Pretvarač kiseonika: uređaj i tehnologija proizvodnje čelika

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

U procesima dobijanja čelika visoke čvrstoće, operacije legiranja i modifikacije osnovnog sastava igraju važnu ulogu. Osnova ovakvih postupaka je tehnika dodavanja metalnih nečistoća različitih svojstava, ali nije od male važnosti i regulacija gas-vazduh. Upravo je na ovu tehnološku operaciju orijentisan rad pretvarača kiseonika, koji se široko koristi u metalurgiji u proizvodnji čeličnih legura u velikim količinama.

Dizajn konvertera

Oprema je posuda u obliku kruške, opremljena unutrašnjom oblogom i otvorom za slavinu za ispuštanje proizvoda topljenja. U gornjem dijelu konstrukcije predviđen je otvor sa grlom za dovod koplja, otpada, rastopljenog gvožđa, legirajućih smjesa i odvod plina. Nosivost varira od 50 do 400 tona. Kao materijal za izradu konstrukcije koristi se lim ili zavareni srednji čelik.debljine oko 50-70 mm. Tipičan uređaj za pretvarač kisika pruža mogućnost odvajanja dna - to su modifikacije s donjim pročišćavanjem mješavinama plina i zraka. Među pomoćnim i funkcionalnim elementima agregata izdvaja se elektromotor, cevovodna infrastruktura za cirkulaciju tokova kiseonika, potisni ležajevi, amortizer platforma i noseći okvir za montažu konstrukcije.

Prstenovi i klin

Pretvarač se nalazi na valjkastim ležajevima, koji su pričvršćeni na ram. Dizajn može biti stacionaran, ali to je rijetko. Obično se u fazama projektovanja utvrđuje mogućnost transporta ili pomeranja jedinice u određenim uslovima. Za ove funkcije odgovorna je oprema u obliku potpornih prstenova i klinova. Grupa ležajeva pruža mogućnost torzije opreme oko ose klinova. Prethodni modeli pretvarača pretpostavljali su kombinaciju noseće opreme i tijela opreme za topljenje, ali zbog izloženosti visokim temperaturama i deformacijama pomoćnih materijala, ovo dizajnersko rješenje zamijenjeno je složenijom, ali pouzdanijom i trajnijom shemom interakcije između funkcionalna jedinica i plovilo.

Moderni konvertor kiseonika posebno je opremljen posebnim potpornim prstenom, u čiju strukturu su takođe uvedeni klinovi i fiksno kućište. Tehnološki razmak između kućišta i potporne osnove sprečava negativne temperaturne efekte na osjetljive elemente ovjesa i pokretnih mehanizama. Sistem fiksiranja samog pretvarača je izveden graničnicima. Sam potporni prsten je nosač, formiran od dva poluprstena i klinastih ploča fiksiranih na tačkama spajanja.

Okretni mehanizam

Električni pogon omogućava okretanje pretvarača za 360°. Prosječna brzina rotacije je 0,1-1 m/min. Sama po sebi, ova funkcija nije uvijek potrebna - ovisno o organizaciji tehnoloških operacija tokom radnog procesa. Na primjer, može biti potrebno okretanje kako bi se vrat orijentirao direktno na tačku dovoda otpada, izlivanja željeza, odvodnjavanja čelika itd. Funkcionalnost mehanizma za okretanje može biti različita. Postoje i jednosmjerni i dvosmjerni sistemi. U pravilu, pretvarači kisika nosivosti do 200 tona pretpostavljaju okretanje samo u jednom smjeru. To je zbog činjenice da je u takvim izvedbama potreban manji okretni moment prilikom naginjanja vrata. Kako bi se eliminirala potrošnja viška energije tijekom rada opreme za teške uvjete rada, opremljen je dvosmjernim mehanizmom rotacije, koji kompenzira troškove manipulacije vratom. Struktura torzijskog sistema uključuje mjenjač, elektromotor i vreteno. Ovo je tradicionalni raspored stacionarnog pogona postavljenog na betonsku košuljicu. Tehnološkiji zglobni mehanizmi su fiksirani na klin i pogonjeni pogonskim zupčanikom sa sistemom ležajeva, koji se takođe aktiviraju elektromotorima preko sistema osovine.

Dimenzije konvertera

Tokom dizajna, projektni parametri moraju biti izračunati na osnovu toga koji će približni volumen pročišćavanja, isključujući izbacivanje taline, biti proizveden. Poslednjih godina razvijene su jedinice koje prihvataju materijale u zapreminama od 1 do 0,85 m3/t. Izračunava se i nagib grla, čiji je ugao u prosjeku od 20° do 35°. Međutim, praksa rada ovakvih objekata pokazuje da prekoračenje nagiba od 26° narušava kvalitet obloge. U dubini, dimenzije pretvarača su 1-2 m, ali kako se nosivost povećava, visina konstrukcije se također može povećati. Konvencionalni pretvarači dubine do 1 m mogu prihvatiti opterećenje ne veće od 50 tona. Što se tiče prečnika, on varira u prosjeku od 4 do 7 m. Debljina vrata je 2-2,5 m.

BOF podstava

Obavezna tehnološka procedura, tokom koje se unutrašnji zidovi pretvarača postavljaju zaštitnim slojem. Istovremeno, treba uzeti u obzir da je, za razliku od većine metalurških peći, ova konstrukcija izložena mnogo većim toplinskim opterećenjima, što također određuje karakteristike obloge. Ovo je postupak koji uključuje polaganje dva zaštitna sloja – funkcionalnog i armaturnog. Sloj zaštitne armature debljine 100-250 mm nalazi se direktno na površini tijela. Njegov zadatak je smanjiti gubitak topline i spriječiti izgaranje gornjeg sloja. Materijal koji se koristi je magnezit ili magnezit-kromitna cigla, koja može služiti godinama bez obnavljanja.

Gornji radni sloj ima debljinu od oko 500-700 mm i često se mijenja kako se istroši. U ovoj fazi, BOF se tretira vatrostalnim jedinjenjima vezanim za pijesak ili smolu koja se ne peče. Osnovni materijal za ovaj sloj je dolomit sa dodacima magnezita. Standardni proračun opterećenja zasniva se na temperaturnom efektu od oko 100-500 °C.

Obloga od mlaznog betona

Pod agresivnim temperaturnim i hemijskim uticajima, unutrašnje površine konvertorske strukture brzo gube svoje kvalitete - opet se radi o vanjskom trošenju radnog sloja termičke zaštite. Obloga od mlaznog betona se koristi kao popravka. Ovo je tehnologija vruće redukcije u kojoj se vatrostalni sastav polaže uz pomoć posebne opreme. Nanosi se ne kontinuirano, već tačkasto na jako istrošene dijelove podloge. Postupak se izvodi na specijalnim mašinama za mlazni beton koji vode hlađeno koplje napajaju masom koksne prašine i magnezitnog praha do oštećenog područja.

Tehnologije topljenja

Tradicionalno, postoje dva pristupa implementaciji topljenja kiseonik-konvertera - Bessemer i Thomas. Međutim, moderne metode se od njih razlikuju po niskom sadržaju dušika u peći, što poboljšava kvalitetu procesa rada. Tehnologija se izvodi u sljedećim fazama:

• Učitavam bilješku. Oko 25-27% ukupne mase punjenja se ubacuje u kosi pretvarač pomoću lopatica.
• Punjenjelivenog gvožđa ili legure čelika. Tečni metal na temperaturama do 1450 °C uliva se u nagnuti konvertor lopaticama. Operacija ne traje duže od 3 minute.
• Purge. U ovom dijelu tehnologija proizvodnje čelika u konvertorima kisika omogućava različite pristupe u pogledu snabdijevanja mješavinom plina i zraka. Protok se može usmjeravati odozgo, odozdo, odozdo i kombinovano, ovisno o vrsti dizajna opreme.
• Primanje uzoraka. Meri se temperatura, uklanjaju se neželjene nečistoće i očekuje se analiza sastava. Ako rezultati ispunjavaju zahtjeve dizajna, talina se oslobađa, a ako ne, vrše se prilagođavanja.

Prednosti i nedostaci tehnologije

Metoda je cijenjena zbog svoje visoke produktivnosti, jednostavnih shema opskrbe kisikom, strukturalne pouzdanosti i relativno niskih troškova općenito za organizaciju procesa. Što se tiče nedostataka, oni posebno uključuju ograničenja u smislu dodavanja mulja i reciklažnih sredstava. Isti otpadni metal s drugim inkluzijama ne može biti više od 10%, a to ne dozvoljava modificiranje strukture topljenja u potrebnoj mjeri. Takođe, puhanje troši veliku količinu korisnog gvožđa.

Primjena tehnologije

Kombinacija plusa i minusa na kraju je odredila prirodu upotrebe pretvarača. Konkretno, metalurške tvornice proizvode niskolegirani, ugljični i legirani čelik visokog kvaliteta, dovoljan za upotrebu materijala u teškoj industriji i građevinarstvu. Prijem čelika uKonvertor kiseonika je legiran i poboljšana individualna svojstva, čime se proširuje obim konačnog proizvoda. Od nastalih sirovina izrađuju se cevi, žice, šine, okovi, okovi itd. Tehnologija ima široku primenu i u obojenoj metalurgiji gde se blister bakar dobija uz dovoljno duvanje.

Zaključak

Topljenje u konvertorskim postrojenjima smatra se moralno zastarjelom tehnikom, ali se i dalje koristi zbog optimalne kombinacije produktivnosti i finansijskih troškova za proces. U velikoj mjeri, potražnja za tehnologijom je također olakšana strukturalnim prednostima korištene opreme. Ista mogućnost direktnog utovara metalnog otpada, šarže, mulja i drugog otpada, doduše u ograničenoj mjeri, proširuje mogućnosti modifikacije legure. Druga stvar je da je za punopravni rad velikih pretvarača sa mogućnošću okretanja potrebna organizacija odgovarajuće prostorije u preduzeću. Stoga topljenje sa pročišćavanjem kiseonikom u velikim količinama obavljaju uglavnom velike kompanije.