Convertidor d'oxigen: dispositiu i tecnologia de fabricació d'acer

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

En els processos d'obtenció d'acers d' alta resistència, les operacions d'aliatge i modificació de la composició de la base tenen un paper important. La base d'aquests procediments és la tècnica d'afegir impureses metàl·liques de diverses propietats, però la regulació de gas-aire també és de poca importància. És aquesta operació tecnològica on s'orienta el funcionament del convertidor d'oxigen, que s'utilitza àmpliament en la metal·lúrgia en la producció d'aliatges d'acer en grans volums.

Disseny del convertidor

L'equip és un recipient en forma de pera, proveït d'un revestiment interior i d'un forat per a l'aixeta de productes de fosa. Hi ha una obertura amb coll a la part superior de l'estructura per subministrar llança, ferralla, ferro fos, mescles d'aliatge i eliminació de gasos. El tonatge oscil·la entre les 50 i les 400 tones Com a materials per a la fabricació de l'estructura s'utilitza xapa o acer mitjà soldat.uns 50-70 mm de gruix. Un dispositiu convertidor d'oxigen típic ofereix la possibilitat de separar el fons: es tracta de modificacions amb purga de fons amb mescles de gas i aire. Entre els elements auxiliars i funcionals de la unitat, es poden destacar un motor elèctric, una infraestructura de canonades per a la circulació de fluxos d'oxigen, coixinets d'empenta, una plataforma amortidor i un marc de suport per al muntatge de l'estructura.

Anells de suport i muñón

El convertidor es troba en coixinets de rodets, que es fixen al bastidor. El disseny pot ser estacionari, però això és rar. Normalment, en les etapes de disseny, es determina la possibilitat de transportar o moure la unitat en determinades condicions. És d'aquestes funcions que s'encarrega l'equip en forma d'anelles de suport i passadors. El grup de coixinets ofereix la possibilitat de torsió de l'equip al voltant de l'eix dels muñóns. Els models anteriors de convertidors suposaven la combinació de l'equip portador i el cos de l'equip de fusió, però a causa de l'exposició a altes temperatures i la deformació dels materials auxiliars, aquesta solució de disseny es va substituir per un esquema d'interacció més complex, però fiable i durador entre la unitat funcional i el vaixell.

El convertidor d'oxigen modern, en particular, està dotat d'un anell de suport independent, a l'estructura del qual també s'introdueixen muñóns i una carcassa fixa. La bretxa tecnològica entre la carcassa i la base de suport evita efectes negatius de la temperatura sobre els elements sensibles de les suspensions i els mecanismes mòbils. El propi sistema de fixació del convertidor s'implementa mitjançant topes. El propi anell de suport és un suport, format per dues mitges anelles i plaques de muñón fixades als punts d'acoblament.

Mecanisme giratori

L'accionament elèctric permet que el convertidor giri 360°. La velocitat de rotació mitjana és de 0,1-1 m/min. Per si mateixa, aquesta funció no sempre és necessària, depenent de l'organització de les operacions tecnològiques durant el flux de treball. Per exemple, pot ser necessari un gir per orientar el coll directament al punt de subministrament de ferralla, abocament de ferro, drenatge d'acer, etc. La funcionalitat del mecanisme de gir pot ser diferent. Hi ha sistemes unidireccionals i bidireccionals. Per regla general, els convertidors d'oxigen amb una capacitat de càrrega de fins a 200 tones assumeixen un gir només en una direcció. Això es deu al fet que en aquests dissenys es requereix menys parell en inclinar el coll. Per eliminar el consum d'excés d'energia durant el funcionament d'equips resistents, està dotat d'un mecanisme de rotació bidireccional, que compensa el cost de manipular el coll. L'estructura del sistema de torsió inclou una caixa de canvis, un motor elèctric i un eix. Aquesta és la disposició tradicional d'un accionament estacionari muntat sobre una regla de formigó. Els mecanismes de frontisses més tecnològics es fixen al muñón i s'accionen per un engranatge conduït amb un sistema de coixinets, que també s'activen per motors elèctrics mitjançant un sistema d'eix.

Dimensions del convertidor

Durant el disseny, els paràmetres de disseny s'han de calcular en funció del volum aproximat de purga, excloent l'ejecció de la massa fosa, que es produirà. En els darrers anys s'han desenvolupat unitats que accepten materials en volums d'1 a 0,85 m3/t. També es calcula el pendent de la gola, l'angle de la qual és de mitjana de 20 ° a 35 °. Tanmateix, la pràctica d'explotació d'aquestes instal·lacions demostra que superar el pendent de 26° degrada la qualitat del revestiment. En profunditat, les dimensions del convertidor són d'1-2 m, però a mesura que augmenta la capacitat de càrrega, també pot augmentar l'alçada de l'estructura. Els convertidors convencionals de fins a 1 m de profunditat poden acceptar una càrrega de no més de 50 tones. Pel que fa al diàmetre, varia de mitjana entre 4 i 7 m. El gruix del coll és de 2-2,5 m.

folre BOF

Procediment tecnològic obligatori, durant el qual les parets internes del convertidor estan proveïdes d'una capa protectora. Al mateix temps, cal tenir en compte que, a diferència de la majoria dels forns metal·lúrgics, aquest disseny està sotmès a càrregues tèrmiques molt més elevades, la qual cosa també determina les característiques del revestiment. Aquest és un procediment que implica la col·locació de dues capes protectores: funcional i de reforç. Una capa de reforç protector amb un gruix de 100-250 mm es troba directament adjacent a la superfície del cos. La seva tasca és reduir la pèrdua de calor i evitar l'esgotament de la capa superior. El material utilitzat és magnesita o maó de magnesita-cromita, que pot servir durant anys sense renovar-se.

La capa de treball superior té un gruix d'uns 500-700 mm i es substitueix amb força freqüència a mesura que es desgasta. En aquesta etapa, el BOF es tracta amb compostos refractaris lligats a sorra o resina sense cocció. El material base per a aquesta capa de revestiment és la dolomita amb additius de magnesita. El càlcul de càrrega estàndard es basa en un efecte de temperatura d'uns 100-500 °C.

Revestiment de formigó projectat

Sota temperatures agressives i influències químiques, les superfícies internes de l'estructura del convertidor perden ràpidament les seves qualitats; de nou, això es refereix al desgast extern de la capa de treball de protecció tèrmica. El revestiment de formigó projectat s'utilitza com a operació de reparació. Aquesta és una tecnologia de reducció en calent en la qual es col·loca una composició refractària amb l'ajuda d'equips especials. No s'aplica de manera contínua, sinó puntual en zones molt desgastades del revestiment de la base. El procediment es realitza en màquines especials de formigó projectat que alimenten una llança refrigerada per aigua amb una massa de pols de coc i pols de magnesita a la zona danyada.

Tecnologies de fosa

Tradicionalment, hi ha dos enfocaments per a la implementació de la fusió del convertidor d'oxigen: Bessemer i Thomas. Tanmateix, els mètodes moderns es diferencien d'ells pel baix contingut de nitrogen al forn, que millora la qualitat del procés de treball. La tecnologia s'està duent a terme en les següents etapes:

• Càrrega de ferralla. Al voltant del 25-27% de la massa total de la càrrega es carrega al convertidor inclinat per mitjà de culleres.
• Omplimentferro colat o aliatge d'acer. El metall líquid a temperatures de fins a 1450 °C s'aboca en un convertidor inclinat mitjançant cullerots. L'operació no dura més de 3 minuts.
• Purga. En aquesta part, la tecnologia de fabricació d'acer en convertidors d'oxigen permet diferents enfocaments pel que fa al subministrament d'una mescla gas-aire. El flux es pot dirigir des de d alt, baix, baix i de maneres combinades, depenent del tipus de disseny de l'equip.
• S'estan rebent mostres. Es mesura la temperatura, s'eliminen les impureses no desitjades i s'espera l'anàlisi de la composició. Si els seus resultats compleixen els requisits de disseny, la massa fosa s'allibera i, si no, es fan ajustos.

Pros i contres de la tecnologia

El mètode es valora per la seva alta productivitat, esquemes senzills de subministrament d'oxigen, fiabilitat estructural i costos relativament baixos en general per a l'organització del procés. Pel que fa als inconvenients, inclouen, en particular, restriccions pel que fa a l'addició de fangs i reciclables. La mateixa ferralla amb altres inclusions no pot ser superior al 10%, i això no permet modificar l'estructura de la fosa en la mesura requerida. A més, bufar consumeix una gran quantitat de ferro útil.

Aplicació de la tecnologia

La combinació d'avantatges i inconvenients finalment va determinar la naturalesa de l'ús dels convertidors. En particular, les plantes metal·lúrgiques produeixen acers de baix aliatge, carboni i aliatges d' alta qualitat, suficients per a l'ús del material en la indústria pesant i la construcció. Recepció d'acersEl convertidor d'oxigen s'alia i millora les propietats individuals, cosa que amplia l'abast del producte final. Amb les matèries primeres resultants es fabriquen tubs, cables, rails, ferreteria, ferreteria, etc. La tecnologia també s'utilitza àmpliament en la metal·lúrgia no ferrosa, on s'obté coure blister amb prou bufat.

Conclusió

La fosa en instal·lacions convertidores es considera una tècnica moralment obsoleta, però es continua utilitzant per la combinació òptima de productivitat i costos financers del procés. En gran mesura, la demanda de tecnologia també es veu facilitada pels avantatges estructurals dels equips utilitzats. La mateixa possibilitat de càrrega directa de ferralla metàl·lica, càrrega, fangs i altres residus, encara que de manera limitada, amplia les possibilitats de modificació de l'aliatge. Una altra cosa és que per al funcionament complet de convertidors de gran mida amb capacitat de girar, es requereix l'organització d'una habitació adequada a l'empresa. Per tant, la fosa amb purga d'oxigen en grans volums es realitza principalment per grans empreses.