Кислородно конвертерный способ производства стали

I ВВЕДЕНИЕ

60% сырой стали приходится от общего объема мирового производства, кислородно-конвертерный способ производства стали, является доминирующей технологией металлургического производства. В США этот показатель составляет 54% и постепенно снижается, связано это прежде всего с появлением на листопрокатных заводах электродуговой печи (ЭДП) «Гринфилд». Тем не менее, в других странах его использования возрастает.

Рисунок 1 – Загрузка металлического лома в кислородный конвертер на сталеплавильном заводе. Справа показан ковш с жидким чугуном.

Существует несколько способов подачи кислорода в конвертер: продувка ванны кислородом сверху, донное дутье и комбинация этих двух способов. Рассмотрим только способ продувки ванны, жидкого металла, кислородом сверху.

Кислородно-конвертерный способ выплавки стали отличается от электросталеплавильного меньшими затратами на энергию. Основным сырьем кислородного-конвертера являются 70-80% жидкого чугуна из доменных печей и стального лома. Которое загружают в конвертер. После производится продувка конвертера чистым кислородом (> 99,5%) под высоким давлением. Кислород окисляет углерод и кремний, содержащиеся в расплавленном металле с выделением большого количества тепла, которое расплавляет металлический лом. Это приводит к меньшим энергетическим затратам при окисления железа, марганца и фосфора. Выделенное тепло передается обратно в ванну при выходе из конвертера угарного газа.
Продукт кислородно- конверторной выплавки стали, является расплавленная сталь с заданными химическим свойствами при температуре 2900 ° F-3000 ° F. Далее сталь может подвергаться вторичной переработке или быть направлена непосредственно на машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), где она затвердевает в форме: блюма, заготовки, или плиты.
Основой является оксид магния (MgO), который при контакте с расплавом образует основные шлаки. Эти шлаки, необходимы для удаления фосфора и серы из расплава.

Около 250 тонн, за один раз, составляют размеры выплавки стали в США, около 40 минут, из которых 50% -«продувка». Этот показатель производства составил совместимость процесса с непрерывной разливки слябов, которые, в свою очередь, оказали огромное положительное воздействие на доходы, от продажи сырой стали до готовой продукции, с переработкой плоского качества проката.

Как правильно выбрать?

Чтобы выбрать качественное устройство нужно определиться со своими потребностями и обратить внимание на тот вариант, который максимально им соответствует. Для дачи рекомендуется выбирать те решения, которые имеют поверхность для нагревания пищи

Для домашнего использования в небольших помещениях лучшими будут электрические варианты. Они будут представлять собой мини-печь с конвекцией

Для дачи рекомендуется выбирать те решения, которые имеют поверхность для нагревания пищи. Для домашнего использования в небольших помещениях лучшими будут электрические варианты. Они будут представлять собой мини-печь с конвекцией.

При покупке стоит обратить внимание на такие показатели как:

• мощность;
• габариты;
• материал изготовления;
• наличие варочной панели;
• безопасность установки;
• используемое топливо.

Модели для дома

1. Flames КП-2. Эта печь имеет небольшие габариты, ее масса всего 44 кг и есть 40 л камера сгорания. Она подходит для использования в бытовках, ведь с ее помощью происходит равномерный прогрев помещения.
2. Flames КП-4. Данная печь отличается немного большими габаритами. Она имеет мощность в 4 кВт, так что может быть использована для помещений среднего размера. У нее простой дизайн и привлекательный внешний вид.
3. Печи профессора Бутакова. Этот вариант подходит для обогрева собственного дома. Его можно устанавливать в подвале. Конструкция работает с твердым топливом и расходует его совсем немного.
4. Теплодар Матрица 100. У этой конструкции есть преимущество, которое заключается в ее компактности. При этом она может быстро обогреть около 100 м куб площади. Имеет стеклянную жаростойкую дверцу и двухканальную систему дожигания.
5. Теплушка 100. Существуют модели и меньшего размера, так что стоит выбирать подходящий вариант исходя из своих потребностей. Эта печь может обогреть до 100 м куб. Корпус выполнен из закаленной стали. Лучше всего подойдет для бытовки.

Торкретирование футеровки конвертера

Торкретирование футеровки — это метод горячего ремонта путем нанесения с помощью торкрет-машин огнеупорной массы на изношенные участки футеровки. Применяют факельное и полусухое торкретирование.

При факельном торкретировании основным рабочим органом машины является вводимая в полость конвертера водоохлаждаемая торкрет-фурма. Через нее подают кислород и с помощью сжатого воздуха торкрет-массу, состоящую из магнезитового порошка и коксовой пыли. Сгорание кокса в кислороде обеспечивает формирование факела с температурой 1800—2000 °С. При этой температуре огнеупорный порошок переходит в пластическое состояние и, наносимый факелом на поверхность футеровки, прочно сваривается с ней.

При полусухом торкретировании увлажненную огнеупорную массу наносят на футеровку конвертера с помощью сопла торкрет-машины струёй сжатого воздуха, причем смешивание массы с водой происходит в сопле. Увлажненная масса налипает на футеровку и в последующем приваривается к ней. Недостаток способа — испарение влаги делает структуру нанесенного слоя сравнительно рыхлой и его стойкость невелика. Поэтому более эффективно факельное торкретирование.

Торкретируют как отдельные участки футеровки, так и всю ее поверхность. Торкретирование начинают после износа футеровки примерно на половину ее допустимой величины, его длительность составляет 4—20 мин, периодичность проведения — через 2—18 плавок, толщина наносимого слоя 5—100 мм. Стойкость футеровки может быть доведена до одной-трех тысяч плавок.

Ошлакованные футеровки путем раздувки шлака. После слива металла шлак в конвертере загущают добавкой обожженного доломита. Далее через сопла кислородной или специальной фурмы в шлак вдувают азот, брызги шлака налипают на футеровку, образуя шлаковый слой, который разрушается на последующих плавках; собственно же футеровка остается при этом почти неизменной. Нанесенный шлаковый слой выдерживает не менее двух плавок.

При таком методе горячего ремонта стойкость футеровки из магнезитоуглеродистых огнеупоров достигает 5—10 тыс. плавок. Один из вариантов раздувки шлака предусматривает ее проведение в течение 10—12 мин через каждые две плавки.

При ошлаковании футеровки и ее торкретировании уменьшается число холодных ремонтов футеровки, требующих затрат тяжелого ручного труда и снижается расход формованных огнеупоров. Но при торкретировании дополнительно расходуются порошкообразные огнеупоры (магнезитовый порошок, смеси на основе извести и др.).

Устройство кислородных конвертеров с верхней продувкой

Форма кислородного конвертера

Размеры кислородного конвертера

Корпус и днище конвертера

Цапфы и опорное кольцо

Механизм поворота кислородного конвертера

Кислородная фурма

Торкретирование футеровки

Под агрессивными температурно-химическими воздействиями внутренние поверхности конструкции конвертера быстро утрачивают свои качества – опять же, это касается внешнего износа рабочего слоя термической защиты. В качестве ремонтной операции применяется торкретирование футеровки. Это технология горячего восстановления, при которой с помощью специального оборудования укладывается огнеупорный состав. Его наносят не сплошным способом, а точечно на сильно изношенные участки базовой футеровки. Процедура выполняется на специальных торкрет-машинах, подающих к поврежденному участку водоохлаждаемую фурму с массой из коксовой пыли и магнезитового порошка.

История создания конверторов. Бессемеровский и томасовский процессы производства стали

С
развитием в XIX в. машиностроения,
железнодорожного и водного транспорта
возникла огромная потребность в
качественной стали, которая не могла
бы удовлетворена старыми способами ее
производства.
Новая эра в металлургии
наступила после создания конверторных
процессов — высокопроизводительных
способов получения жидкой стали путем
продувки чугуна окислительными газами.
Первым из таких процессов был
бессемеровский, названый по имени его
изобретателя Генри Бессемера, который
в 1856 г. запатентовал способ получения
жидкой стали путем продувки чугуна
снизу паром, сжатым воздухом или их
смесями.

Сущность
бессемеровского процесса заключается
в получении жидкой стали путем продувки
расплавленного чугуна воздухом через
дно грушевидного сосуда, футерованного
динасовым кирпичом. Такой сосуд был
назван конвертором.

Устройство
конвертора Г. Бессемера:

Конструкция
конвертора, разработанная Г.Бессемером
более 120 лет назад, оказалась настолько
удачной и технологичной, что до настоящего
времени не претерпела при донном дутье
каких-либо изменений.

Конвертор
состоит из корпуса 3(стальной кожух,
футерованный динасовым кирпичом), днища
2 с воздушной коробкой 1. Корпус опирается
на металлический пояс (опорное кольцо)
5 с двумя цапфами. Футерованное динасом
днище имеет сопла для подачи воздуха
из воздушной коробки. При вертикальном
положении конвертора воздух через сопла
поступает в слой чугуна. Избыточное
давление сжатого воздуха, составляющее
около 0,2 МПа, значительно больше давления
столба жидкого металла, что предотвращает
заливания им сопел. Корпус конвертора
имеет в верхней части выгиб («спину»),
что позволяет увеличить вместимость
ванны, заливать в него чугун и пускать
дутье при горизонтальном положении.
Через верхнее отверстие 4, называемое
горловиной, заливаю чугун (иногда
загружают стальной лом или железную
руду для охлаждения металла), выливают
в конце плавки сталь и шлак, отводя при
продувке конверторные газы.

Цапфы
пояса опираются на подшипники, которые
установлены на 2х колоннах, а последние
на фундаментах. Одна из цапф имеет жестко
посаженое зубчатое колесо, соединенное
с механизмом поворота конвертора. Другая
цапфа пустотелая. Она соединена с
воздухопроводом скользящим уплотняющем
сальником, обеспечивающем беспрепятственный
поворт конвертора вокруг горизонтальной
оси. Через отверстие в цапфе и патрубок
воздух от возуходувки поступает в
воздушную коробку. Такая схема обеспечивает
непрерывную подачу воздуха через днище
при любом положении конвертора и во
время его поворота.

Шихтовые
материалы:
Исходным материалом, используемом при
бессемеровском процессе, является
чугун. Так как футеровка конвертора
кислая, шлак получается тоже кислым,
что обуславливает невозможность удаления
фосфора и серы из металла в шлак. Поэтому
содержание P
и S
в чугуне должно быть ограничено. К
шихтовым материал относятся также
охладители металла (стальной лом,
железная руда и прокатная окалина),
раскислители и легирующие ферросплавы.
В стальном ломе должно быть минимум S и
P, ржавчины, земли и цветных металлов.

В
1878 г. английский металлург С.Томас
изготовил стойкую основную футеровку,
заложив фундамент для реализации
основного конверторного процесса.

В
этом процессе сталь получают путем
продувки жидкого фосфористого чугуна
снизу воздухом в основном конверторе,
футерованном смолодоломитовым кирпичом.

Устройство
конвертора С.Томас:

В
отличии от бессемеровских конверторов,
в которых днища приставные, а отверстия
сделаны в шамотовых фурмах, в томасовских
конверторах доломитовые днища конические
вставные, не имеют фурм, а сопла выполнены
в самом их теле. Основная (доломитовая)
футеровка стен и днища томасовского
конвертора в 1,5-2 раза толще, чем
бессемеровского, тк в первом случае
образуется больше шлака, в результате
чего футеровка изнашивается быстрее.
Кроме того, разрушение кладки вызывается
тем, что в начале томасовской плавки
шлак содержит много двуокиси кремния,
химически агрессивного по отношению к
основной футеровке.

Томасовские
конверторы отличаются от бессемеровских
увеличенным отношением их внутреннего
объема к объему жидкого чугуна и площадью
поперечного сечения сопел. Это обусловлено
тем, что в томасовском процессе образуется
большее количество шлака, выбросы во
время обезуглероживания металла
происходят чаще, концентрация примесей
в чугуне и расход кислорода выше.

Рисунок
1 Конвертер: а) Бессемеровский садкой
35 т., б) Томасовский садкой 45 т.

Что называют конвекторным отоплением

Конвекторная система отопления – это такая система, в которой тепло переносится от теплоносителя нагревательного элемента посредством конвекции. То есть, теплопередача осуществляется непрерывно движущимися потоками воздуха. Благодаря этому удаётся равномерно прогреть помещение.

Отопление устроено следующим образом. Главные элементы его – конвекторные радиаторы отопления. В нижней части расположен теплообменник, в котором постоянно циркулирует нагретый теплоноситель, играющий главную роль в процессе теплообмена. Чтобы площадь контакта холодного воздуха с нагревателем была большей, его снабжают плоскими металлическими рёбрами или трубками, которые являются направляющими для потока подогретого воздуха.

Плюсы и минусы

Выбор пал на радиаторы биметаллические с нижней подводкой? Как выбрать читай тут.

Устройство конвектора отопления

Так, на теплообменник поступает холодный воздух, который нагреваясь, движется вверх.

Одним из преимуществ такого отопления является то, что воздух в помещении удаётся нагреть довольно быстро.

Какие бренды самые популярные

Прежде чем купить тепловое оборудование необходимо узнать о популярных брендах, их качестве и стоимости. А уж затем будет проще сориентироваться в предлагаемых вариантах.

Наши бизнесмены совсем недавно стали пользоваться конвекционными устройствами. Поэтому, отзывов много найти не удастся. Однако те, кто успел приобрести и испытать этот вид тепловой обработки, остались довольными и благодарны производителям.

Сначала назовём популярные бренды, предлагающие печи по экономичным ценам:

1. Gastrorad — китайская техника. Ее стоимость начинается от 30 000 рублей. Многие считают качество китайской продукции низким и боятся приобретать ее. Но данная компания ломает этот стереотип и изготавливает печи из качественных материалов. Можно подобрать модели с механическим или электронным типами управления. Печи Gastrorad достаточно вместительные. Например, модель YXD-CO-01 вмещает четыре противня размером 43 на 31 см. Имеет в комплектации три решетки. Есть таймер на 120 минут. Компактное и удобное оборудование. Подойдёт для небольшого предприятия.
2. UNOX — итальянский бренд. Цена на печи этого изготовителя стартует от 35 000 рублей. Можно найти модель и за 800 тысяч, но такие используются только на крупных производствах. Марка «Юнокс» пользуется большой популярностью в России. Доступная цена и безукоризненное качество – главные преимущества бренда. Благодаря широкому модельному ряду у предпринимателей есть возможность обеспечить отличной техникой производство любых масштабов. Большие противни, разные типы управления, отличная вместимость- все это печи марки UNOX. Здесь можно размещать около 20 противней.
3. ENTECO MASTER — белорусский бренд. Стоимость от 40 000 рублей. Для бизнеса рекомендуем модель ПН-44. Это среднего размера прибор с четырьмя уровнями в камере. Габариты позволяют размещать его в любой технологической зоне. Ширина печи 83 см, высота 60 см. Размеры противней 60 на 40 см. Удобное междууровневое расстояние. Механический тип управления.

Из отечественных брендов хочется выделить ABAT. Этот производитель предлагает обновленное оборудование по доступным ценам – от 30 000 рублей. Выбор моделей большой. Здесь и электронные и механические печи. Разные габариты и комплектации. Отзывы об изготовителе хорошие.

Дорогостоящие конвекционные печи менее популярны у наших предпринимателей, так как это крупногабаритная техника, которая нужна только для масштабного производства готовой продукции. А в нашей стране таких компаний не много. С

Тем не менее среди дорогостоящих конвекционных печей отметим UNOX XEBS. Ее стоимость 450 000 рублей. Большой газовый агрегат. Габариты 86*95*116 см. Мощный, напольный прибор. Вмещает 10 листов для готовки. Эта печь оснащена автоматической очисткой, подсветками, возможностью программирования рецептов и т. д.

Конвекционная печь Gastrorad

Конвекционная печь ENTECO MASTER ПН-44

Различия двух способов

Вышеупомянутое производство подразделяется на бессемеровский и томасовский процессы. Различия между ними в основных составляющих футеровках конвертеров.

Бессемеровский путь выплавки стали позволяет использовать низкое содержание фосфора и серы. При томасовском способе, наоборот, чугун переплавляется посредством высокого содержания фосфора.

Суть кислородно-конвертерного производства заключается в выплавке стали посредством футеровки и продувки кислородом из жидкой чугунной основы. В обязательном порядке для этого используется водоохлаждающая форма.

Водоохлаждающая форма

В агрегатах кислород подается снизу. Этот метод наиболее распространен в России. Хотя в зарубежных странах нередко применяется и комбинированный способ продувки. В металлургии кислородно-конвертерный метод выплавки признан практически одним из самых эффективных по нескольким параметрам:

• Воспроизведение одного сталеплавильного агрегата превышает в мощности иные способы в несколько тон.
• В большегрузных конвертерах воспроизведение достигает порядка 500 тонн за 1 час.
• Затратные средства значительно ниже, чем при ином производстве.
• Довольно экономное обустройство любого цеха, даже в независимости от мощности плавильных агрегатов.
• Простота процесса состоит в автоматизации метода выплавки стали.

Благодаря тому, что используется чистый кислород, сталь, получаемая на выходе, не имеет высокого содержания азота. Это позволяет использовать материал в широких спектрах малой промышленности

Важно и то, что сравнительная безопасность для здоровья, позволяет задействовать специалистов среднего звена

Возможность предоставить работу большему количеству населения

Особенности и секреты процесса

От иных способов стального производства подобный метод отличается тем, что завязан на очень высоких скоростях. Весь метод, как правило, проходит буквально за 14–24 минуты. Высокие температуры позволяют задавать мгновенную скорость растворения извести в шлаковых содержимых.

Поэтому и выплавка стали в одном конвертере, включая весь процесс производства, не составляет более 30 минут

Важно отметить, что на качество основного процесса непосредственное влияние оказывает неравномерность окисления каждого из компонента, содержащегося в агрегате

Ведущий принцип кислородно-конвертерного процесса обусловлен регулированием температурного режима и изменением количества продувок. Необходимое условие для эффективности выплавки – введение охладителей в качестве железной руды, металлолома, известняка.

Очистка пылевых отходов происходит при помощи котла-утилизатора. Все отходящие газы от процесса выплавки попадают в установку для их очистки. Все производство стали кислородным способом управляется мощными современными компьютерами.

Стоит отметить, что при донной продувке удельный объем готовой стали гораздо меньше, чем при верхней продувке. Именно при донном методе скорость получения готовой стали гораздо выше.

Технологии получения жидкой стали

К тому же что касается готового металла, то по окончании всех производственных работ результат эффективнее на 1–2%.

Дополнительно во время процесса сокращается длительность продувки, происходит ускорение плавления лома. Все это позволяет налаживать конкретный технологический процесс при меньшей высоте производственного здания.

Breville BOV800XL

Об этой конвекционной печи отзывы также положительные. Модель включает в себя технологию IQ Element. Эта инновационная функция позволяет более точно регулировать температуру, что является ключом к успешному приготовлению в конвекционной печи. Ее пять кварцевых нагревательных элементов обеспечивают быстрый разогрев и необходимую температуру приготовления, а три легко устанавливаемые стойки обеспечивают универсальность, необходимую для приготовления практически любого блюда.

Есть и дополнительные технологии для домашнего использования. Функция Smart Oven означает, что мощность в 1,8 кВт можно отрегулировать, чтобы облегчить широкий выбор вариантов приготовления.

Технические характеристики печи:

1. Мощность 1,8 кВт.
2. Кварцевые нагревательные элементы.
3. 9 режимов приготовления пищи.
4. Вес 31 кг.
5. ЖК-дисплей на передней панели.

Система Element IQ работает как регулировочный переключатель на осветительной панели, увеличивая мощность или уменьшая ее по мере необходимости с помощью удобной ручки на блоке управления агрегатом.

Panasonic NNCF770M

Благодаря планшетной и инверторной технологии и 15 автоматическим меню для приготовления пищи паровая конвекционная печь Panasonic работает отлично. Кроме этого, она имеет еще и функции гриля, следовательно, покупатели смогут создавать больше блюд, которые им нравятся.

Привлекательной особенностью модели является наличие специальных подставок, которые дают возможность размещать сразу несколько лотков с едой. Есть режимы обработки еды паром для приготовления диетических блюд. Наличие программного модуля позволяет выбирать подходящий режим приготовления пищи.

Все настройки производятся на большом ЖК-дисплее, который расположен в верхней части панели управления. Устройство дополнительно можно применять и для разморозки продуктов. При необходимости температура в верхней и нижней частях емкости внутри печи может регулироваться. Это дает возможность готовить сразу несколько блюд.

Технические параметры:

1. Максимальная мощность 1 кВт.
2. Объем духовки 27 л.
3. Блокировка от детей.
4. Масса 17,5.

Основные достоинства

Использование технологий, позволяющих повысить эффективность работы обогревателя без увеличения количества сжигаемого топлива открыло новые возможности для производителей отопительных устройств

Конвекторная печь для дома или промышленного помещения обладает некоторыми ключевыми преимуществами, которые позволяют привлечь к себе внимание потребителей

• Независимость от электроэнергии (за исключением электрических конвекторов) пользуется спросом у жителей загородных районов, в которых наблюдаются длительные перебои с электричеством. Ведь в самых тяжелых условиях металлическую печь можно топить практически любым видом топлива. Единственная рекомендация – не использовать пластиковые изделия и любые парафинсодержащие материалы, так как это чревато преждевременной прочисткой дымохода.
• Равномерность нагрева не только влияет на степень комфорта, но и сокращает время прогрева комнаты. На сегодняшний день нет боле эффективного явления, чем конвекция. Поэтому данный вид теплопередачи используют дважды: при передаче энергии холодному воздуху и при распространении нагретого воздуха по объему комнаты.
• Конвекционные печи являются одним из немногочисленных видов устройств, позволяющих действенно контролировать и регулировать интенсивность горения.
• Возможность применения технологии длительного горения увеличивает интервал между закладками порций топлива до десятка часов.

Перечень положительных качеств не является исчерпывающим, так как поставлена была задача выявить именно отличительные особенности конструкции.

Принцип томасовского способа

В 1878 году англичанину С.Г. Томасу удалось устранить главный недостаток бессемеровского способа. Кислую футеровку конвертера он заменил основной. Внутренний защитный слой в ванной был выложен смолодоломитовым кирпичом. А чтобы удалить из металла большую часть примесей, он предложил использовать известь, функция которой заключалась в связывании фосфора.

Томасовский процесс позволил перерабатывать чугун с высоким содержанием фосфора. Поэтому наибольшее распространение данный способ получил в странах, где железные руды содержат много фосфора. Во всем остальном метод, изобретенный Томасом, мало чем отличается от предложенного Бессемером:

• и в том, и в другом случае используется сталеплавильный агрегат, в который чугун подается сверху через отверстие в горловине,
• через это же отверстие производится выпуск стали.
• снизу сталеплавильный агрегат снабжен съемным днищем, что позволяет заменять его по мере выработки определенного срока службы,
• дутье в полость сталеплавителя поступает через специальные сопла, расположенные в футеровке днища.

Как уже говорилось выше, слив стали производится через отверстие в горловине. Перевернуть многотонный агрегат позволяют цапфы в цилиндрической части конвертера. При томасовском процессе в сталеплавитель загружают известь, позволяющую получить основной шлак. Далее туда же заливают высокофосфористый чугун, нагретый до 1200–1250°С и подают дутье. При подаче дутья происходит окисление кремния, марганца и углерода. В основной шлак удаляются сера и фосфор. Продувка завершается тогда, когда содержание фосфора снизится до определенных показателей. Окончательным этапом, как и в бессемеровском процессе, является выпуск металла с последующим раскислением.

Особенности конвекционных печей

Установка бытовых конвекционных печей позволяет не только решить проблему приготовления нескольких порций блюд одновременно, но и сэкономить средства на потреблении электроэнергии (особенно полезно в отопительный сезон). Особенности техники:

Равномерное приготовление пищи. Горячий воздух равномерно прогревает блюда и позволяет поддерживать температуру на заданном уровне.Небольшие габариты позволяют использовать оборудование как дома, так и в точках общественного питания для подогрева пищи и приготовления полуфабрикатов.Температура набирается быстро. Уже за 20 минут будет достигнута максимальные значения. Благодаря этому блюда готовятся быстро. Теперь на даче можно забыть о классическом отоплении в виде дровяной печи, и готовить пищу на профессиональном оборудовании.

Вентиляторы с реверсивным движением профессиональных бытовых печей с конвекцией работают вместе с ТЭНами высокой мощности, благодаря чему и происходит циркуляция потока воздуха.

Традиционные конструкции для отопления загородных домов в основном делаются из двух материалов – металла и кирпича, что объясняется их способностью хорошо переносить термическое воздействие. Чтобы упростить выбор, следует рассмотреть детально оба варианта. Ознакомление со всеми типами печей даст возможность подобрать систему, подходящую для определенных нужд потребителя.