Отправлено: 30.04.09 11:09. Заголовок: Бессемеровский конвертер и Бессемеровская сталь

Отправлено: 16.04.08 22:13. Заголовок: НАУКА. Публикации работников Филиала.

--------------------------------------------------------------------------------


О КОНВЕРТЕРАХ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЧЁРНЫХ МЕТАЛЛОВ
В АЛЮМИНИЕВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ



Никонов Г.И., Ренц В.Г., Бисеров А.Г. – Филиал УГТУ-УПИ г. Краснотурьинск


Иногда требуется получить сталь с повышенной ударной вязкостью при низких температурах.
Мало-Бессемеровская сталь имеет более низкий температурный порог хладноломкости. Он соответствует минус 60 градусов Цельсия.
Этот тип конвертора не имеет отъёмного днища и продувка воздухом осуществляется сбоку конвертора. Донная часть конвертора имеет особо массивную футеровку и содержимое конвертора при максимальном разогреве плавки не имеет слабых электротоков утечки на Землю через стальной его корпус. Это и составляет кардинальное преимущество рассматриваемого агрегата.
Для процессов плавки требуется чугун с кремнием и марганцем; химически нормальный или горячий. Источником такого чугуна могут быть небольшие электродуговые печи. Возможно восстановление красного шлама или некоторых сортов бокситов. Способ прямого восстановления порошком графита, древесного угля или кокса без серы и фосфора.
Особый интерес к рассматриваемой, давно известной технологии, может возникнуть, если приннять во внимание следующее. Восстановление окислов железа красного шлама затруднено тем, что в красном шламе имеется щелочь. Для нейтрализации щелочи нужны дополнительные затраты.
Во время опытов по прямому восстановлению красного шлама при обычных условиях в дуговой печи выход металла был очень мал. Внимание исследователей было обращено на влияние микротоков утечки на получаемые результаты. Микропечь имела нейтральную углеграфитовую футеровку. Опыты по получению чугуна можно было проводить с утечкой слабых электротоков на Землю или без таковой. Восстановление магнетита или боксита плохо протекало без утечки слабых электротоков на Землю. И, наоборот, выход чугуна при плавке “с утечкой” был приемлем. Далее, как оказалось, выход чугуна при плавке красного шлама существенно возрос, если плавка производилась «без утечки слабых электротоков».
Из магнетита получался белый чугун, из боксита - половинчатый, из красного шлама получался эвтектический серый чугун, или ледебуритный серый чугун.
Кремнистый чугун, полученный из красного шлама, из дуговой электропечи можно перелить в мало-Бессемеровский конвертер с боковым дутьём, и продувкой воздухом, используя особые свойства мало-Бессемеровского конвертора, получить малоуглеродистую сталь, имеющую пониженный температурный порог хладномомкости.
Мало-Бессемеровский конвертор имеет в нижней части толстую и массивную футеровку, что сводит микротоки утечки к нулю. Этим и объясняются его особые свойства, в получении особо пластичной стали. Следует заметить, что подобную сталь при термической обработке также следует нагревать «без утечки». В противном случае можно испортить достигнутый на металлургическом переделе эффект.
Азот имеет семь электронов 1s2, 2s2, 2p3. Положительный его ион N+ теряет электрон 2s и в соответствии с правилом Хунда, (требующим максимума магнитного спинового момента), становится условно четырёхвалентным. Ион N++, следовательно, потеряв при растворении в металле 1s электрон, становится условно пятивалентным. Эти пять электронов, находящиеся на уровнях с разной энергией (фермионы) могут быть заменены пионами, находящимися на одном энергетическом уровне (бозоны), курсирующими вблизи ядра азота. В результате – размер атома азота существенно уменьшается, и дислокации решётки железа не будут «стопориться» атмосферами из атомов азота, хотя атомы азота присутствуют в металле. Пластичность не падает!
Если способ обнаружения азота (качественный и количественный) – спектральный анализ, то для его нормального осуществления, азот должен быть в состоянии с присутствием нормальных электронных оболочек атомов, так как спектральные линии порождаются с помощью переходов электронов с уровня на уровень. В случае псевдо-стабильных мезоатомов азота, спектральные линии могут отсутствовать, давая ложное представление об отсутствии азота в металле. Тогда следует, всё-таки, осторожно подходить к последующей термической обработке мало-Бессемеровской стали, так как нагрев под закалку или отжиг-нормализацию изделий из этой стали, с утечкой на землю слабых электротоков, может, в дальнейшем, стать причиной резкого ухудшения температурного порога хладноломкости и других характеристик. Для сохранения особого состояния азота стали, выплавленной без утечки слабых электротоков на землю, следует при последующих обработках не допускать нарушения этого условия.
Описанный механизм соответствует тому, что наблюдается существенная разница в свойствах Бессемеровской и мало-Бессемеровской стали.
Из описанного подхода следует важное следствие. Это возможность модернизации Бессемеровских конвертеров повышенной производительности, путём вложения в кладку стенок и отъёмного днища специальных тугоплавких, проводящих ток, элементов, на которые подаётся при работе конвертеров постоянное напряжение, выводящее в течение нескольких минут электросопротивление разогретых огнеупоров на высокие значения, что обеспечит моделирование условий мало-Бессемеровского конвертера и для большегрузных агрегатов!
Таким образом, можно придти к выводу об использовании технологии продувки воздухом стали (с выполнением современных экологических требований) при переделе чугуна в сталь, причём подобная технология может быть применена и при переделе чугуна, полученного при плавке бокситов на чугун и шлак, предназначенный для переработки в ново-глинозёмном производстве. То есть получать продукты – чугун, сталь, шлак, глинозём, шлам без существенной доли окислов железа, а из него – окислы титана, циркония, РЗМ, скандия.

2004-2005 год.