Bộ chuyển đổi oxy: thiết bị và công nghệ luyện thép

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Trong quá trình sản xuất thép cường độ cao, các hoạt động tạo hợp kim và sửa đổi thành phần cơ bản đóng một vai trò quan trọng. Cơ sở của các quy trình này là kỹ thuật bổ sung các tạp chất kim loại có các đặc tính khác nhau, nhưng việc điều chỉnh khí-không khí cũng có tầm quan trọng không nhỏ. Chính hoạt động công nghệ này đã định hướng cho hoạt động của bộ chuyển đổi oxy, được sử dụng rộng rãi trong luyện kim để sản xuất hợp kim thép với khối lượng lớn.

Thiết kế bộ chuyển đổi

Thiết bị là một bình hình quả lê, được cung cấp một lớp lót bên trong và một lỗ vòi để xả các sản phẩm nấu chảy. Một lỗ có cổ được cung cấp ở phần trên của cấu trúc để cung cấp lưỡi mác, phế liệu, sắt nóng chảy, hỗn hợp hợp kim và loại bỏ khí. Trọng tải thay đổi từ 50 đến 400 tấn Thép tấm hoặc thép trung bình hàn được sử dụng làm vật liệu để sản xuất kết cấu.dày khoảng 50-70 mm. Một thiết bị chuyển đổi oxy điển hình cung cấp khả năng tách đáy - đây là những sửa đổi với việc tẩy sạch đáy bằng hỗn hợp khí-không khí. Trong số các yếu tố phụ trợ và chức năng của thiết bị, người ta có thể chọn ra một động cơ điện, cơ sở hạ tầng đường ống để lưu thông dòng oxy, ổ đỡ lực đẩy, nền tảng van điều tiết và khung đỡ để lắp kết cấu.

Nhẫn hỗ trợ và trunnion

Bộ chuyển đổi nằm trên ổ lăn, được cố định trên khung. Thiết kế có thể là cố định, nhưng điều này là hiếm. Thông thường, ở các giai đoạn thiết kế, khả năng vận chuyển hoặc di chuyển thiết bị trong những điều kiện nhất định được xác định. Đối với những chức năng này, thiết bị ở dạng vòng hỗ trợ và chân phải chịu trách nhiệm. Nhóm ổ trục cung cấp khả năng xoắn của thiết bị xung quanh trục của các trục. Các mô hình bộ chuyển đổi trước đây giả định sự kết hợp của thiết bị mang và thân của thiết bị nóng chảy, nhưng do tiếp xúc với nhiệt độ cao và sự biến dạng của vật liệu phụ, giải pháp thiết kế này đã được thay thế bằng một sơ đồ tương tác phức tạp hơn, nhưng đáng tin cậy và bền giữa đơn vị chức năng và tàu.

Bộ chuyển đổi oxy hiện đại, đặc biệt, được cung cấp một vòng hỗ trợ riêng biệt, vào cấu trúc mà các trunnion và một vỏ cố định cũng được đưa vào. Khoảng cách công nghệ giữa vỏ và đế đỡ ngăn ngừa ảnh hưởng của nhiệt độ tiêu cực lên các phần tử nhạy cảm của hệ thống treo và cơ cấu di động. Hệ thống cố định của chính bộ chuyển đổi được thực hiện bằng các điểm dừng. Bản thân vòng hỗ trợ là một hạt tải điện, được tạo thành bởi hai nửa vòng và các tấm hình trục được cố định tại các điểm nối.

Cơ chế xoay

Ổ điện cho phép bộ chuyển đổi xoay 360 °. Tốc độ quay trung bình 0,1-1 m / phút. Bản thân chức năng này không phải lúc nào cũng bắt buộc - tùy thuộc vào việc tổ chức các hoạt động công nghệ trong quy trình làm việc. Ví dụ, có thể phải quay đầu để định hướng cổ trục trực tiếp đến điểm cung cấp phế liệu, đổ sắt, tháo thép,… Chức năng của cơ cấu quay có thể khác nhau. Có cả hệ thống một chiều và hai chiều. Theo quy định, bộ chuyển đổi oxy có sức chở lên đến 200 tấn chỉ quay theo một hướng. Điều này là do thực tế là trong các thiết kế như vậy cần ít mô-men xoắn hơn khi nghiêng cổ. Để loại bỏ tiêu hao năng lượng dư thừa trong quá trình hoạt động của thiết bị nặng, nó được cung cấp một cơ chế quay hai chiều, bù đắp cho chi phí thao tác cổ máy. Cấu tạo của hệ thống xoắn gồm hộp giảm tốc, động cơ điện và trục quay. Đây là cách sắp xếp truyền thống của một bộ truyền động cố định được gắn trên lớp bê tông. Nhiều cơ cấu bản lề công nghệ hơn được cố định trên trục và truyền động bằng một bánh răng dẫn động với hệ thống vòng bi, cũng được kích hoạt bằng động cơ điện thông qua hệ thống trục.

Kích thước chuyển đổi

Trong quá trình thiết kế, các thông số thiết kế phải được tính toán dựa trên khối lượng thanh lọc gần đúng, không bao gồm phun chảy, sẽ được tạo ra. Trong những năm gần đây, các đơn vị đã được phát triển chấp nhận vật liệu với khối lượng từ 1 đến 0,85 m3 / t. Độ dốc của cổ họng cũng được tính toán, góc của nó trung bình từ 20 ° đến 35 °. Tuy nhiên, thực tế vận hành các cơ sở như vậy cho thấy rằng việc vượt quá độ dốc 26 ° sẽ làm giảm chất lượng của lớp lót. Về chiều sâu, kích thước của bộ chuyển đổi là 1-2 m, nhưng khi khả năng chịu tải tăng lên, chiều cao của cấu trúc cũng có thể tăng lên. Các bộ chuyển đổi thông thường sâu đến 1 m có thể chịu tải không quá 50 tấn, còn đường kính thì dao động trung bình từ 4 đến 7 m, độ dày của cổ pô là 2-2,5 m.

lót BOF

Quy trình công nghệ bắt buộc, trong đó các bức tường bên trong của bộ chuyển đổi được cung cấp một lớp bảo vệ. Đồng thời, cần lưu ý rằng, không giống như hầu hết các lò luyện kim, thiết kế này phải chịu tải nhiệt cao hơn nhiều, điều này cũng quyết định các tính năng của lớp lót. Đây là một quy trình liên quan đến việc đặt hai lớp bảo vệ - chức năng và gia cố. Lớp gia cố bảo vệ có độ dày 100-250 mm tiếp giáp trực tiếp với bề mặt của thân. Nhiệm vụ của nó là giảm thất thoát nhiệt và chống cháy lớp trên. Vật liệu được sử dụng là gạch magnesit hoặc magnesit-cromit, có thể sử dụng trong nhiều năm mà không cần đổi mới.

Lớp làm việc trên cùng có độ dày khoảng 500-700 mm và được thay thế khá thường xuyên khi nó bị mòn. Ở giai đoạn này, BOF được xử lý bằng các hợp chất chịu lửa không nung bằng cát hoặc nhựa. Vật liệu nền cho lớp lót này là dolomit có phụ gia magnesit. Tính toán tải tiêu chuẩn dựa trên hiệu ứng nhiệt độ khoảng 100-500 ° C.

Lớp lót bê tông phun

Dưới tác động của nhiệt độ và hóa chất mạnh, các bề mặt bên trong của cấu trúc bộ chuyển đổi nhanh chóng mất chất lượng - một lần nữa, điều này liên quan đến sự mài mòn bên ngoài của lớp bảo vệ nhiệt làm việc. Lớp lót bê tông phun được sử dụng như một hoạt động sửa chữa. Đây là một công nghệ khử nóng, trong đó chế phẩm chịu lửa được tạo ra với sự trợ giúp của thiết bị đặc biệt. Nó không được áp dụng theo cách liên tục mà theo chiều kim đồng hồ trên các khu vực bị mòn nhiều của lớp lót cơ sở. Quy trình được thực hiện trên máy bê tông phun đặc biệt cung cấp một ống dẫn làm mát bằng nước với một khối lượng bụi than cốc và bột magnesit đến khu vực bị hư hỏng.

Công nghệ luyện

Theo truyền thống, có hai cách tiếp cận để thực hiện nung chảy bộ chuyển đổi oxy - Bessemer và Thomas. Tuy nhiên, các phương pháp hiện đại khác với chúng bởi hàm lượng nitơ trong lò thấp, giúp cải thiện chất lượng của quá trình làm việc. Công nghệ đang được thực hiện theo các giai đoạn sau:

• Đang tải phế liệu. Khoảng 25-27% tổng khối lượng phí được nạp vào bộ chuyển đổi nghiêng bằng muỗng.
• Làm đầygang hoặc hợp kim thép. Kim loại lỏng ở nhiệt độ lên đến 1450 ° C được đổ vào bộ chuyển đổi nghiêng bằng gáo. Hoạt động kéo dài không quá 3 phút.
• Thanh lọc. Trong phần này, công nghệ luyện thép trong bộ chuyển đổi oxy cho phép các cách tiếp cận khác nhau trong việc cung cấp hỗn hợp khí-không khí. Dòng chảy có thể được điều hướng từ phía trên, phía dưới, phía dưới và các cách kết hợp, tùy thuộc vào loại thiết kế thiết bị.
• Nhận mẫu. Nhiệt độ được đo, các tạp chất không mong muốn được loại bỏ và phân tích thành phần được mong đợi. Nếu kết quả của nó đáp ứng được các yêu cầu thiết kế, lớp tan chảy sẽ được giải phóng và nếu không, sẽ thực hiện các điều chỉnh.

Ưu và nhược điểm của công nghệ

Phương pháp này được đánh giá cao vì năng suất cao, sơ đồ cung cấp oxy đơn giản, độ tin cậy của cấu trúc và chi phí tương đối thấp nói chung cho việc tổ chức quy trình. Đặc biệt, đối với những bất lợi, chúng bao gồm các hạn chế về việc bổ sung bùn và chất tái chế. Kim loại vụn tương tự với các tạp chất khác có thể không quá 10% và điều này không cho phép thay đổi cấu trúc của quá trình nấu chảy ở mức độ cần thiết. Ngoài ra, thổi tiêu thụ một lượng lớn sắt hữu ích.

Ứng dụng công nghệ

Sự kết hợp giữa điểm cộng và điểm yếu cuối cùng đã xác định bản chất của việc sử dụng bộ chuyển đổi. Đặc biệt, các nhà máy luyện kim sản xuất thép hợp kim thấp, cacbon và hợp kim có chất lượng cao, đủ để sử dụng làm nguyên liệu trong ngành công nghiệp nặng và xây dựng. Nhận thép trongBộ chuyển đổi oxy được hợp kim hóa và cải thiện các đặc tính riêng lẻ, giúp mở rộng phạm vi của sản phẩm cuối cùng. Ống, dây điện, đường ray, phần cứng, phần cứng, v.v. được làm từ nguyên liệu thô. Công nghệ này cũng được sử dụng rộng rãi trong luyện kim màu, nơi thu được đồng dạng vỉ khi thổi vừa đủ.

Kết

Luyện trong các cơ sở chuyển đổi được coi là một kỹ thuật lỗi thời về mặt đạo đức, nhưng nó vẫn tiếp tục được sử dụng do sự kết hợp tối ưu giữa năng suất và chi phí tài chính cho quy trình. Ở một mức độ lớn, nhu cầu về công nghệ cũng được tạo điều kiện thuận lợi bởi những lợi thế về cấu trúc của thiết bị được sử dụng. Khả năng tải trực tiếp phế liệu kim loại, phí, bùn và các chất thải khác, mặc dù ở một mức độ hạn chế, cũng mở rộng khả năng sửa đổi hợp kim. Một điều nữa là để hoạt động chính thức của các bộ chuyển đổi cỡ lớn có khả năng xoay chuyển thì cần phải tổ chức một phòng thích hợp tại doanh nghiệp. Do đó, việc nấu chảy với quá trình tẩy oxy với khối lượng lớn được thực hiện chủ yếu bởi các công ty lớn.