Technologia procesu pieca łukowego

Z okresem utleniającym

• Częściowy

• Pełny

Celem technologii jest maksymalnie szybkie roztopienie złomu stalowego, uzyskanie ciekłej kąpieli metalowej, utlenienie niepożądanych składników oraz spust wytworzonego ciekłego metalu. Tą technologią przetwarza się niestopowe złomy (stale niezawierające pierwiastków stopowych: chrom, nikiel, wolfram, wanad itd. do produkcji stali zwykłej jakości)

Etapy technologiczne

1. Naprawa popustowa – celem przygotowania pieca do kolejnego wytopu przeprowadza się, bezpośrednio po spuście poprzedniego: przegląd stanu technicznego wszystkich elementów szczególnie wyłożenia ogniotrwałego trzonu, ewentualną naprawę uszkodzonych miejsc, wymianę elektrod grafitowych. Etap ten trwa od 2 do 5 minut, do naprawy stosuje się drobno zmielony magnezyt.

2. Przygotowanie i załadowanie wsadu – wsadem jest złom stalowy o różnej gęstości przestrzennej, przed załadowaniem musi być przygotowany

   1. Obok hali pieców na stalowni zawsze znajduję się składowisko złomu: miejsce, w którym układa się złom według składu chemicznego oraz postaci

   2. Złom przygotowuje się obok hali pieca w specjalnym koszu załadowczym (pojemnik stalowy w kształcie walca o średnicy nieco mniejszej od średnicy pieca, wysokości zbliżonej do wysokości kotła, zamknięty od dołu zamknięciem łupinowym

      1. Złom ładuje się według zasad – na dno ładuje się złom lekki (przykładowo niesprasowane wióra) celem zabezpieczenia trzonu w momencie upadku złomu podczas zasypywania, wewnątrz kosza umieszcza się złom gruby

3. Roztapianie złomu – bezpośrednio po zasypaniu złomu zamyka się sklepienie opuszcza elektrody oraz włącza zasilanie elektryczne. Pod elektrodami w momencie styku (zwarcia) ze złomem pojawia się łuk elektryczny wytwarzający energię cieplną powodującą stapianie się złomu. Początkowo łuk płonie w górnej części kotła w pobliżu sklepienia. Roztapiający się złom wytwarza pod elektrodami kratery, w które zagłębia się elektroda (zgodnie z zasadą zachowania odpowiedniej długości łuku. Po wytopieniu kraterów złom roztapia się wszerz klasycznym sposobem roztapiania zajmuje to około 2 godzin, w nowoczesnych technologiach stosuje się tzw. intensyfikację: palniki gazowo-tlenowe oraz lanca tlenowa celem przyspieszenia roztapiania w tzw. zimnych strefach, dzięki temu czas roztapiania skraca się do około 20 minut na jeden kosz, Złom ładowany jest przy użyciu 2 do 4 koszy by uzyskać pojemność nominalną pieca. Sumaryczny czas roztapiania wynosi 50 do 70 minut.

   1. Jednym z głównych zadań w tym etapie jest dobór oraz sterowanie parametrami elektrycznymi (napięcie, natężenie, współczynnik mocy, długość łuku) celem maksymalizacji współczynnika przenikania ciepła z łuku do wsadu co decyduje o kosztach wytwarzania. Sterowanie decyduje o zużyciu energii elektrycznej oraz elektrod grafitowych, przekłada się również na skład wytopu czyli wydajność produkcji.

   2. Podczas roztapiania następują reakcje utleniania składników:

3 Fe + 3/2 O2 = 3 (FeO)

3 (FeO) + ½ O2 = (Fe3O4)

[Si] + 2 [O] = SiO2 + O^2- = SiO^4-₄

Mn + O = MnO

1. Jednym z ważniejszych procesów jest proces spieniania żużla. Jest to proces zwiększania objętości żużla bez zwiększania jego masy. Technicznie realizuje się to poprzez:

2. Wdmuchiwanie – następuje utlenianie żelaza do FeO tworząc żużel o dużej zawartości FeO

3. Do objętości żużla wdmuchiwany jest materiał spieniający (drobno zmielony na bazie węgla) – w wyniku tego w żużlu następuje redukcja FeO ((FeO) +C_st=[Fe] +{CO}) generująca znaczące ilości gazowego CO, co powoduje spienianie. Tworzący się spieniony żużel osłania pieniący łuk zwiększając przekazywanie energii cieplnej

4. Tworzący się w żużlu CO wydziela się na zewnątrz i zaciągany jest do układu odciągowego spalin aby spełnić wymogi ochrony środowiska nad powierzchnią żużla umieszcza się trzecią lancę manipulatora, którą podawany jest tlen gazowy celem dopalenia CO do CO₂

1. Świeżenie kąpieli metalowej – po całkowitym roztopieniu wsadu przystępuje się do wdmuchiwania tlenu do objętości metalu celem utlenienia niektórych składników kąpieli metalowej (proces ten de facto rozpoczyna się już podczas roztapiania w poprzednim etapie) etap ten trwa od 5 do 20 minut zależnie od potrzeby

2. Spust – po zakończeniu świeżenia dokonuje się spustu metalu do kadzi

Odzyskowa

Dla stali wysokochromowych