Характеристика мягкого и жесткого режимов дутья

Мягкий и жёсткий режимы дутья характерны для конверторов с верхней продувкой. Путем Дутьевой режим позвлоляет добиться более равномерного газовыведения из реакционной зоны, лучше организовать циркуляцию металла , тепло- и массообмен между реакционной зоной и расплавленной ванной. Это снижает потери металла с выбросами и выносами, ускоряет шлакообразование.

Мягкая продувка используется в буфер-шлаковом процессе. Суть этого варианта конверторного передела состоит в ограничении прямого контакта кислородной струи с металлом , выдаваемый кислород почти полностью поглащается главном. Это достигается подбором конструкции многосопловой фурмы , регулированием расстоянии ещё до ванны и давлении дутья.

При очень мягкой продувке кислород дутья расходуется в основном на повышении содержания FeO в главе. Сильно железистый шлак быстро растворяет известь, присаживаемую небольшими порциями , образуется активный дефрсфорирующий шлак. Окисление примесей ванны происходит преимущественно через шлак.

Перед началом продувки в конвертор прсаживают половину всего количества пусковой извести и руды . Продувка начинается при низком положении фурмы для того, чтобы разогреть ванну за счёт окисления кремния и железа. Затем фурму поднимают и ведут мягкую буфер-шлаковую продувку. При таком режиме дутья условия окислительных процессов аналогичны тем, что создаются в мартеновской печи,дефосфорация значительно опережает обезуглероживание. Для получения низкофосфористой стали геобходимо промежуточное скачивание фосфат-шлака.

Ввиду незначительного контакта металла с кислородом , способ сопровождается небольшим дымообразованием , меньше и потери железа с пылью. Недостатком является снижение производительности, вледствии низких скоростей окислительных реакций.

Жёсткая продувка( небольшое расстояние кислородной струи и с поверхностью металлической ванны) характеризуется интенсивным механическим перемешиванием этих двух фаз, бурным протеканием окислительных процессов, высокими температурами и обильным дымообразование, поэтому прямые эксперименты и наблюдение за процессами , идущими в реакционной зоне кислородного конвертора , практически невозможны. При этом наблюдается разбрызгивание жидкости, но основная масса газа проникает в ванну на значительную глубину, образуя развитую полость(кратер). Верхняя часть кратера обычно бывает непрозрачной из-за образования в ней большого количества мелких капель жидкости. Капли движутся вместе со струей газа и в нижней части кратера сливаются с основной массой жидкости. Потерявшая энергию газовая струя делится внизу на отдельные пузыри, которые поднимаются по бокам зоны продувки и увлекают за собой пограничные объёмы жидкости. Это  наиболее характерный режим жёсткой продувки, образующий развитую поверхность контакта жидкость-газ.

Скоростной напор кислородной струи , внедряющийся а металл, расходуется на следующие основные процессы: на отрыв жидкости от стенок кратера и дробление ещё на капли; на разгон образованных капель , преодоление их инерции, т.е. на на смешение жидкости и газа; на погружение струи в металл, т.е. на преодоление выталкивающих сил.

Жёсткая продувка позволяет интенсификацию процесса путем сокращения длительности продувки и вспомогательных операций. При этом нужно принимать меры к обеспечению раннего шлакообразования. Недостатками являются низкая стойкость кислородных фурм, разбрызгивание металла.

Характеристика реакционной зоны при верхней и донной подачи дутья

Одним из основных преимуществ процесса с верхней продувкой является возможность регулирования шлакообразования за счет из­менения режима верхней продувки. Реакционная зона фактически находится в газо-шлако-металлической эмульсии. Это позволяет вып­лавлять стали с различным содержанием углерода и переплавлять шихту с довольно значительной долей лома. Вместе с тем, верхняя продувка имеет ряд недостатков: слабое перемешивание металли­ческой ванны струей кислорода, особенно в нижней ее части, что обусловливает неполноту и пониженную скорость реакций между ме­таллом и шлаком, поэтому реакции удаления примесей, особенно фосфора и серы, обычно далеки от равновесных условий; чрезмер­ная окисленность металла и шлака при выплавке низкоуглеродистых сталей; большая вероятность выбросов металла и шлака из конвер­тера. Преимущества процессов с донной продувкой заключаются в интенсивном перемешивании металлической ванны не только пузырьками монооксида углерода, но и струями вдуваемого через днище газа, что обеспечивает большую полноту и ускорение реакций окис­ления и удаления примесей; возможности более глубокого обезуг­лероживания металла; интенсификации процесса плавки; уменьшении количества выбросов.

К недостаткам донных процессов относятся худшие условия шлако­образования; снижение доли перерабатываемого в конвертере дома; повышенное содержание водорода в металле при использовании угле­водородов в качестве защитной среды в донных фурмах вследствие чего возникает необходимость дополнительной кратковременной про­дувки инертными газами или азотом; затруднения с удалением фос­фора при выплавке высокоуглеродистых сталей; более сложная тех­нология плавки и низкая стойкость днища.

Результаты первых исследований показали, что комбинированное дутье способствует более полному рафинированию металла от приме­сей за счет лучших Гидродинамических условий плавки, позволяет в определенных условиях увеличить долю лома в шихте и обеспечи­вает более спокойный ход плавки. К настоящему времени в мире разработано и внедрено в сталеплавильное производство более 30 вариантов комбинированной продувки; некоторыеварианты схематич­но представлены на рис.3. На этом же рисунке указаны LD-процесс с верхней продувкой, его модификация LD-ACс подачей порошковой извести, а также донные процессы GBM,Q-60P , LWSCI4J. В нас­тоящее время в мире существует 160 конвертеров с комбинированной продувкой (из них 59 - в Японии и 15 - в СССР).

Комбинированные процессы целесообразно классифицировать по типу применяемого донного дутья, способа его подачи, возможности вдувания порошкообразных флюсующих и углероде содержащих материа­лов. Если исходить из этих принципов, то комбинированные процес­сы можно подразделить на три группы .

1. Процессы, предусматривающие наряду с верхней кислородной продувкой вдувание через днище нейтрального газа

2. Процессы, предусматривающие наряду с верхней кислородной продувкой подачу через донные фурмы кислорода вместе с защитным реагентом

3. Процессы, предусматривающие наряду с верхним и донным дутьем введение в конвертер дополнительных источников тепла, главным образом, в виде порошкообразных углеродсодержащих мате­риалов

Режим подачи кислорода в конвертерную ванну оказывает большое влияние на длительность продувки, ход шлакообразования, величину входа жидкой стали и ее качество, на стойкость футеровки конвертера.