Конвертером називають спеціальний пристрій (від латинського convertere — перетворювати) для перетворення
чавуну на сталь. Розплав продувається киснем під великим тиском. При цьому вуглець з’єднується з киснем, отриманого газу “вибулькує” на поверхню і видаляється.
Використовувані раніше, оспівані на початку індустріалізації мартенівські печі сьогодні повсюдно витісняються кисневими конвертерами. Перший конвертер продуктивністю 15 тонн запрацював 1949 року у Лінці, а промислові цехи запущені 1953-1954гг. у Лінці та Донавіці (Австрія). 1956 року на кисневий спосіб, першим у Союзі, перевели безсемерівський цех в Україні, у Дніпропетровському металургійному комбінаті. Киснево-конвертерний метод дуже швидко витіснив інші методи отримання сталі – безсемерівський, томасівський, пудлінговий, тигельний.
У порівнянні з цими, що нині майже не використовуються способами отримання сталі в кисневих конвертерах має серйозні переваги.
• Чудова продуктивність. Тоді як у мартенівських або електродугових печах за годину роботи виходить не більше ніж 100 тонн сталі, у великих конвертерах продуктивність 400-500 тонн.
• Відносно невеликі витрати на будівництво цеху. Висока продуктивність дозволяє обходитись меншим числом агрегатів, а їхня простота ще зменшує вартість. У цьому обслуговування вимагає менше робочих, причому нижчої кваліфікації.
• Значно менші експлуатаційні зарплати, що включають економію на зарплаті, вартість електроенергії, вогнетривів, змінного обладнання тощо.
• Відсутність потреби в паливі: необхідна теплота з надлишком виходить окисленням включень, що містяться в чавуні.
• Можливість використовувати до 30% брухту.
• Переробка чавунів будь-якого складу, шкідливі домішки у процесі роботи.
• Відмінна якість одержуваної сталі. Оскільки продувається киснем, а не повітрям, виключено розчинення азоту в металі, що веде до підвищеної його крихкості та схильності до старіння.
• Можливість легування сталі у процесі обробки запровадженням спеціальних добавок у розплав.
Кисень вводять у розплав за допомогою фурм – так називаються спеціальні труби, що занурюються в розплав. У практиці застосовують різні схеми продування: через продувні блоки, розташовані в днищі, зверху через фурму і комбіновану – спільно з різних боків.
Фурми працюють у важких умовах, все ж таки навколо них – рідкий метал! Кисень завдяки тиску та спеціальній формі сопел виривається із надзвуковою швидкістю, швидко поширюючись у товщі розплаву та перемішуючи компоненти.
Є конвертери у вигляді ванн, з поверхневою подачею кисню. Таке компонування допомагає знизити необхідну висоту цеху, дозволяє завантажувати шматки металобрухту більшого розміру.
Конвертери споруджують біля домен, чавун не охолоджують: він у вигляді розплаву накопичується у міксерах та періодично заливається на переробку. Додатково нагрівати не доводиться, навпаки, вигоряння вуглецю в чавуні може зайво підняти температуру. Для охолодження додають залізний брухт та руду заліза.
Пристрої працюють періодично, одна плавка триває 30-45 хвилин. Зараз у світі працює близько 300 кисневих конвертерів, ними виробляється левова частка всієї сталі.
Світова вироблення сталі зросла з 851 000 000 в 2001р. до 1607000000 тонн в 2013р., тобто приблизно вдвічі. У 1900 р. було вироблено 28300000 тонн. Причому половина з сортів, що випускаються зараз, стали ще десятиліття тому просто не існувала, а міцність за цей час зросла на 30%. Але бувають недоліки сучасної сталі. Коли знадобилася сталь для американських космічних супутників, що вимірюють радіацію, її довелося видобувати з «Кронпринца Вільгельма» – корабля, затопленого в далекому 1919: у сучасних сортів занадто великий радіаційний фон.
Добавкою в конвертері хрому одержують нержавіючу сталь. Метод придумав Генрі Бреарлі ще 1913 р. Йому довелося самому організувати виробництво столових ножів, щоб переконати невіруючих у нержавіюче залізо. Статуя «робітник і колгоспниця», яка є заставкою в кінокартинах студії «Мосфільм», також виконана з нержавіючої сталі.
Сталь розширюється від тепла. Саме тому залишають стики на залізницях, а Ейфелева вежа у Франції на 15 см вище влітку, ніж узимку.
Не лише вуглець знижує міцність сталі. Сірка і фосфор, що містяться у вихідному матеріалі, навіть у невеликих кількостях, негативно впливають на якість продукції. При плавці додається шихта, переважно оксид кальцію, флюси та інші добавки. Мета – перевести шкідливі для міцності сталі речовини в шлак з подальшим видаленням його з розплаву. Застосовуються і способи проміжної – між доменною піччю та конвертером – десульфації (видалення сірки). Доведення сталі в ковші проводиться додаванням доломітних матеріалів з видаленням шлаку перед заливкою в конвертер.
На всіх етапах процес переробки контролюється. На жаль, через високу температуру встановлення датчиків у самому конвертері неможливе – вони просто згорять. При цьому бажані максимально точні дані для правильного ведення плавки, економії матеріалів та покращення якості сталі. Використовуються статистичні, усереднені методи, як і виміри непрямих ознак. Наприклад, визначають склад газів, що відходять, або світловими сенсорами визначають інтенсивність світіння горловини. У ході роботи передбачено технологічну перерву з відбором спеціальної ложкою проби розплаву та його експрес-аналізом.
Заліза у природі багато, але самородного немає, усе у рудах (виняток – що впало в метеоритах). Через високу температуру плавлення люди змогли його добувати лише тоді, коли додумалися пристосувати хутра для наддуву повітря. При цьому витрати праці та палива великі, а якість низька. Тільки коли розробили метод продування
киснем, стало можливим справді масове виробництво. У 2012р. на кожного мешканця землі вироблено 217 кг сталі.
Кисень, який використовується не тільки в конвертерах, Ви завжди можете купити в нашій фірмі Air Gas. Причому в будь-яких кількостях, з доставкою та без, за зручним графіком. Так само фірма проводить усі, пов’язані з торгівлею киснем (та іншими газами та сумішами), роботи: перевірку обладнання, заміни балонів та інших ємностей, аж до їхнього фарбування. Докладніший перелік товарів та послуг розміщено тут.
