Μετατροπέας οξυγόνου: συσκευή και τεχνολογία κατασκευής χάλυβα

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Στις διαδικασίες απόκτησης χάλυβα υψηλής αντοχής, οι εργασίες κράματος και η τροποποίηση της σύνθεσης της βάσης παίζουν σημαντικό ρόλο. Η βάση τέτοιων διαδικασιών είναι η τεχνική προσθήκης μεταλλικών ακαθαρσιών διαφόρων ιδιοτήτων, αλλά και η ρύθμιση αερίου-αέρα δεν έχει μικρή σημασία. Σε αυτήν την τεχνολογική λειτουργία προσανατολίζεται η λειτουργία του μετατροπέα οξυγόνου, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως στη μεταλλουργία για την παραγωγή κραμάτων χάλυβα σε μεγάλους όγκους.

Σχεδίαση μετατροπέα

Ο εξοπλισμός είναι ένα δοχείο σε σχήμα αχλαδιού, εφοδιασμένο με εσωτερική επένδυση και οπή βρύσης για την απελευθέρωση προϊόντων τήξης. Στο επάνω μέρος της κατασκευής παρέχεται ένα άνοιγμα με λαιμό για την τροφοδοσία λόγχης, σκραπ, λιωμένου σιδήρου, μειγμάτων κραμάτων και αφαίρεσης αερίων. Η χωρητικότητα κυμαίνεται από 50 έως 400 τόνους. Ως υλικά για την κατασκευή της κατασκευής χρησιμοποιείται λαμαρίνα ή συγκολλημένος μεσαίος χάλυβας.πάχους περίπου 50-70 mm. Μια τυπική συσκευή μετατροπέα οξυγόνου παρέχει τη δυνατότητα αποσύνδεσης του πυθμένα - πρόκειται για τροποποιήσεις με καθαρισμό πυθμένα με μείγματα αερίου-αέρα. Μεταξύ των βοηθητικών και λειτουργικών στοιχείων της μονάδας, μπορεί κανείς να ξεχωρίσει έναν ηλεκτροκινητήρα, μια υποδομή σωληνώσεων για την κυκλοφορία των ροών οξυγόνου, ρουλεμάν ώθησης, μια πλατφόρμα αποσβεστήρα και ένα πλαίσιο στήριξης για την τοποθέτηση της κατασκευής.

Στήριξη δαχτυλιδιών και κορμού

Ο μετατροπέας βρίσκεται σε ρουλεμάν κυλίνδρων, τα οποία είναι στερεωμένα στο πλαίσιο. Ο σχεδιασμός μπορεί να είναι σταθερός, αλλά αυτό είναι σπάνιο. Συνήθως, στα στάδια του σχεδιασμού, προσδιορίζεται η δυνατότητα μεταφοράς ή μετακίνησης της μονάδας υπό ορισμένες συνθήκες. Για αυτές τις λειτουργίες είναι υπεύθυνος ο εξοπλισμός με τη μορφή δακτυλίων στήριξης και ακίδων. Η ομάδα ρουλεμάν παρέχει τη δυνατότητα στρέψης του εξοπλισμού γύρω από τον άξονα των ανοιγμάτων. Τα προηγούμενα μοντέλα μετατροπέων υπέθεταν το συνδυασμό του εξοπλισμού μεταφοράς και του σώματος του εξοπλισμού τήξης, αλλά λόγω της έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες και παραμόρφωσης βοηθητικών υλικών, αυτή η σχεδιαστική λύση αντικαταστάθηκε από ένα πιο περίπλοκο, αλλά αξιόπιστο και ανθεκτικό σχέδιο αλληλεπίδρασης μεταξύ η λειτουργική μονάδα και το σκάφος.

Ο σύγχρονος μετατροπέας οξυγόνου, ειδικότερα, παρέχεται με ξεχωριστό δακτύλιο στήριξης, στη δομή του οποίου εισάγονται επίσης κορμούς και σταθερό περίβλημα. Το τεχνολογικό κενό μεταξύ του περιβλήματος και της βάσης στήριξης αποτρέπει τις αρνητικές επιπτώσεις της θερμοκρασίας στα ευαίσθητα στοιχεία των αναρτήσεων και των κινητών μηχανισμών. Το σύστημα στερέωσης του ίδιου του μετατροπέα υλοποιείται με στάσεις. Ο ίδιος ο δακτύλιος στήριξης είναι ένας φορέας, που σχηματίζεται από δύο ημιδακτυλίους και πλάκες κορμού στερεωμένες στα σημεία πρόσδεσης.

Μηχανισμός περιστροφής

Η ηλεκτρική κίνηση επιτρέπει στον μετατροπέα να περιστρέφεται 360°. Η μέση ταχύτητα περιστροφής είναι 0,1-1 m/min. Από μόνη της, αυτή η λειτουργία δεν απαιτείται πάντα - ανάλογα με την οργάνωση των τεχνολογικών λειτουργιών κατά τη ροή εργασίας. Για παράδειγμα, μπορεί να απαιτείται μια στροφή για τον προσανατολισμό του λαιμού απευθείας στο σημείο τροφοδοσίας σκραπ, έκχυσης σιδήρου, αποστράγγισης χάλυβα κ.λπ. Η λειτουργικότητα του μηχανισμού στροφής μπορεί να είναι διαφορετική. Υπάρχουν τόσο μονόδρομα όσο και αμφίδρομα συστήματα. Κατά κανόνα, οι μετατροπείς οξυγόνου με χωρητικότητα έως και 200 τόνους αναλαμβάνουν στροφή προς μία μόνο κατεύθυνση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε τέτοια σχέδια απαιτείται λιγότερη ροπή κατά την κλίση του λαιμού. Για την εξάλειψη της κατανάλωσης υπερβολικής ενέργειας κατά τη λειτουργία εξοπλισμού βαρέως τύπου, παρέχεται με μηχανισμό αμφίδρομης περιστροφής, ο οποίος αντισταθμίζει το κόστος χειρισμού του λαιμού. Η δομή του συστήματος στρέψης περιλαμβάνει ένα κιβώτιο ταχυτήτων, έναν ηλεκτροκινητήρα και έναν άξονα. Αυτή είναι η παραδοσιακή διάταξη μιας σταθερής κίνησης τοποθετημένης σε τσιμεντοκονία. Περισσότεροι τεχνολογικοί αρθρωτοί μηχανισμοί είναι στερεωμένοι στον κορμό και κινούνται από ένα κινούμενο γρανάζι με σύστημα ρουλεμάν, οι οποίοι ενεργοποιούνται επίσης από ηλεκτρικούς κινητήρες μέσω ενός συστήματος άξονα.

Διαστάσεις μετατροπέα

Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, οι παράμετροι σχεδιασμού πρέπει να υπολογίζονται με βάση τον κατά προσέγγιση όγκο καθαρισμού, εξαιρουμένης της εκτόξευσης τήγματος, που θα παραχθεί. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί μονάδες που δέχονται υλικά σε όγκους από 1 έως 0,85 m3/t. Υπολογίζεται επίσης η κλίση του λαιμού, η γωνία της οποίας είναι κατά μέσο όρο από 20° έως 35°. Ωστόσο, η πρακτική της λειτουργίας τέτοιων εγκαταστάσεων δείχνει ότι η υπέρβαση της κλίσης των 26° υποβαθμίζει την ποιότητα της επένδυσης. Σε βάθος, οι διαστάσεις του μετατροπέα είναι 1-2 m, αλλά καθώς αυξάνεται η ικανότητα φόρτωσης, το ύψος της κατασκευής μπορεί επίσης να αυξηθεί. Οι συμβατικοί μετατροπείς βάθους έως 1 m μπορούν να δεχτούν φορτίο που δεν υπερβαίνει τους 50 τόνους. Όσο για τη διάμετρο, κυμαίνεται κατά μέσο όρο από 4 έως 7 m. Το πάχος του λαιμού είναι 2-2,5 m.

BOF επένδυση

Υποχρεωτική τεχνολογική διαδικασία, κατά την οποία τα εσωτερικά τοιχώματα του μετατροπέα είναι εφοδιασμένα με προστατευτική στρώση. Ταυτόχρονα, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι, σε αντίθεση με τους περισσότερους μεταλλουργικούς κλιβάνους, αυτός ο σχεδιασμός υπόκειται σε πολύ υψηλότερα θερμικά φορτία, γεγονός που καθορίζει επίσης τα χαρακτηριστικά της επένδυσης. Αυτή είναι μια διαδικασία που περιλαμβάνει την τοποθέτηση δύο προστατευτικών στρωμάτων - λειτουργικών και ενισχυτικών. Ένα στρώμα προστατευτικού οπλισμού με πάχος 100-250 mm γειτνιάζει απευθείας με την επιφάνεια του σώματος. Ο στόχος του είναι να μειώσει την απώλεια θερμότητας και να αποτρέψει την εξάντληση του ανώτερου στρώματος. Το υλικό που χρησιμοποιείται είναι μαγνησίτης ή τούβλο μαγνησίτη-χρωμίτη, το οποίο μπορεί να χρησιμεύσει για χρόνια χωρίς ανανέωση.

Το επάνω στρώμα εργασίας έχει πάχος περίπου 500-700 mm και αντικαθίσταται αρκετά συχνά καθώς φθείρεται. Σε αυτό το στάδιο, το BOF επεξεργάζεται με πυρίμαχες ενώσεις που δεν ψήνονται με άμμο ή ρητίνη. Το βασικό υλικό για αυτό το στρώμα επένδυσης είναι δολομίτης με πρόσθετα μαγνησίτη. Ο τυπικός υπολογισμός φορτίου βασίζεται σε μια επίδραση θερμοκρασίας περίπου 100-500 °C.

επένδυση εκτοξευόμενου σκυροδέματος

Υπό επιθετικές θερμοκρασιακές και χημικές επιδράσεις, οι εσωτερικές επιφάνειες της δομής του μετατροπέα χάνουν γρήγορα τις ιδιότητές τους - και πάλι, αυτό αφορά την εξωτερική φθορά του στρώματος εργασίας θερμικής προστασίας. Η επένδυση εκτοξευόμενου σκυροδέματος χρησιμοποιείται ως εργασία επισκευής. Πρόκειται για μια τεχνολογία θερμής αναγωγής στην οποία τοποθετείται μια πυρίμαχη σύνθεση με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού. Εφαρμόζεται όχι με συνεχή τρόπο, αλλά κατά σημείο σε έντονα φθαρμένα σημεία της επένδυσης της βάσης. Η διαδικασία εκτελείται σε ειδικά μηχανήματα εκτοξευόμενου σκυροδέματος που τροφοδοτούν μια υδρόψυκτη λόγχη με μάζα σκόνης οπτάνθρακα και σκόνη μαγνησίτη στην κατεστραμμένη περιοχή.

Τεχνολογίες τήξης

Παραδοσιακά, υπάρχουν δύο προσεγγίσεις για την εφαρμογή της τήξης μετατροπέα οξυγόνου - ο Bessemer και ο Thomas. Ωστόσο, οι σύγχρονες μέθοδοι διαφέρουν από αυτές λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο στον κλίβανο, γεγονός που βελτιώνει την ποιότητα της διαδικασίας εργασίας. Η τεχνολογία πραγματοποιείται στα ακόλουθα στάδια:

• Φόρτωση σκραπ. Περίπου το 25-27% της συνολικής μάζας της φόρτισης φορτώνεται στον κεκλιμένο μετατροπέα μέσω σέσουλα.
• Γέμισμακράμα χυτοσιδήρου ή χάλυβα. Υγρό μέταλλο σε θερμοκρασίες έως 1450 °C χύνεται σε κεκλιμένο μετατροπέα με κουτάλες. Η επέμβαση δεν διαρκεί περισσότερο από 3 λεπτά.
• Εκκαθάριση. Σε αυτό το μέρος, η τεχνολογία παραγωγής χάλυβα σε μετατροπείς οξυγόνου επιτρέπει διαφορετικές προσεγγίσεις όσον αφορά την παροχή ενός μείγματος αερίου-αέρα. Η ροή μπορεί να κατευθυνθεί από πάνω, κάτω, κάτω και συνδυασμένους τρόπους, ανάλογα με τον τύπο του σχεδιασμού του εξοπλισμού.
• Λήψη δειγμάτων. Μετράται η θερμοκρασία, αφαιρούνται οι ανεπιθύμητες ακαθαρσίες και αναμένεται η ανάλυση της σύνθεσης. Εάν τα αποτελέσματά του πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού, το τήγμα απελευθερώνεται και, εάν όχι, γίνονται προσαρμογές.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της τεχνολογίας

Η μέθοδος αποτιμάται για την υψηλή παραγωγικότητά της, τα απλά σχήματα παροχής οξυγόνου, τη δομική αξιοπιστία και το σχετικά χαμηλό κόστος γενικά για την οργάνωση της διαδικασίας. Όσον αφορά τα μειονεκτήματα, αυτά, ιδίως, περιλαμβάνουν περιορισμούς όσον αφορά την προσθήκη ιλύος και ανακυκλώσιμων. Το ίδιο παλιοσίδερο με άλλα εγκλείσματα δεν μπορεί να είναι περισσότερο από 10%, και αυτό δεν επιτρέπει την τροποποίηση της δομής της τήξης στον απαιτούμενο βαθμό. Επίσης, το φύσημα καταναλώνει μεγάλη ποσότητα χρήσιμου σιδήρου.

Εφαρμογή της τεχνολογίας

Ο συνδυασμός των θετικών και των πλην καθόρισε τελικά τη φύση της χρήσης των μετατροπέων. Ειδικότερα, τα μεταλλουργικά εργοστάσια παράγουν χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε κράμα, άνθρακα και κραματοποιημένο χάλυβα υψηλής ποιότητας, επαρκή για τη χρήση του υλικού στη βαριά βιομηχανία και τις κατασκευές. Παραλαβή χάλυβα σεΟ μετατροπέας οξυγόνου είναι κραματοποιημένος και βελτιώνει τις επιμέρους ιδιότητες, γεγονός που διευρύνει το πεδίο εφαρμογής του τελικού προϊόντος. Από τις προκύπτουσες πρώτες ύλες κατασκευάζονται σωλήνες, σύρματα, σιδηροτροχιές, υλικό, υλικό κ.λπ.. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη μη σιδηρούχα μεταλλουργία, όπου ο χαλκός φυσαλίδων λαμβάνεται με επαρκή εμφύσηση.

Συμπέρασμα

Η τήξη σε εγκαταστάσεις μετατροπέων θεωρείται ηθικά απαρχαιωμένη τεχνική, αλλά συνεχίζει να χρησιμοποιείται λόγω του βέλτιστου συνδυασμού παραγωγικότητας και οικονομικού κόστους για τη διαδικασία. Σε μεγάλο βαθμό, η ζήτηση για τεχνολογία διευκολύνεται επίσης από τα δομικά πλεονεκτήματα του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού. Η ίδια δυνατότητα άμεσης φόρτωσης απορριμμάτων μετάλλων, γόμωσης, λάσπης και άλλων απορριμμάτων, αν και σε περιορισμένο βαθμό, διευρύνει τις δυνατότητες τροποποίησης του κράματος. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι για την πλήρη λειτουργία μετατροπέων μεγάλου μεγέθους με δυνατότητα περιστροφής, απαιτείται η οργάνωση ενός κατάλληλου δωματίου στην επιχείρηση. Επομένως, η τήξη με καθαρισμό οξυγόνου σε μεγάλους όγκους πραγματοποιείται κυρίως από μεγάλες εταιρείες.