1. Zasada działania stali konwertorowej
Produkcja stali konwertorowej to metoda wytwarzania stali, w której do roztopionego żelaza wdmuchuje się powietrze lub tlen w celu szybkiego utlenienia węgla, manganu, krzemu, fosforu, siarki i innych pierwiastków w roztopionym żelazie, a ciepło uwolnione podczas utleniania wykorzystuje się do nagrzania bez dodatkowego ogrzewanie. Konwerter można podzielić na trzy typy w zależności od pozycji nadmuchu: konwerter z nadmuchem od dołu, konwerter z nadmuchem bocznym i konwerter z nadmuchem od góry. W zależności od kwasowości i zasadowości materiałów ogniotrwałych do wyłożenia pieców można je również podzielić na konwertery kwasowe i konwertery alkaliczne. We wczesnym etapie produkcji stali konwertorowej do wdmuchiwania wykorzystuje się powietrze, gdyż zawarty w powietrzu azot nie jest gazem podtrzymującym spalanie i nie uczestniczy w reakcjach chemicznych. Prawie w całości ucieka z otworu spustowego pieca i jednocześnie zabiera dużą ilość energii cieplnej. Pozostały azot w stali może również pogorszyć jej jakość. Od czasu przyjęcia metody przedmuchiwania tlenem przezwyciężono wady ograniczonych gatunków stali i niskiej jakości wytapiania konwertorowego. Obecna jakość wytapiania i różnorodność konwerterów tlenu z górnym dmuchaniem dogoniła otwarte palenisko, a niektóre właściwości nawet przewyższają otwarte palenisko. W pełni wykorzystano pierwotne zalety stali konwertorowej, takie jak niski koszt inwestycji, szybka konstrukcja, duża zdolność adaptacji do surowców i wysoka produktywność. Dlatego produkcja stali konwertorowej jest bardzo obiecującą metodą wytwarzania stali. Z sytuacji panującej w różnych krajach świata, hutnictwo stali konwertorowej ma ogromny potencjał, aby zastąpić hutnictwo martenowskie. Według statystyk w 1960 r. stal produkowana w procesie konwertorowego dmuchania tlenowego stanowiła zaledwie 4% światowej produkcji stali, ale w 1969 r. wzrosła do 37%, a w 1972 r. wzrosła do 53%, znacznie przekraczając produkcja stali martenowskiej. Obecnie w Chinach stosuje się głównie konwertery tlenu z przedmuchem od góry (alkaliczne) i konwertery tlenu z przedmuchem bocznym (alkaliczne).
2. Proces produkcji konwertora tlenu z górnym dmuchaniem
Zewnętrzna część konwertora tlenu z dmuchaniem od góry jest wykonana z blachy stalowej i wyłożona alkalicznymi cegłami ogniotrwałymi. Głównym surowcem do produkcji stali jest stopione żelazo, w którym jako chłodziwo wykorzystuje się także część złomu stalowego (lub rudy żelaza), a także materiały żużlowe, takie jak wapno i fluoryt (CaF2), dodawane w celu usunięcia siarki i fosforu. Do odtleniania stosuje się również środki odtleniające, takie jak żelazo manganowe, żelazo krzemowe lub aluminium. Proces wytwarzania stali można z grubsza podzielić na trzy etapy: ładowanie, rozdmuchiwanie i odtlenianie. Najpierw ładuje się trochę złomu stalowego i rudy żelaza, a następnie roztopione żelazo o temperaturze około 1200-1300 stopnia. Następnie do dyszy pieca wprowadza się lancę tlenową, która wdmuchuje tlen, szybko utleniając węgiel, krzem, mangan i inne pierwiastki w roztopionym żelazie, uwalniając jednocześnie dużą ilość ciepła w celu stopienia złomu stalowego i rudy żelaza. Podczas procesu przedmuchiwania tlenem dodaje się również materiały żużlowe w celu usunięcia fosforu i siarki. Po przedmuchaniu tlenu przez pewien czas zawartość węgla, krzemu, manganu i innych pierwiastków spadnie do pewnego zakresu, przestanie wdmuchiwać tlen i wyciągnij lancę tlenową. Jeśli temperatura roztopionej stali jest w tym czasie zbyt wysoka, należy dodać złom stalowy w celu schłodzenia. Gdy skład i temperatura roztopionej stali spełniają wymagania, można wyprodukować stal. Odtleniacz jest zwykle dodawany do kadzi stopionej stali podczas produkcji stali. Czas przedmuchu konwertora 300 ton wynosi niecałe 20 minut, wliczając czas pomocniczy nie przekraczający 1 godziny. Produkcja stali konwertorowej metodą dmuchania górnego tlenem charakteryzuje się wysoką wydajnością i dobrą jakością i jest bardzo obiecującą metodą produkcji stali. Zdolność produkcyjną konwertora wyraża się wagą roztopionego żelaza, które można wtłoczyć podczas każdego procesu rozdmuchu. Na przykład, jeśli podczas każdego procesu rozdmuchu można wtryśnąć 10 ton stopionego żelaza, nazywa się to konwertorem 10 tonowym.