Convertitore di ossigeno: dispositivo e tecnologia per la produzione dell'acciaio

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Nei processi di ottenimento di acciai ad alta resistenza, le operazioni di lega e la modifica della composizione della base giocano un ruolo importante. La base di tali procedure è la tecnica di aggiunta di impurità metalliche di varie proprietà, ma anche la regolazione gas-aria non ha poca importanza. È a questa operazione tecnologica che si orienta il funzionamento del convertitore di ossigeno, ampiamente utilizzato in metallurgia nella produzione di leghe di acciaio in grandi volumi.

Design del convertitore

L'apparecchiatura è un recipiente a forma di pera, provvisto di un rivestimento interno e di un foro per il rubinetto per il rilascio dei prodotti di fusione. Nella parte superiore della struttura è prevista un'apertura con collo per l'alimentazione di lancia, rottami, ferro fuso, miscele di leghe e rimozione dei gas. Il tonnellaggio varia da 50 a 400 tonnellate Come materiali per la fabbricazione della struttura vengono utilizzate lamiere o acciaio medio saldato.spessore di circa 50-70 mm. Un tipico dispositivo convertitore di ossigeno prevede la possibilità di staccare il fondo: si tratta di modifiche con spurgo inferiore con miscele gas-aria. Tra gli elementi ausiliari e funzionali dell'unità, si possono individuare un motore elettrico, un'infrastruttura di tubazioni per la circolazione dei flussi di ossigeno, cuscinetti reggispinta, una piattaforma di smorzamento e un telaio di supporto per il montaggio della struttura.

Anelli di supporto e perno di articolazione

Il convertitore è posizionato su cuscinetti a rulli, che sono fissati sul telaio. Il design può essere stazionario, ma questo è raro. Di solito, in fase di progettazione, viene determinata la possibilità di trasportare o spostare l'unità in determinate condizioni. È per queste funzioni che è responsabile l'attrezzatura sotto forma di anelli di supporto e perni. Il gruppo di cuscinetti prevede la possibilità di torsione dell'attrezzatura attorno all'asse dei perni di articolazione. I precedenti modelli di convertitori presupponevano la combinazione dell'attrezzatura portante e del corpo dell'attrezzatura di fusione, ma a causa dell'esposizione a temperature elevate e della deformazione dei materiali ausiliari, questa soluzione progettuale è stata sostituita da uno schema di interazione più complesso, ma affidabile e duraturo tra l'unità funzionale e la nave.

Il moderno convertitore di ossigeno, in particolare, è dotato di un anello di supporto separato, nella cui struttura sono inseriti anche perni di articolazione e un involucro fisso. Il divario tecnologico tra l'involucro e la base di appoggio evita gli effetti negativi della temperatura sugli elementi sensibili delle sospensioni e dei meccanismi mobili. Il sistema di fissaggio del convertitore stesso è implementato da arresti. L'anello di supporto stesso è un supporto, formato da due semianelli e piastre di articolazione fissate nei punti di ancoraggio.

Meccanismo girevole

L'azionamento elettrico consente al convertitore di ruotare di 360°. La velocità di rotazione media è di 0,1-1 m/min. Di per sé, questa funzione non è sempre richiesta, a seconda dell'organizzazione delle operazioni tecnologiche durante il flusso di lavoro. Ad esempio, potrebbe essere necessario un giro per orientare il collo direttamente al punto di alimentazione del rottame, colata di ferro, drenaggio dell'acciaio, ecc. La funzionalità del meccanismo di rotazione può essere diversa. Esistono sia sistemi unidirezionali che bidirezionali. Di norma, i convertitori di ossigeno con una capacità di carico fino a 200 tonnellate assumono una svolta solo in una direzione. Ciò è dovuto al fatto che in tali modelli è richiesta una coppia minore quando si inclina il collo. Per eliminare il consumo di energia in eccesso durante il funzionamento di apparecchiature pesanti, è dotato di un meccanismo di rotazione a due vie, che compensa il costo della manipolazione del collo. La struttura del sistema di torsione comprende un riduttore, un motore elettrico e un mandrino. Questa è la disposizione tradizionale di un azionamento stazionario montato su un massetto di cemento. Meccanismi incernierati più tecnologici sono fissati sul perno di articolazione e azionati da un ingranaggio condotto con un sistema di cuscinetti, anch'essi azionati da motori elettrici tramite un sistema ad albero.

Dimensioni del convertitore

Durante la progettazione, i parametri di progettazione devono essere calcolati in base al volume approssimativo di spurgo, esclusa l'espulsione della massa fusa, che verrà prodotto. Negli ultimi anni sono state sviluppate unità che accettano materiali in volumi da 1 a 0,85 m3/t. Viene anche calcolata la pendenza della gola, il cui angolo è in media da 20° a 35°. Tuttavia, la pratica di gestire tali impianti mostra che il superamento della pendenza di 26° degrada la qualità del rivestimento. In profondità le dimensioni del convertitore sono 1-2 m, ma all'aumentare della capacità di carico può aumentare anche l' altezza della struttura. I convertitori convenzionali fino a 1 m di profondità possono sopportare un carico non superiore a 50 tonnellate. Per quanto riguarda il diametro, varia in media da 4 a 7 m. Lo spessore del collo è di 2-2,5 m.

Rivestimento BOF

Procedura tecnologica obbligatoria, durante la quale le pareti interne del convertitore sono dotate di uno strato protettivo. Allo stesso tempo, va tenuto conto del fatto che, a differenza della maggior parte dei forni metallurgici, questo design è soggetto a carichi termici molto più elevati, che determinano anche le caratteristiche del rivestimento. Si tratta di una procedura che prevede la posa di due strati protettivi: funzionale e rinforzante. Uno strato di rinforzo protettivo con uno spessore di 100-250 mm è adiacente direttamente alla superficie del corpo. Il suo compito è ridurre la perdita di calore e prevenire il burnout dello strato superiore. Il materiale utilizzato è magnesite o mattone di magnesite-cromite, che può durare anni senza rinnovo.

Lo strato di lavoro superiore ha uno spessore di circa 500-700 mm e viene sostituito abbastanza spesso per usura. In questa fase, il BOF viene trattato con composti refrattari non infiammabili legati a sabbia o resina. Il materiale di base per questo strato di rivestimento è la dolomite con additivi di magnesite. Il calcolo del carico standard si basa su un effetto della temperatura di circa 100-500 °C.

Rivestimento in cemento armato

A causa della temperatura aggressiva e delle influenze chimiche, le superfici interne della struttura del convertitore perdono rapidamente le loro qualità - ancora una volta, ciò riguarda l'usura esterna dello strato di lavoro della protezione termica. Il rivestimento in calcestruzzo proiettato viene utilizzato come operazione di riparazione. Questa è una tecnologia di riduzione a caldo in cui viene posata una composizione refrattaria con l'aiuto di attrezzature speciali. Si applica non in modo continuo, ma puntuale su zone fortemente usurate del rivestimento di base. La procedura viene eseguita su speciali macchine per calcestruzzo proiettato che alimentano una lancia raffreddata ad acqua con una massa di polvere di coke e polvere di magnesite nell'area danneggiata.

Tecnologie di fusione

Tradizionalmente, ci sono due approcci all'implementazione della fusione del convertitore di ossigeno: Bessemer e Thomas. Tuttavia, i metodi moderni differiscono da loro per il basso contenuto di azoto nel forno, che migliora la qualità del processo di lavoro. La tecnologia viene eseguita nelle seguenti fasi:

• Caricamento rottami. Circa il 25-27% della massa totale della carica viene caricato nel convertitore inclinato per mezzo di palette.
• Riempimentoghisa o lega di acciaio. Il metallo liquido a temperature fino a 1450 °C viene versato tramite siviere in un convertitore inclinato. L'operazione non dura più di 3 minuti.
• Eliminazione. In questa parte, la tecnologia di produzione dell'acciaio nei convertitori di ossigeno consente diversi approcci in termini di fornitura di una miscela gas-aria. Il flusso può essere diretto dall' alto, dal basso, dal basso e in modi combinati, a seconda del tipo di progettazione dell'apparecchiatura.
• Ricezione di campioni. La temperatura viene misurata, le impurità indesiderate vengono rimosse e si prevede l'analisi della composizione. Se i risultati soddisfano i requisiti di progettazione, la massa fusa viene rilasciata e, in caso contrario, vengono apportate modifiche.

Pro e contro della tecnologia

Il metodo è apprezzato per la sua elevata produttività, schemi di fornitura di ossigeno semplici, affidabilità strutturale e costi in generale relativamente bassi per l'organizzazione del processo. Per quanto riguarda gli svantaggi, in particolare, includono restrizioni in termini di aggiunta di fanghi e materiali riciclabili. Lo stesso rottame metallico con altre inclusioni non può essere superiore al 10%, e ciò non consente di modificare la struttura della fusione nella misura richiesta. Inoltre, soffiare consuma una grande quantità di ferro utile.

Applicazione della tecnologia

La combinazione di vantaggi e svantaggi ha determinato la natura dell'uso dei convertitori. In particolare, gli impianti metallurgici producono acciai bassolegati, al carbonio e legati di alta qualità, sufficienti per l'uso del materiale nell'industria pesante e nell'edilizia. Ricezione di acciai inil convertitore di ossigeno è legato e migliora le proprietà individuali, il che amplia la portata del prodotto finale. Con le materie prime risultanti vengono realizzati tubi, filo metallico, rotaie, ferramenta, ferramenta, ecc.. La tecnologia è ampiamente utilizzata anche nella metallurgia non ferrosa, dove si ottiene rame blister con soffiaggio sufficiente.

Conclusione

La fusione negli impianti di conversione è considerata una tecnica moralmente obsoleta, ma continua ad essere utilizzata a causa della combinazione ottimale di produttività e costi finanziari per il processo. In larga misura, la domanda di tecnologia è facilitata anche dai vantaggi strutturali delle apparecchiature utilizzate. La stessa possibilità di carico diretto di rottami metallici, cariche, fanghi e altri rifiuti, seppur in misura limitata, amplia le possibilità di modifica della lega. Un' altra cosa è che per il funzionamento a tutti gli effetti di convertitori di grandi dimensioni con la possibilità di girare, è necessaria l'organizzazione di una stanza appropriata presso l'impresa. Pertanto, la fusione con spurgo di ossigeno in grandi volumi viene effettuata principalmente da grandi aziende.