгорание фосфора начинается только после почти полного выгорания углерода. Для получения более высокого процента углерода в стали ее науглероживают. Раскисление производится так же, как в бессемеровском процессе, только предварительно сливают шлак.