Konwertor z kombinowanym dmuchem(konstrukcja i technologia)

Do najważniejszych wariantów dmuchu kombinowanego należą rozwiązania polegające na:

- podawanie tlenu z góry i z dołu: tlen niezbędny do rafinacji podawany jest z góry przez lancę tlenową, reszta tlenu dostarczana jest przez urządzenia zamontowane w dennicy(W dennicy konwertora przy wymianie wyłożenia ogniotrwałego w czasie remontu

zabudowuje się kształtki jedno lub wielootworowe do, których podłączona jest poprzez czop konwertora instalacja gazów obojętnych) - intensyfikuje to mieszanie kąpieli metalowej.

- podawanie tlenu z góry i gazów obojętnych od dołu: cały tlen potrzebny do świeżenia podawana jest przez lance tlenową od góry, od dołu podawane są obojętne gazy mieszające.

- podawanie tlenu od dołu i dodatkowego tlenu wdmuchiwanego w przestrzeń nad kąpielą: tlen do świeżenia podawany jest od dołu a nad kąpiel metalową podawany jest tlen w celu dopalenia części gazów konwertorowych i zwiększenia energetycznej sprawności procesu.

Proces wytapiania stali w konwertorze tlenowym można podzielić na kilka etapów, tj:

- załadunek wsadu metalicznego stałego (złomu) i zalewanie surówki do konwertora (po oczyszczeniu otworu spustowego i gardzieli ze skrzepów z poprzedniego wytopu pochyla się konwektor i ładowany jest złom za pomocą suwnicy, następnie podawana jest surówka i konwektor ustawia się do pionu, opuszczana jest lanca tlenowa i podawana jest pierwsza porcja wapna.)

- dmuch podstawowy( w czasie dmuchu podawane są porcjami: reszta wapna, fluoryt i w zależności od potrzeb ruda żelaza lub koks, dmuch podstawowy kończy się gdy wytop osiąga odpowiednią temperaturę a zawartość węgla w metalu wynosi 0,02-0,04%)

- okres przedspustowy( przeprowadzona zostaje korekta temperatury i składu chemicznego, w tym celu konwertor zostaje przechylony aby umożliwić pomiar temperatury i pobranie próby metalu. Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, obniża się ją dodając wapno dolomit lub złom, w przypadku podwyższonej zawartości fosforu, do schładzania używa się rudy żelaza. W przypadku zbyt niskiej temperatury stosuje się dmuch korekcyjny, który obniża także zawartość węgla siarki lub fosforu do wymaganych granic, przy czym dla podwyższenia temperatury lance tlenową ustawia się w górnym położeniu roboczym a dla usunięcia pierwiastków(C, S, P) w dolnym położeniu roboczym)

- spust metalu do kadzi z jednoczesnym podaniem żelazostopów i nawęglaczy( W czasie spustu wytopu do kadzi stalowniczej dodawane są aluminium, żelazostopy i nawęglacz w celu odtlenienia i uzupełnienia składu chemicznego stali. Koniec spustu następuje w chwili pojawienia się żużla w otworze spustowym.)

Podczas całego tego procesu od dołu podawane są gazy obojętny, których natężenie i skład są odpowiednio regulowane przez komputer.

Rozdzielenie żużla od stali podczas spustu z konwertora

Żużel, który przedostaje się do kadzi stalowniczej w czasie spustu ma bardzo niekorzystny wpływ na zgar żelazostopów i czystość stali: dlatego powinno się stosować wszystkie możliwe sposoby, które ograniczałby względnie eliminowały by możliwość przedostawania się żużla do kadzi.

Można wyróżnić kilka metod zapobiegania przedostawanie się żużla do kadzi:

- stosowanie kul z materiałów ognioodpornych o ciężarze właściwym większym od żużla ale mniejszym od stali,

- stosowanie tzw. spławików w miejsce kul

- stosowanie sprężonego powietrza podawanego do otworu spustowego w celu wydmuchnięcia żużla

- otwory spustowe o specjalnej konstrukcji(syfonowe)

- system wczesnego rozpoznania żużla (kamery termowizyjne)

- urządzenia do ściągania żużla z kadzi.

Elektryczne piece łukowe:

Generacje:

I - trzony magnezytowe, ściany magnezytowe lub dolomitowe, sklepienia krzemionkowe a

później wysokoglinowe, transformatory o mocy pozornej 200 kVA/Mg

pojemności pieca. Układ 3 elektrod połączony był z transformatorem torem

wysokoprądowym składającym się z leżących w jednej płaszczyźnie trzech szyn

chłodzonych powietrzem. Czas wytopu w piecu wynosił: 4-8 godzin. Poważne kłopoty

powodowało nierównomierne zużywanie się ścian.

II - z początkiem lat 60-tych, transformatory o bardzo dużej mocy UHP

/ultra-high-power/ o mocy pozornej 450-500 kVA/Mg pojemności pieca. Tor

wysokoprądowy posiadał chłodzone wodą szyny i giętkie kable. Wymagania ekologów

zmusiły do zastosowania czwartego otworu w sklepieniu pieca celem odbierania gazów

odlotowych do oczyszczania. Skrócono czas wytopu do 2-2,5 godzin. Kłopoty - niska

trwałość wyłożenia ogniotrwałego.

III - z początkiem lat 70-tych. Ściany powyżej poziomu żużla i częściowo sklepienie

wyposażono w system chłodzenia wodnego. W celu dogrzewania zimnych stref pieca

wyposażono go w 3-4 palniki olejowe /lub gazowe/ + tlen.

Moc pozorna transformatora: 650-850 kVA/Mg pojemności pieca. Prądowo-napięciowy

system kontroli jest dla każdej fazy osobno. Piec wyposażono w system komputerowego

sterowania. Ograniczono zużycie elektrod do 3-4 kg/Mg stali. Zmodyfikowano

technologię wytopu. Proces rafinacji, odtleniania i uzupełniania składu chemicznego

przeniesiono poza piec do kadzi lub piecokadzi.

IV - z początkiem lat 80-tych. Przeniesienie wszystkich operacji technologicznych /poza

roztapianiem wsadu/ poza piec, rozbudowa układu automatycznego sterowania. Zmiana

usytuowania i roli otworu spustowego. Usytuowano go w trzonie pieca, co dało skrócenie

czasu spustu oraz dokładne rozdzielenie żużla i stali.

Budowa elektrycznego pieca łukowego typu UHP

- cechy nowoczesnego pieca

• Kształt owalny zapewniający równomierny rozkład naprężeń cieplnych.

• Trzon wyposażony w mimośrodowy spust denny.

• Chłodzenie wodne ścian bocznych i sklepienia.

• Przewodzące ramiona nośne z uchwytami elektrod chłodzonymi wodą.

- Konstrukcja pieca składa się z:

• Układ posadowienia pieca.

• Pancerz.

• Trzon.

• Ściany boczne.

• Sklepienie.

• Tor wielkoprądowy.

• Kolumny nośne z ramionami elektrod.

• Elektrody.

Technologia wytopu w piecu UHP.

Cel: W jak najkrótszym czasie roztopić wsad, przeprowadzić podst. rafinacje, osiągnąć temp. Spustu i spust.

Uzupełnienie składu chemicznego, odtlenianie i odgazowanie są przeprowadzane na zewnątrz pieca, więc technologia wytopu ogranicza się do

• ładowania,

• roztapiania

• nagrzania

• spustu

Wytwarzanie stali ferrytycznych i austenitycznych

Martenzytyczne nierdzewiejące stale chromowe /12-14 %Cr/, ferrytyczne stale żaroodporne /23-27 %Cr/ oraz austenityczne chromowo-niklowe stale kwasoodporne /17-19 %Cr/ można wytapiać stosując przestarzałą technologię ze świeżeniem rudą bazując na złomie niestopowym i drogim bezwęglowym żelazochromie /FeCr/. Technologia ta jest droga i w praktyce rzadko stosowana.

Druga technologia to technologia odzyskowa, polegająca na przetopie złomu stopowego tych

stali. Również ta technologia jest droga i ogranicza gatunki stali do tych w których zawartość

węgla jest niższa niż w przetapianym złomie.

Należy, więc opracować taką technologię, by można było utleniać duże ilości węgla z kąpieli

zawierającej powyżej 10 %Cr.

Przy zawartości chromu powyżej 10 %Cr tworzący się żużel będzie nasycony tlenkiem

Cr3O4.

3[Cr] + 4[O] = (Cr3O4)

4[C] + 4[O] = 4{CO}

____________________________________________________________________________________

(Cr3O4) + 4[C] = 3[Cr] + 4{CO}

Dla żużli nasyconych Cr3O4, Cr3O4 a = 1

• Zakładając pco = 1 w oparciu o równania można obliczyć równowagową zawartość Cr w kąpieli: w zależności od zawartości w niej C i temperatury

• Zakładając T= const można obliczyć równowagową zawartość Cr w kąpieli: w zależności od zawartości w niej C i ciśnienia cząstkowego CO

Powyższe równania stanowiły podstawę do opracowania technologii wytwarzania stali ferrytycznych i austenitycznych z zastosowaniem tlenu gazowego do świeżenia oraz grupy

technologii świeżenia tlenem i argonem w kadziach próżniowych lub konwertorach z dolnym

dmuchem.

---