Konvertor kyslíka: zariadenie a technológia výroby ocele

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

V procesoch získavania vysokopevných ocelí zohrávajú dôležitú úlohu legovacie operácie a úprava základného zloženia. Základom takýchto postupov je technika pridávania kovových nečistôt rôznych vlastností, ale nemalý význam má aj regulácia plyn-vzduch. Práve na túto technologickú operáciu je orientovaná prevádzka kyslíkového konvertora, ktorý je široko používaný v metalurgii pri výrobe oceľových zliatin vo veľkých objemoch.

Dizajn prevodníka

Zariadením je nádoba hruškovitého tvaru, vybavená vnútorným obložením a odpichovým otvorom na vypúšťanie taviacich produktov. V hornej časti konštrukcie je vytvorený otvor s hrdlom na prívod dýzy, šrotu, roztaveného železa, legovacích zmesí a odvod plynu. Tonáž sa pohybuje od 50 do 400 ton Ako materiály na výrobu konštrukcie sa používa plech alebo zváraná stredná oceľ.hrúbka cca 50-70 mm. Typický kyslíkový konvertor poskytuje možnosť odpojenia dna - ide o modifikácie s preplachovaním dna zmesou plynu a vzduchu. Z pomocných a funkčných prvkov jednotky možno vyčleniť elektromotor, potrubnú infraštruktúru na cirkuláciu kyslíkových tokov, axiálne ložiská, tlmiacu plošinu a nosný rám na montáž konštrukcie.

Podperné krúžky a kolík

Prevodník je umiestnený na valčekových ložiskách, ktoré sú upevnené na ráme. Dizajn môže byť stacionárny, ale je to zriedkavé. Zvyčajne sa vo fázach návrhu určuje možnosť prepravy alebo premiestňovania jednotky za určitých podmienok. Práve za tieto funkcie je zodpovedná výbava vo forme nosných krúžkov a čapov. Skupina ložísk poskytuje možnosť krútenia zariadenia okolo osi čapu. Predchádzajúce modely meničov predpokladali kombináciu nosného zariadenia a telesa taviaceho zariadenia, ale v dôsledku vystavenia vysokým teplotám a deformácii pomocných materiálov bolo toto konštrukčné riešenie nahradené zložitejšou, ale spoľahlivejšou a odolnejšou schémou interakcie medzi funkčnú jednotku a plavidlo.

Moderný kyslíkový konvertor je vybavený samostatným nosným prstencom, do ktorého konštrukcie sú zavedené aj čapy a pevné puzdro. Technologická medzera medzi plášťom a nosnou základňou zabraňuje negatívnym teplotným vplyvom na citlivé prvky závesov a mobilných mechanizmov. Systém upevnenia samotného prevodníka je realizovaný dorazmi. Samotný nosný krúžok je nosič tvorený dvoma polkrúžkami a kolíkovými doskami upevnenými v dokovacích bodoch.

Otočný mechanizmus

Elektrický pohon umožňuje otáčanie meniča o 360°. Priemerná rýchlosť otáčania je 0,1-1 m/min. Samotná táto funkcia nie je vždy potrebná - v závislosti od organizácie technologických operácií počas pracovného toku. Napríklad môže byť potrebné otočenie na orientáciu hrdla priamo do miesta prívodu šrotu, liatia železa, vypúšťania ocele atď. Funkčnosť otáčacieho mechanizmu môže byť odlišná. Existujú jednosmerné aj obojsmerné systémy. Kyslíkové konvertory s nosnosťou do 200 ton predpokladajú zákrutu spravidla len v jednom smere. Je to spôsobené tým, že v takýchto konštrukciách je potrebný menší krútiaci moment pri nakláňaní krku. Pre elimináciu spotreby prebytočnej energie pri prevádzke ťažkých zariadení je vybavený obojsmerným rotačným mechanizmom, ktorý kompenzuje náklady na manipuláciu s krkom. Štruktúra torzného systému zahŕňa prevodovku, elektromotor a vreteno. Ide o tradičné usporiadanie stacionárneho pohonu namontovaného na betónovom potere. Technologickejšie kĺbové mechanizmy sú upevnené na čape a poháňané hnaným ozubeným kolesom so systémom ložísk, ktoré sú prostredníctvom hriadeľového systému aktivované aj elektromotormi.

Rozmery prevodníka

Počas návrhu musia byť konštrukčné parametre vypočítané na základe toho, aký približný objem preplachovania, s výnimkou vyvrhovania taveniny, sa vytvorí. V posledných rokoch boli vyvinuté jednotky, ktoré prijímajú materiály v objemoch od 1 do 0,85 m3/t. Vypočíta sa aj sklon hrdla, ktorého uhol je v priemere od 20° do 35°. Prax prevádzky takýchto zariadení však ukazuje, že prekročenie sklonu 26° zhoršuje kvalitu ostenia. V hĺbke sú rozmery prevodníka 1-2 m, ale so zvyšujúcou sa nosnosťou sa môže zvýšiť aj výška konštrukcie. Bežné meniče s hĺbkou do 1 m znesú zaťaženie nie viac ako 50 ton, čo sa týka priemeru, pohybuje sa v priemere od 4 do 7 m. Hrúbka hrdla je 2-2,5 m.

BOF podšívka

Povinný technologický postup, pri ktorom sú vnútorné steny meniča opatrené ochrannou vrstvou. Zároveň je potrebné vziať do úvahy, že na rozdiel od väčšiny hutníckych pecí je táto konštrukcia vystavená oveľa vyššiemu tepelnému zaťaženiu, čo tiež určuje vlastnosti obloženia. Ide o postup zahŕňajúci položenie dvoch ochranných vrstiev – funkčnej a výstužnej. Priamo k povrchu tela prilieha vrstva ochrannej výstuže s hrúbkou 100-250 mm. Jeho úlohou je znížiť tepelné straty a zabrániť vyhoreniu vrchnej vrstvy. Použitý materiál je magnezit alebo magnezit-chromitová tehla, ktorá môže slúžiť roky bez obnovy.

Horná pracovná vrstva má hrúbku približne 500-700 mm a pri opotrebovaní sa pomerne často vymieňa. V tomto štádiu sa konvertor spracuje nehorľavými žiaruvzdornými zmesami spájanými pieskom alebo živicou. Základným materiálom pre túto vrstvu je dolomit s magnezitovými prísadami. Výpočet štandardného zaťaženia je založený na vplyve teploty približne 100-500 °C.

Shotcrete podšívka

Vnútorné povrchy konštrukcie meniča vplyvom agresívnych teplôt a chemických vplyvov rýchlo strácajú svoje kvality - opäť ide o vonkajšie opotrebenie pracovnej vrstvy tepelnej ochrany. Ako opravná operácia sa používa striekaný betón. Ide o technológiu redukcie za tepla, pri ktorej sa pomocou špeciálneho zariadenia kladie žiaruvzdorná kompozícia. Nanáša sa nie súvisle, ale bodovo na silne opotrebované miesta základného obloženia. Postup sa vykonáva na špeciálnych strojoch na striekaný betón, ktoré do poškodenej oblasti privádzajú vodou chladenú dýzu s množstvom koksového prachu a magnezitového prášku.

Technológie tavenia

Tradične existujú dva prístupy k implementácii tavenia kyslíkovým konvertorom – Bessemer a Thomas. Moderné metódy sa však od nich líšia nízkym obsahom dusíka v peci, čo zlepšuje kvalitu pracovného procesu. Technológia sa vykonáva v nasledujúcich etapách:

• Načítava sa odkaz. Asi 25-27% celkovej hmotnosti náplne sa naplní do nakloneného konvertora pomocou naberačiek.
• Plnenieliatina alebo zliatina ocele. Tekutý kov pri teplotách do 1450 °C sa leje do nakloneného konvertora pomocou naberačiek. Operácia netrvá dlhšie ako 3 minúty.
• Vyčistiť. V tejto časti technológia výroby ocele v kyslíkových konvertoroch umožňuje rôzne prístupy z hľadiska dodávky zmesi plynu a vzduchu. Prúd môže byť smerovaný zhora, zdola, zdola a kombinovaným spôsobom, v závislosti od typu konštrukcie zariadenia.
• Prijímanie vzoriek. Zmeria sa teplota, odstránia sa nežiaduce nečistoty a očakáva sa analýza zloženia. Ak jeho výsledky spĺňajú konštrukčné požiadavky, tavenina sa uvoľní, a ak nie, vykonajú sa úpravy.

Výhody a nevýhody technológie

Metóda je cenená pre svoju vysokú produktivitu, jednoduché schémy dodávky kyslíka, štrukturálnu spoľahlivosť a vo všeobecnosti relatívne nízke náklady na organizáciu procesu. Pokiaľ ide o nevýhody, zahŕňajú najmä obmedzenia z hľadiska pridávania kalu a recyklovateľných látok. Rovnaký kovový šrot s inými inklúziami nemôže byť väčší ako 10%, čo neumožňuje upraviť štruktúru tavby v požadovanom rozsahu. Fúkanie tiež spotrebuje veľké množstvo užitočného železa.

Aplikácia technológie

Kombinácia plusov a mínusov v konečnom dôsledku určila povahu použitia konvertorov. Najmä hutnícke závody vyrábajú nízkolegovanú, uhlíkovú a legovanú oceľ vysokej kvality, postačujúcej na využitie materiálu v ťažkom priemysle a stavebníctve. Príjem ocelí vkyslíkový konvertor je legovaný a má vylepšené individuálne vlastnosti, čo rozširuje rozsah finálneho produktu. Z výsledných surovín sa vyrábajú rúry, drôty, koľajnice, železiarsky tovar, železiarsky tovar atď.. Táto technológia je široko používaná aj v metalurgii neželezných kovov, kde sa blisterová meď získava dostatočným fúkaním.

Záver

Tavenie v konvertorových zariadeniach sa považuje za morálne zastaranú techniku, ale naďalej sa používa kvôli optimálnej kombinácii produktivity a finančných nákladov na proces. Dopyt po technológii do značnej miery uľahčujú aj konštrukčné výhody použitého zariadenia. Rovnaká možnosť priameho nakladania kovového odpadu, vsádzky, kalov a iných odpadov, aj keď v obmedzenej miere, rozširuje možnosti úpravy zliatiny. Ďalšou vecou je, že pre plnohodnotnú prevádzku veľkých meničov so schopnosťou otáčania je potrebná organizácia vhodnej miestnosti v podniku. Preto tavenie s preplachovaním kyslíkom vo veľkých objemoch vykonávajú najmä veľké spoločnosti.