Конвертер для продувки кислородом сверху (рис. 4) в отличие от конвертера с нижним дутьем имеет глухое днище, сопла в нем отсутствуют. Кислород подается по водоохлаждаемой фурме под давлением от 1 до 1,5 МПа. Интенсивность продувки кислородом на тонну садки колеблется от 2 до 6 м3/(т*мин). Удельный расход кислорода для окисления примесей металла составляет около 50 м3/т, длительность продувки 10—25 мин (чаще 15— 18 мин).
Кислородная фурма (рис. 5) состоит из трех концентрически расположенных стальных труб 2, 4, 5, к которым приварен медный наконечник 1. Вода под давлением 0,6—1 МПа подается через патрубок 6 по промежуточной трубе 4, отводится, но наружной трубе 2 в патрубок 3. Расход воды составляет 50—125 л/с в зависимости от размеров наконечника. Кислород поступает по внутренней трубе 5 и соплу 7. Каждый конвертер оборудован двумя кислородными фурмами (рабочей и резервной), механизм подъема которых установлен на общей передвижной платформе, расположенной над камином. Ход фурмы в 350-т конвертере составляет около 17 м, поэтому на возобновление продувки после ее перерывов требуется значительное время, в результате чего заметно снижается производительность агрегата.
Рисунок 4 Схема конвертора для продувки кислородом сверху
1 - корпус конвертора; 2 - фурма; 3 - горловина; 4 - сталевыпускное отверстие; 5 - кислородная струя.
Рисунок 5 Схема односопловой водоохлаждаемой фурмы кислородного конвертера
Односопловой фурмой с периферийным охлаждением наконечника пользовались до начала 60-х гг. В дальнейшем начали применять многосопловые фурмы, в которых сопла расположены в периферийной части. В таких фурмах торец центральной части наконечника обычно глухой, кислород чаще всего вводится по трубе 5, а вода подается по щели между трубами 5 и 4. Известны и другие конструкции фурм и методы подачи фаз.
Футеровка кислородного конвертера выполняется в основном из смолодоломитовых кирпичей, что позволяет наводить по ходу процесса основные шлаки, осуществлять дефосфорацию и десульфурацию металла.
Плавка в кислородном конвертере при невысоком содержании фосфора в чугуне (до 0,3 %) проводится следующим образом. При наклонном или горизонтальном положении конвертера в него загружают стальной лом и часть извести, заливают чугун; затем переводят конвертер в вертикальное положение, опускают фурму и продувают ванну. Остальную известь вводят порциями через горловину по ходу продувки. Последовательность окисления примесей чугуна примерно такая же, как и в томасовском процессе, за исключением окисления фосфора, который в кислородном конвертере можно удалить при любом содержании углерода в металле, увеличивая в начале плавки расстояние фурмы от уровня спокойной ванны и подбирая оптимальное его значение по ходу процесса. В результате этого окисленность шлака в начальной стадии продувки кратковременно повышается, обеспечиваются быстрое растворение в нем извести и дефосфорация металла без передува, т. е. при [С] >0,1 %. В случае недостаточно отработанного автоматического контроля технологии попадание в заданный анализ достигается тем, что при [С], немного превышающим заданное (на 0,1—0,2%), поднимают фурму, выключают дутье, переводят конвертер в горизонтальное положение, отбирают пробы металла и шлака и замеряют температуру ванны. Длительность всего цикла плавки колеблется в пределах 30—45 мин.
Продувку прекращают при израсходовании заданного на плавку количества кислорода. Затем отбирают пробы металла и шлака и замеряют температуру ванны термопарами погружения. Чтобы сократить время ожидания результатов анализов, используют пневмопочту (позволяет быстро транспортировать пробы), приборы для определения содержания [С] методом термо- э. д. с., карбометры или квантометры. Если содержание некоторых элементов выше заданного или температура металла ниже требуемой, то плавка додувается. В последнем случае и для гомогенизации шлака додувку проводят при высоком положении фурмы (сжигают железо). Перегретый металл охлаждают в ковше, погружая в него сляб. При хорошо налаженной технологии плавок и наличии автоматического контроля с помощью ЭВМ большинство плавок ведут без додувок. При разливке на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) температура металла перед выпуском должна составлять 1660— 1680 °С. Шлак часто перед выпуском металла загущают доломитом или известью (0,5—1 % от массы стали).
Металл выпускают через сталевыпускное отверстие диаметром 200—250 мм (в 350-т конвертерах). Такой диаметр, а также максимальный наклон конвертера в сторону сталеразливочного ковша обеспечивают минимальное попадание шлака в ковш. По окончании выпуска металла отверстие закрывается отсекающим устройством. Шлак, оставшийся в конвертере, сливают через горловину в шлаковую чашу на сторону, противоположную выпуску.
Зеркало металла в сталеразливочном ковше засыпают теплоизолирующими материалами. В случае попадания шлака в сталеразливочный ковш на поверхность металла в конце выпуска присаживают известь или доломит (0,2—0,3 % от массы металла). Продолжительность выпуска 350 и 150-т плавок составляет 5—8 (верхний предел относится к высококачественным сталям) и 3— 6 мин соответственно. После окончания продувки и отбора проб сталь сливают через отверстие в ковш, а шлак — в чашу. Раскисляют и легируют металл в конвертере и в ковше.
При высоком содержании фосфора в чугуне в середине плавки сливают промежуточный шлак и наводят второй, иногда используют конечный шлак, часть которого оставляют в конвертере после слива предыдущей плавки.