محول الأكسجين: تكنولوجيا تصنيع الأجهزة والصلب

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

في عمليات الحصول على الفولاذ عالي القوة ، تلعب عمليات صناعة السبائك وتعديل التركيبة الأساسية دورًا مهمًا. أساس هذه الإجراءات هو تقنية إضافة شوائب معدنية ذات خصائص مختلفة ، لكن تنظيم الهواء والغاز ليس له أهمية كبيرة. هذه العملية التكنولوجية هي التي يتم فيها توجيه تشغيل محول الأكسجين ، والذي يستخدم على نطاق واسع في علم المعادن في إنتاج سبائك الصلب بكميات كبيرة.

تصميم المحول

المعدات عبارة عن وعاء على شكل كمثرى ، مزود ببطانة داخلية وفتحة صنبور لإطلاق منتجات الصهر. يتم توفير فتحة برقبة في الجزء العلوي من الهيكل لتزويد الرمح والخردة والحديد المصهور ومخاليط السبائك وإزالة الغاز. وتتراوح الحمولة من 50 إلى 400 طن ، ويستخدم الصاج أو الصلب الملحوم كمواد لتصنيع الهيكل.حوالي 50-70 مم. يوفر جهاز محول الأكسجين النموذجي إمكانية فصل القاع - هذه تعديلات مع تطهير القاع بخلائط الغاز والهواء. من بين العناصر المساعدة والوظيفية للوحدة ، يمكن للمرء أن يفرد محركًا كهربائيًا ، وبنية تحتية لخطوط الأنابيب لتدوير تدفق الأكسجين ، ومحامل الدفع ، ومنصة المثبط وإطار دعم لتركيب الهيكل.

حلقات الدعم و مرتكز الدوران

يوجد المحول على محامل أسطوانية مثبتة على الإطار. قد يكون التصميم ثابتًا ، لكن هذا نادر. عادة ، في مراحل التصميم ، يتم تحديد إمكانية نقل أو نقل الوحدة في ظروف معينة. هذه الوظائف هي المسؤولة عن المعدات التي تتخذ شكل حلقات ودبابيس دعم. توفر مجموعة المحامل إمكانية التواء المعدات حول محور الارتكازات. افترضت النماذج السابقة من المحولات مزيجًا من المعدات الحاملة وجسم معدات الصهر ، ولكن نظرًا للتعرض لدرجات الحرارة المرتفعة وتشوه المواد المساعدة ، تم استبدال حل التصميم هذا بمخطط أكثر تعقيدًا ولكنه موثوق ودائم للتفاعل بين الوحدة الوظيفية والسفينة.

محول الأكسجين الحديث ، على وجه الخصوص ، مزود بحلقة دعم منفصلة ، في هيكل يتم أيضًا إدخال أذرع الدوران والغلاف الثابت. الفجوة التكنولوجية بين الغلاف وقاعدة الدعم تمنع التأثيرات السلبية لدرجة الحرارة على العناصر الحساسة للتعليق والآليات المتحركة.يتم تنفيذ نظام التثبيت للمحول نفسه عن طريق التوقفات. حلقة الدعم نفسها عبارة عن حاملة ، مكونة من حلقتين نصف دائريتين وألواح مرتكزة مثبتة عند نقاط الإرساء.

آلية الدوران

يسمح المحرك الكهربائي للمحول بالدوران 360 درجة. متوسط سرعة الدوران 0.1-1 م / دقيقة. هذه الوظيفة بحد ذاتها ليست مطلوبة دائمًا - اعتمادًا على تنظيم العمليات التكنولوجية أثناء سير العمل. على سبيل المثال ، قد تكون هناك حاجة إلى دوران لتوجيه العنق مباشرة إلى نقطة توريد الخردة ، وصب الحديد ، وتصريف الصلب ، وما إلى ذلك. قد تكون وظيفة آلية الدوران مختلفة. هناك أنظمة أحادية الاتجاه وذات اتجاهين. كقاعدة عامة ، تفترض محولات الأكسجين ذات القدرة الاستيعابية التي تصل إلى 200 طن دورًا في اتجاه واحد فقط. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في مثل هذه التصميمات ، يلزم عزم دوران أقل عند إمالة الرقبة. للتخلص من استهلاك الطاقة الزائدة أثناء تشغيل المعدات الثقيلة ، يتم تزويدها بآلية دوران ثنائية الاتجاه ، والتي تعوض عن تكلفة معالجة الرقبة. يتضمن هيكل نظام الالتواء علبة تروس ومحرك كهربائي ومغزل. هذا هو الترتيب التقليدي لمحرك ثابت مثبت على ذراع التسوية الخرساني. يتم تثبيت آليات مفصلية أكثر تقنية على مرتكز الدوران ويتم تشغيلها بواسطة ترس مدفوع بنظام محامل ، يتم تنشيطه أيضًا بواسطة المحركات الكهربائية من خلال نظام عمود.

أبعاد المحول

أثناء التصميم ، يجب حساب معلمات التصميم بناءً على الحجم التقريبي للتطهير ، باستثناء طرد الذوبان ، الذي سيتم إنتاجه. في السنوات الأخيرة ، تم تطوير وحدات تقبل المواد بأحجام تتراوح من 1 إلى 0.85 م 3 / طن. يتم أيضًا حساب منحدر الحلق ، حيث يتراوح متوسط زاويته من 20 درجة إلى 35 درجة. ومع ذلك ، فإن ممارسة تشغيل مثل هذه المرافق تظهر أن تجاوز منحدر 26 درجة يحط من جودة البطانة. في العمق ، تبلغ أبعاد المحول 1-2 متر ، ولكن مع زيادة سعة التحميل ، قد يزداد ارتفاع الهيكل أيضًا. يمكن للمحولات التقليدية التي يصل عمقها إلى 1 متر أن تقبل حمولة لا تزيد عن 50 طنًا ، أما بالنسبة للقطر فيتراوح في المتوسط من 4 إلى 7 أمتار ، ويبلغ سمك العنق 2-2.5 متر.

BOF بطانة

إجراء تقني إلزامي ، يتم خلاله تزويد الجدران الداخلية للمحول بطبقة واقية. في الوقت نفسه ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه ، على عكس معظم الأفران المعدنية ، فإن هذا التصميم يخضع لأحمال حرارية أعلى بكثير ، والتي تحدد أيضًا ميزات البطانة. هذا إجراء يتضمن وضع طبقتين من الحماية - وظيفية ومعززة. طبقة من التعزيز الواقي بسمك 100-250 مم متاخمة لسطح الجسم مباشرة. وتتمثل مهمتها في تقليل فقد الحرارة ومنع احتراق الطبقة العليا. المواد المستخدمة هي طوب المغنسيت أو المغنسيت والكروميت ، والتي يمكن أن تعمل لسنوات دون تجديد.

يبلغ سمك طبقة العمل العلوية حوالي 500-700 مم ويتم استبدالها كثيرًا عندما تتآكل. في هذه المرحلة ، تتم معالجة أفران الأآسجين القاعدية بمركبات حرارية غير مشتعلة بالرمل أو بالراتنج. المادة الأساسية لطبقة البطانة هذه هي الدولوميت مع إضافات المغنسيت. يعتمد حساب الحمل القياسي على تأثير درجة حرارة حوالي 100-500 درجة مئوية

بطانة الخرسانة المرشوشة

في ظل درجة الحرارة الشديدة والتأثيرات الكيميائية ، تفقد الأسطح الداخلية لهيكل المحول صفاتها بسرعة - مرة أخرى ، يتعلق هذا بالتآكل الخارجي لطبقة العمل للحماية الحرارية. يتم استخدام بطانة الخرسانة المرشوشة كعملية إصلاح. هذه تقنية اختزال ساخن يتم فيها وضع تركيبة مقاومة للحرارة بمساعدة معدات خاصة. يتم تطبيقه ليس بطريقة مستمرة ، ولكن بشكل نقطي على المناطق البالية بشدة من البطانة الأساسية. يتم تنفيذ الإجراء على آلات الخرسانة المرشوشة الخاصة التي تغذي رمح مبرد بالماء بكتلة من غبار فحم الكوك ومسحوق المغنسيت إلى المنطقة المتضررة.

تقنيات الصهر

تقليديا ، هناك طريقتان لتنفيذ ذوبان محول الأكسجين - بسمر وتوماس. ومع ذلك ، تختلف الطرق الحديثة عنهم بسبب انخفاض محتوى النيتروجين في الفرن ، مما يحسن جودة عملية العمل. يتم تنفيذ التقنية في المراحل التالية:

• تحميل الخردة. يتم تحميل حوالي 25-27٪ من الكتلة الكلية للشحنة في المحول المائل بواسطة المجارف.
• حشوةالحديد الزهر أو سبائك الصلب. يُسكب المعدن السائل عند درجات حرارة تصل إلى 1450 درجة مئوية في محول مائل بواسطة مغارف. لا تستغرق العملية أكثر من 3 دقائق.
• تطهير. في هذا الجزء ، تتيح تقنية صناعة الفولاذ في محولات الأكسجين طرقًا مختلفة من حيث توفير خليط الغاز والهواء. يمكن توجيه التدفق من أعلى وأسفل وأسفل وطرق مجتمعة ، اعتمادًا على نوع تصميم المعدات.
• استلام العينات. يتم قياس درجة الحرارة وإزالة الشوائب غير المرغوب فيها ومن المتوقع تحليل التركيبة. إذا كانت نتائجه تفي بمتطلبات التصميم ، يتم تحرير المصهور ، وإذا لم يكن كذلك ، يتم إجراء التعديلات.

إيجابيات وسلبيات التكنولوجيا

يتم تقييم هذه الطريقة بسبب إنتاجيتها العالية ، وخطط إمداد الأكسجين البسيطة والموثوقية الهيكلية والتكاليف المنخفضة نسبيًا بشكل عام لتنظيم العملية. أما بالنسبة للعيوب ، فهي ، على وجه الخصوص ، تشمل قيودًا من حيث إضافة الحمأة والمواد القابلة لإعادة التدوير. نفس الخردة المعدنية مع شوائب أخرى لا يمكن أن تزيد عن 10٪ ، وهذا لا يسمح بتعديل هيكل الصهر إلى المدى المطلوب. أيضا ، النفخ يستهلك كمية كبيرة من الحديد المفيد.

تطبيق التكنولوجيا

الجمع بين الإيجابيات والسلبيات حدد في النهاية طبيعة استخدام المحولات. على وجه الخصوص ، تنتج مصانع التعدين سبائك منخفضة وكربون وسبائك فولاذية عالية الجودة ، وهي كافية لاستخدام المواد في الصناعات الثقيلة والبناء. استلام الفولاذ فيمحول الأكسجين عبارة عن سبائك وخواص فردية محسنة ، مما يوسع نطاق المنتج النهائي. يتم تصنيع الأنابيب والأسلاك والقضبان والأجهزة والأجهزة وما إلى ذلك من المواد الخام الناتجة.كما تستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في علم المعادن غير الحديدية ، حيث يتم الحصول على النحاس المنفط بنفخ كاف.

الخلاصة

يعتبر الصهر في مرافق المحولات تقنية قديمة أخلاقياً ، ولكن لا يزال يتم استخدامها بسبب الجمع الأمثل بين الإنتاجية والتكاليف المالية لهذه العملية. إلى حد كبير ، يتم تسهيل الطلب على التكنولوجيا أيضًا من خلال المزايا الهيكلية للمعدات المستخدمة. إن إمكانية التحميل المباشر للخردة المعدنية والشحنة والحمأة والنفايات الأخرى ، وإن كانت إلى حد محدود ، توسع من احتمالات تعديل السبيكة. شيء آخر هو أنه من أجل التشغيل الكامل للمحولات كبيرة الحجم مع القدرة على الدوران ، يلزم تنظيم غرفة مناسبة في المؤسسة. لذلك ، يتم إجراء الصهر باستخدام الأكسجين بكميات كبيرة بشكل أساسي من قبل الشركات الكبيرة.