Кислороден преобразувател: устройство и технология за производство на стомана

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

В процесите на получаване на високоякостни стомани, операциите по легиране и модификацията на основния състав играят важна роля. В основата на подобни процедури е техниката на добавяне на метални примеси с различни свойства, но регулирането на газ-въздух също е от голямо значение. Именно към тази технологична операция е ориентирана работата на кислородния преобразувател, който се използва широко в металургията при производството на стоманени сплави в големи обеми.

Дизайн на конвертора

Оборудването представлява крушовиден съд, снабден с вътрешна облицовка и отвор за смесител за изпускане на топилни продукти. В горната част на конструкцията е предвиден отвор с гърло за подаване на копие, скрап, разтопено желязо, легиращи смеси и отстраняване на газ. Тонажът варира от 50 до 400 т. Като материали за производството на конструкцията се използва листова или заварена средна стомана.дебелина около 50-70 мм. Типичното устройство за преобразуване на кислород предвижда възможност за отделяне на дъното - това са модификации с продухване на дъното със смеси от газ и въздух. Сред спомагателните и функционални елементи на блока могат да се откроят електродвигател, тръбопроводна инфраструктура за циркулиране на кислородни потоци, опорни лагери, амортисьорна платформа и носеща рамка за монтаж на конструкцията.

Поддържащи пръстени и цапф

Преобразувателят е разположен върху ролкови лагери, които са фиксирани върху рамката. Дизайнът може да е неподвижен, но това е рядкост. Обикновено на етапите на проектиране се определя възможността за транспортиране или преместване на уреда при определени условия. Именно за тези функции отговаря оборудването под формата на опорни пръстени и щифтове. Групата лагери осигурява възможност за усукване на оборудването около оста на цапфите. Предишните модели конвертори предполагаха комбинацията от носещото оборудване и тялото на топилното оборудване, но поради излагане на високи температури и деформация на помощните материали, това дизайнерско решение беше заменено от по-сложна, но надеждна и издръжлива схема на взаимодействие между функционалната единица и съда.

Модерният кислороден преобразувател, по-специално, е снабден с отделен опорен пръстен, в структурата на който също са въведени цанги и фиксиран корпус. Технологичната междина между корпуса и опорната основа предотвратява отрицателните температурни ефекти върху чувствителните елементи на окачванията и подвижните механизми. Системата за фиксиране на самия преобразувател е изпълнена чрез ограничители. Самият носещ пръстен е носещ елемент, образуван от два полупръстена и цапфени плочи, фиксирани в точките за скачване.

Въртящ се механизъм

Електрическото задвижване позволява на преобразувателя да се върти на 360°. Средната скорост на въртене е 0,1-1 m/min. Сама по себе си тази функция не винаги е необходима - в зависимост от организацията на технологичните операции по време на работния процес. Например, може да се наложи завъртане, за да се ориентира гърлото директно към точката на подаване на скрап, изливане на желязо, източване на стомана и т.н. Функционалността на механизма за завъртане може да бъде различна. Има както еднопосочни, така и двупосочни системи. По правило кислородните преобразуватели с товароносимост до 200 тона предполагат завой само в една посока. Това се дължи на факта, че при такива конструкции се изисква по-малък въртящ момент при накланяне на врата. За да се елиминира консумацията на излишна енергия по време на работа на тежкотоварно оборудване, той е снабден с двупосочен механизъм за въртене, който компенсира разходите за манипулиране на шията. Структурата на торсионната система включва скоростна кутия, електродвигател и шпиндел. Това е традиционното разположение на стационарно задвижване, монтирано върху бетонна замазка. По-технологични шарнирни механизми са фиксирани върху цапфите и се задвижват от задвижвана предавка със система от лагери, които също се задействат от електродвигатели чрез система на вала.

Размери на конвертора

По време на проектирането проектните параметри трябва да бъдат изчислени въз основа на това какъв приблизителен обем на продухване, с изключение на изхвърлянето на стопилка, ще бъде произведен. През последните години са разработени агрегати, които приемат материали в обеми от 1 до 0,85 m3/t. Изчислява се и наклонът на гърлото, чийто ъгъл е средно от 20° до 35°. Практиката на експлоатация на такива съоръжения обаче показва, че превишаването на наклона от 26° влошава качеството на облицовката. В дълбочина размерите на преобразувателя са 1-2 m, но с увеличаване на товароносимостта може да се увеличи и височината на конструкцията. Конвенционалните конвертори с дълбочина до 1 м могат да приемат товар от не повече от 50 т. Що се отнася до диаметъра, той варира средно от 4 до 7 м. Дебелината на шийката е 2-2,5 м.

BOF подплата

Задължителна технологична процедура, при която вътрешните стени на преобразувателя са снабдени със защитен слой. В същото време трябва да се има предвид, че за разлика от повечето металургични пещи, този дизайн е подложен на много по-високи топлинни натоварвания, което също определя характеристиките на облицовката. Това е процедура, включваща полагане на два защитни слоя - функционален и подсилващ. Слой от защитна армировка с дебелина 100-250 mm е в непосредствена близост до повърхността на тялото. Неговата задача е да намали загубата на топлина и да предотврати изгарянето на горния слой. Използваният материал е магнезит или магнезит-хромитна тухла, която може да служи години без подновяване.

Горният работен слой е с дебелина около 500-700 мм и се сменя доста често при износване. На този етап BOF се обработва с огнеупорни съединения, свързани с пясък или смола. Основният материал за този облицовъчен слой е доломит с магнезитови добавки. Стандартното изчисление на натоварването се основава на температурен ефект от около 100-500 °C.

Облицовка от торкрет-бетон

При агресивни температурни и химически въздействия вътрешните повърхности на конструкцията на преобразувателя бързо губят качествата си - отново става въпрос за външното износване на работния слой на термозащитата. Облицовката от торкрет се използва като ремонтна операция. Това е технология за гореща редукция, при която с помощта на специално оборудване се полага огнеупорен състав. Нанася се не непрекъснато, а точково върху силно износени участъци от основната облицовка. Процедурата се извършва на специални машини за торкрет, които подават водоохлаждана фурма с маса от коксов прах и магнезитов прах към повредената зона.

Технологии за топене

Традиционно има два подхода за прилагане на кислородно-конверторно топене - Бесемер и Томас. Съвременните методи обаче се различават от тях по ниско съдържание на азот в пещта, което подобрява качеството на работния процес. Технологията се осъществява на следните етапи:

• Зареждане на скрап. Около 25-27% от общата маса на заряда се зарежда в наклонения преобразувател с помощта на лъжици.
• Пълненечугун или стоманена сплав. Течният метал при температури до 1450 °C се излива в наклонен конвертор с черпаци. Операцията продължава не повече от 3 минути.
• Изчистване. В тази част технологията за производство на стомана в кислородни преобразуватели позволява различни подходи по отношение на подаване на газовъздушна смес. Потокът може да бъде насочен отгоре, отдолу, отдолу и комбиниран начин, в зависимост от типа дизайн на оборудването.
• Получаване на мостри. Измерва се температурата, премахват се нежеланите примеси и се очаква анализът на състава. Ако резултатите отговарят на проектните изисквания, стопилката се освобождава, а ако не, се правят корекции.

Плюсове и минуси на технологията

Методът е ценен заради високата си производителност, прости схеми за доставка на кислород, конструктивна надеждност и относително ниски разходи като цяло за организацията на процеса. Що се отнася до недостатъците, те по-специално включват ограничения по отношение на добавянето на утайки и рециклируеми. Същият метален скрап с други включвания може да бъде не повече от 10%, а това не позволява да се модифицира структурата на топенето до необходимата степен. Освен това, издухването консумира голямо количество полезно желязо.

Прилагане на технологията

Комбинацията от плюсове и минуси в крайна сметка определи естеството на използването на преобразувателите. По-специално, металургичните заводи произвеждат нисколегирана, въглеродна и легирана стомана с високо качество, достатъчно за използване на материала в тежката промишленост и строителството. Получаване на стомани вкислородният преобразувател е легиран и подобрени индивидуални свойства, което разширява обхвата на крайния продукт. От получените суровини се произвеждат тръби, тел, релси, хардуер, хардуер и др. Технологията намира широко приложение и в цветната металургия, където при достатъчно продухване се получава блистерна мед.

Заключение

Претопяването в конверторни съоръжения се счита за морално остаряла техника, но продължава да се използва поради оптималната комбинация от производителност и финансови разходи за процеса. До голяма степен търсенето на технологии се улеснява и от конструктивните предимства на използваното оборудване. Същата възможност за директно зареждане на метален скрап, шихта, утайки и други отпадъци, макар и в ограничена степен, разширява възможностите за модифициране на сплавта. Друго нещо е, че за пълноценната работа на големи преобразуватели с възможност за завъртане е необходима организация на подходящо помещение в предприятието. Следователно топенето с кислородно продухване в големи обеми се извършва главно от големи компании.