مبدل اکسیژن: دستگاه و فناوری فولادسازی

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

در فرآیندهای به دست آوردن فولادهای با مقاومت بالا، عملیات آلیاژسازی و اصلاح ترکیب پایه نقش مهمی ایفا می کند. اساس چنین رویه هایی تکنیک افزودن ناخالصی های فلزی با خواص مختلف است، اما تنظیم گاز-هوا نیز اهمیت کمی ندارد. این عملیات تکنولوژیکی است که عملکرد مبدل اکسیژن را که به طور گسترده در متالورژی در تولید آلیاژهای فولادی در حجم زیاد استفاده می شود، جهت گیری می کند.

طراحی مبدل

تجهیز یک ظرف گلابی شکل است که دارای پوشش داخلی و سوراخی برای خروج محصولات ذوب است. دهانه ای با گردن در قسمت بالایی سازه برای تامین لانس، ضایعات، آهن مذاب، مخلوط های آلیاژی و گاز زدایی در نظر گرفته شده است. تناژ آن از 50 تا 400 تن متغیر است.ورق یا فولاد متوسط جوش داده شده به عنوان مواد برای ساخت سازه استفاده می شود.حدود 50-70 میلی متر ضخامت دارد. یک دستگاه مبدل اکسیژن معمولی امکان جدا کردن قسمت پایینی را فراهم می کند - اینها تغییراتی با تخلیه پایین با مخلوط گاز و هوا هستند. در میان عناصر کمکی و کاربردی واحد می توان موتور الکتریکی، زیرساخت خط لوله برای گردش جریان های اکسیژن، یاتاقان های رانش، سکوی دمپر و قاب پشتیبانی برای نصب سازه را مشخص کرد.

حلقه و بند پشتی

مبدل روی رولبرینگ ها قرار دارد که روی قاب ثابت می شوند. طراحی ممکن است ثابت باشد، اما این نادر است. معمولاً در مراحل طراحی امکان حمل یا جابجایی واحد در شرایط خاصی مشخص می شود. این توابع است که تجهیزات به شکل حلقه های پشتیبانی و پین ها مسئول هستند. گروه یاتاقان ها امکان پیچ خوردگی تجهیزات حول محور ترونیون ها را فراهم می کند. مدل های قبلی مبدل ها ترکیبی از تجهیزات حامل و بدنه تجهیزات ذوب را فرض می کردند، اما به دلیل قرار گرفتن در معرض دماهای بالا و تغییر شکل مواد کمکی، این راه حل طراحی با یک طرح تعامل پیچیده تر، اما قابل اعتماد و بادوام جایگزین شد. واحد عملکردی و کشتی.

مبدل اکسیژن مدرن، به ویژه، با یک حلقه نگهدارنده جداگانه ارائه می شود، که در ساختار آن ترانون ها و یک پوشش ثابت نیز وارد شده است. شکاف تکنولوژیکی بین بدنه و پایه پشتیبانی از اثرات منفی دما بر روی عناصر حساس تعلیق و مکانیسم های متحرک جلوگیری می کند.سیستم تثبیت خود مبدل توسط استاپ ها اجرا می شود. حلقه نگهدارنده خود یک حامل است که توسط دو نیم حلقه و صفحات قلاب ثابت در نقاط اتصال تشکیل شده است.

مکانیسم چرخشی

درایو الکتریکی به مبدل اجازه می دهد 360 درجه بچرخد. متوسط سرعت چرخش 0.1-1 متر در دقیقه است. به خودی خود، این عملکرد همیشه مورد نیاز نیست - بسته به سازماندهی عملیات فن آوری در طول گردش کار. به عنوان مثال، ممکن است نیاز به چرخش باشد تا گردن را مستقیماً به محل تأمین ضایعات، ریختن آهن، تخلیه فولاد و غیره هدایت کند. عملکرد مکانیزم تراش ممکن است متفاوت باشد. سیستم های یک طرفه و دو طرفه وجود دارد. به عنوان یک قاعده، مبدل های اکسیژن با ظرفیت حمل تا 200 تن چرخش را فقط در یک جهت فرض می کنند. این به این دلیل است که در چنین طرح هایی به گشتاور کمتری هنگام کج کردن گردن نیاز است. برای حذف مصرف انرژی اضافی در حین کار با تجهیزات سنگین، مکانیزم چرخش دو طرفه ارائه شده است که هزینه دستکاری گردن را جبران می کند. ساختار سیستم پیچشی شامل یک گیربکس، یک موتور الکتریکی و یک اسپیندل است. این ترتیب سنتی یک درایو ثابت است که بر روی یک سطح بتونی نصب شده است. مکانیسم‌های لولایی فن‌آوری بیشتری بر روی جعبه نصب می‌شوند و توسط چرخ دنده‌ای با سیستم بلبرینگ هدایت می‌شوند که توسط موتورهای الکتریکی از طریق یک سیستم شفت نیز فعال می‌شوند.

ابعاد مبدل

در طول طراحی، پارامترهای طراحی باید بر اساس حجم تقریبی تصفیه، به استثنای خروج مذاب، محاسبه شود. در سال های اخیر واحدهایی ساخته شده اند که مواد را در حجم های 1 تا 0.85 متر مکعب بر تن می پذیرند. شیب گلو نیز محاسبه می شود که زاویه آن از 20 درجه تا 35 درجه است. با این حال، عملکرد چنین تأسیساتی نشان می دهد که بیش از شیب 26 درجه باعث کاهش کیفیت پوشش می شود. در عمق، ابعاد مبدل 1-2 متر است، اما با افزایش ظرفیت بارگذاری، ارتفاع سازه نیز ممکن است افزایش یابد. مبدل های معمولی تا عمق 1 متر می توانند باری بیش از 50 تن را تحمل کنند.از نظر قطر به طور متوسط بین 4 تا 7 متر متغیر است.ضخامت گردنی 2-2.5 متر است.

BOF آستر

روش فن آوری اجباری، که طی آن دیوارهای داخلی مبدل با یک لایه محافظ ارائه می شود. در عین حال، باید در نظر گرفت که بر خلاف اکثر کوره های متالورژی، این طرح تحت بارهای حرارتی بسیار بالاتری قرار می گیرد که ویژگی های آستر را نیز تعیین می کند. این روشی است که شامل تخمگذار دو لایه محافظ - کاربردی و تقویت کننده است. لایه ای از آرماتور محافظ با ضخامت 100-250 میلی متر مستقیماً با سطح بدنه مجاور است. وظیفه آن کاهش اتلاف حرارت و جلوگیری از فرسودگی لایه بالایی است. ماده مورد استفاده منیزیت یا آجر منیزیت-کرومیت است که می تواند سال ها بدون تجدید کار کند.

لایه کار بالایی ضخامتی در حدود 500-700 میلی متر دارد و اغلب به دلیل فرسودگی تعویض می شود. در این مرحله، BOF با ترکیبات نسوز متصل به ماسه یا رزین بدون پخت درمان می شود. ماده پایه این لایه پوششی دولومیت با افزودنی های منیزیت است. محاسبه بار استاندارد بر اساس اثر دما در حدود 100-500 درجه سانتیگراد است.

آستر شاتکریت

تحت تأثیر دمای تهاجمی و شیمیایی، سطوح داخلی ساختار مبدل به سرعت کیفیت خود را از دست می دهند - باز هم، این مربوط به سایش خارجی لایه کاری حفاظت حرارتی است. پوشش شاتکریت به عنوان عملیات تعمیر استفاده می شود. این یک فناوری کاهش گرم است که در آن یک ترکیب نسوز با کمک تجهیزات ویژه گذاشته می شود. نه به صورت پیوسته، بلکه به صورت نقطه ای بر روی نواحی به شدت ساییده شده پوشش پایه اعمال می شود. این روش بر روی ماشین‌های مخصوص شاتکریت انجام می‌شود که لنس خنک‌شده با آب را با توده‌ای از گرد و غبار کک و پودر منیزیت به ناحیه آسیب‌دیده تغذیه می‌کنند.

فناوری های ذوب

به طور سنتی، دو رویکرد برای اجرای ذوب مبدل اکسیژن وجود دارد - بسمر و توماس. با این حال، روش های مدرن با محتوای نیتروژن کم در کوره متفاوت از آنها هستند که کیفیت فرآیند کار را بهبود می بخشد. این فناوری در مراحل زیر در حال انجام است:

• بارگیری ضایعات. حدود 25 تا 27 درصد از جرم کل شارژ با استفاده از اسکوپ در مبدل شیبدار بارگذاری می شود.
• پر کردنچدن یا آلیاژ فولاد. فلز مایع در دمای حداکثر 1450 درجه سانتیگراد توسط ملاقه در یک مبدل کج ریخته می شود. این عمل بیش از 3 دقیقه طول نمی کشد.
• پاکسازی. در این بخش، فناوری فولادسازی در مبدل‌های اکسیژن، رویکردهای متفاوتی را در زمینه تأمین مخلوط گاز و هوا امکان پذیر می‌سازد. بسته به نوع طراحی تجهیزات، جریان را می توان از بالا، پایین، پایین و ترکیبی هدایت کرد.
• دریافت نمونه. دما اندازه گیری می شود، ناخالصی های ناخواسته حذف می شوند و تجزیه و تحلیل ترکیب مورد انتظار است. اگر نتایج آن الزامات طراحی را برآورده کند، مذاب آزاد می شود، و در غیر این صورت، تنظیمات انجام می شود.

مزایا و معایب فناوری

این روش به دلیل بهره‌وری بالا، طرح‌های ساده تامین اکسیژن، قابلیت اطمینان ساختاری و هزینه‌های نسبتاً پایین به طور کلی برای سازماندهی فرآیند ارزشمند است. در مورد معایب، آنها به ویژه شامل محدودیت هایی از نظر اضافه کردن لجن و مواد بازیافتی هستند. همان ضایعات فلزی با سایر اجزاء نمی تواند بیش از 10٪ باشد و این اجازه نمی دهد ساختار ذوب را به میزان لازم تغییر دهید. همچنین دمیدن مقدار زیادی آهن مفید مصرف می کند.

کاربرد فناوری

ترکیب مثبت ها و منفی ها در نهایت ماهیت استفاده از مبدل ها را تعیین کرد. به طور خاص، کارخانه های متالورژی، فولاد کم آلیاژ، کربن و آلیاژی با کیفیت بالا تولید می کنند که برای استفاده از مواد در صنایع سنگین و ساخت و ساز کافی است. دریافت فولادها درمبدل اکسیژن آلیاژ شده و خواص فردی را بهبود می بخشد، که دامنه محصول نهایی را گسترش می دهد. لوله ها، سیم، ریل، سخت افزار، سخت افزار و غیره از مواد خام به دست آمده ساخته می شوند.این فناوری همچنین به طور گسترده در متالورژی غیرآهنی استفاده می شود، جایی که مس تاول زده با دمش کافی به دست می آید.

نتیجه گیری

ذوب در تاسیسات مبدل از نظر اخلاقی یک تکنیک منسوخ در نظر گرفته می شود، اما به دلیل ترکیب بهینه بهره وری و هزینه های مالی برای فرآیند، همچنان مورد استفاده قرار می گیرد. تا حد زیادی، تقاضا برای فناوری نیز با مزایای ساختاری تجهیزات مورد استفاده تسهیل می شود. همین امکان بارگیری مستقیم ضایعات فلزی، شارژ، لجن و سایر ضایعات، هر چند به میزان محدود، امکان اصلاح آلیاژ را گسترش می دهد. نکته دیگر این است که برای عملکرد کامل مبدل های بزرگ با قابلیت چرخش، سازماندهی یک اتاق مناسب در شرکت مورد نیاز است. بنابراین، ذوب با پاکسازی اکسیژن در حجم زیاد عمدتا توسط شرکت های بزرگ انجام می شود.