1. Princip rada konvertorske proizvodnje čelika
Konverterska proizvodnja čelika je metoda proizvodnje čelika u kojoj se zrak ili kisik upuhuju u rastaljeno željezo kako bi se brzo oksidirali ugljik, mangan, silicij, fosfor, sumpor i drugi elementi u rastaljenom željezu, a toplina koja se oslobađa tijekom oksidacije koristi se za zagrijavanje bez dodatnog grijanje. Konverter se može podijeliti u tri vrste prema položaju puhanja: konverter s donjim puhanjem, konverter s bočnim puhanjem i konverter s gornjim puhanjem. Prema kiselosti i alkalnosti vatrostalni materijali za oblaganje peći mogu se također podijeliti na kiseli pretvarač i alkalni pretvarač. U ranoj fazi konverterske proizvodnje čelika, zrak se koristi za puhanje, budući da dušik sadržan u zraku nije plin koji podržava izgaranje niti sudjeluje u kemijskim reakcijama. Gotovo sva ona izlazi iz slavine peći i također oduzima veliku količinu toplinske energije. Preostali dušik u čeliku također može oštetiti njegovu kvalitetu. Od usvajanja metode upuhivanja kisikom, nedostaci ograničenih klasa čelika i niske kvalitete u konverterskom taljenju su prevladani. Trenutna kvaliteta taljenja i raznolikost konvertera s gornjim puhanjem kisika dostigli su korak s otvorenim ložištem, a neka svojstva čak i premašuju otvoreno ognjište. Izvorne prednosti konverterskog čelika, kao što su mala ulaganja, brza konstrukcija, visoka prilagodljivost sirovinama i visoka produktivnost, u potpunosti su iskorištene. Stoga je konverterska proizvodnja čelika vrlo obećavajuća metoda proizvodnje čelika. Iz situacije u raznim zemljama svijeta, konverterska proizvodnja čelika ima veliki potencijal da zamijeni proizvodnju čelika s otvorenim ložištem. Prema statistici, 1960. godine čelik proizveden konvertorskom proizvodnjom čelika s gornjim puhanjem s kisikom činio je samo 4% svjetske proizvodnje čelika, no do 1969. porastao je na 37%, a do 1972. na 53%, daleko više od proizvodnja čelika otvorenog ognjišta. Trenutno Kina uglavnom koristi konvertere kisika s gornjim puhanjem (alkalne) i konvertere kisika sa bočnim puhanjem (alkalne).
2. Proizvodni proces konvertora s gornjim puhanjem kisika
Vanjski dio konvertora s gornjim puhanjem kisika izrađen je od čeličnog lima i obložen alkalnim vatrostalnim opekama. Glavna sirovina za proizvodnju čelika je rastaljeno željezo, koje također koristi dio otpadnog čelika (ili željezne rude) kao rashladno sredstvo, kao i materijale za proizvodnju troske kao što su vapno i fluorit (CaF2) dodani za uklanjanje sumpora i fosfora. Za dezoksidaciju se također koriste dezoksidansi kao što su mangan željezo, silicij željezo ili aluminij. Proces proizvodnje čelika može se grubo podijeliti u tri faze: punjenje, puhanje i deoksidacija. Prvo se utovari nešto otpadnog čelika i željezne rude, a zatim rastaljeno željezo s temperaturom od oko 1200-1300 stupnjeva. Zatim se koplje za kisik umetne u izljev peći kako bi se upuhao kisik, brzo oksidirajući ugljik, silicij, mangan i druge elemente u rastaljenom željezu, uz oslobađanje velike količine topline za topljenje čeličnog otpada i željezne rude. Tijekom procesa upuhivanja kisikom, dodaju se i materijali za stvaranje troske kako bi se uklonili fosfor i sumpor. Nakon upuhivanja kisika određeno vrijeme, ugljik, silicij, mangan i drugi elementi se smanjuju do određenog raspona, prestaju upuhivati kisik i izvlače koplje za kisik. Ako je temperatura rastaljenog čelika u ovom trenutku previsoka, dodajte otpadni čelik za hlađenje. Kada sastav i temperatura rastaljenog čelika zadovoljavaju zahtjeve, čelik se može proizvoditi. Dezoksidant se obično dodaje u rastaljeni čelični lonac tijekom proizvodnje čelika. Vrijeme puhanja pretvarača od 300 tona manje je od 20 minuta, uključujući pomoćno vrijeme koje ne prelazi 1 sat. Konvertorska proizvodnja čelika s gornjim puhanjem kisikom ima visok učinak i dobru kvalitetu te je vrlo obećavajuća metoda proizvodnje čelika. Proizvodni kapacitet pretvarača izražava se težinom rastaljenog željeza koje se može ubrizgati tijekom svakog procesa puhanja. Na primjer, ako se 10 tona rastaljenog željeza može ubrizgati tijekom svakog procesa puhanja, to se naziva pretvarač od 10 tona.