|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Przetwornik. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Konwerter - urządzenie (rodzaj pieca) do wytwarzania stali z surówki wytopionej i wsadu przez przedmuchiwanie powietrzem lub handlowo czystym tlenem. Obecnie częściej stosuje się tlen. Tlen dostarczany jest do przestrzeni roboczej konwertera przez dysze (pod ciśnieniem około 1,5 MPa). Ta metoda otrzymywania stali nazywana jest konwerterem lub konwerterem tlenu. Konwerter to pojemnik składający się z trzech części: górnej - hełm, środkowej - cylindra i dolnej - dolnej. Dno może być mocowane, wtykane lub zintegrowane z częścią cylindryczną. W tym przypadku konwerter nazywa się głuchym dnem. W 1855 r. Anglik Henry Bessemer przeprowadził ciekawy eksperyment: stopił w tyglu kawałek żelaza wielkopiecowego i przedmuchał go powietrzem. Kruche żeliwo zamienione w ciągliwą stal. Wszystko zostało wyjaśnione bardzo prosto - tlen z powietrza wypalał węgiel z wytopu, który był usuwany do atmosfery w postaci tlenku i dwutlenku. Po raz pierwszy w historii metalurgii do uzyskania produktu nie było wymagane dodatkowe ogrzewanie surowców. Jest to zrozumiałe, ponieważ Bessemer zdał sobie sprawę z egzotermicznej reakcji spalania węgla. Proces był zaskakująco szybki. W piecu puddlingowym stal została wyprodukowana w zaledwie kilka godzin, ale tutaj w ciągu kilku minut. Bessemer stworzył więc konwerter - urządzenie, które zamienia roztopione żelazo w stal bez dodatkowego ogrzewania. DI. Mendelejew nazwał piece konwertorowe Bessemera bez paliwa. A ponieważ kształt kruszywa Bessemera przypominał gruszkę, nazwano go tak – „gruszką Bessemera”.
W konwerterze Bessemera nie można stopić każdego żeliwa, ale tylko to, które zawiera krzem i mangan. W połączeniu z tlenem dostarczanego powietrza uwalniają dużą ilość ciepła, co zapewnia szybkie spalanie węgla. Mimo to nie ma wystarczającej ilości ciepła, aby stopić kawałki metalu. Dlatego złom lub żeliwo twarde nie mogą być przetwarzane w konwerterze Bessemera. To poważnie ogranicza możliwości jego zastosowania. Proces Bessemera jest szybkim, tanim i łatwym sposobem na zdobycie stali, ale ma też duże wady. Ponieważ reakcje chemiczne w konwertorze są bardzo szybkie, węgiel wypala się, a szkodliwe zanieczyszczenia – siarka i fosfor – pozostają w stali i pogarszają jej właściwości. Ponadto podczas wdmuchiwania stal jest nasycana azotem z powietrza, co powoduje degradację metalu. Dlatego też, gdy tylko pojawiły się piece martenowskie, konwertor Bessemera był rzadko używany do wytopu stali. Znacznie więcej konwertorów wykorzystano do wytopu metali nieżelaznych – miedzi i niklu.
Dzisiejszy konwerter można oczywiście w pewnym sensie nazwać potomkiem Bessemera, ponieważ tak jak poprzednio, stal uzyskuje się w nim poprzez przedmuchiwanie ciekłego żelaza. Ale nie powietrze, ale technicznie czysty tlen. Okazało się, że jest znacznie wydajniejszy. Metoda konwertorowa tlenu do wytapiania stali pojawiła się w metalurgii ponad pół wieku temu. Utworzony w Związku Radzieckim na sugestię inżyniera metalurgii N.I. Mozgowoj, całkowicie zastąpił proces Bessemera, a pierwsza na świecie tona stali konwertorowej została z powodzeniem przetopiona w 1936 roku w bolszewickich zakładach w Kijowie. Okazało się, że można w ten sposób przetwarzać nie tylko płynną surówkę, ale także dodawać do niej znaczne ilości surówki stałej i złomu żelaznego, które dotychczas można było przerabiać tylko w piecach martenowskich. Dlatego konwertery tlenu stały się tak rozpowszechnione. Ale dopiero w latach 1950. XX wieku przetwórcy stali w końcu wysunęli się na pierwszy plan. Stopień wykorzystania ciepła w konwertorze tlenu jest znacznie wyższy niż w stalowniach paleniskowych. Sprawność cieplna konwertera wynosi 70 procent, a dla pieców martenowskich nie więcej niż 30. Ponadto spaliny z konwertora wykorzystywane są do dopalania w kotłach odzysknicowych lub jako paliwo przy usuwaniu gazów z konwerter bez dopalania. Istnieją trzy rodzaje konwertorów: dmuchane od dołu, dmuchane od góry i kombinowane. Obecnie najpowszechniejszymi konwerterami na świecie są konwertory tlenu top-blond - urządzenia są bardzo wydajne i stosunkowo łatwe w obsłudze. Jednak w ostatnich latach na całym świecie konwertery z dmuchem od dołu i kombinowane (od góry i od dołu) zaczynają wypierać konwertery z dmuchem od góry.
Rozważmy urządzenie konwertera tlenu z górnym czyszczeniem. Środkowa część korpusu konwertera jest cylindryczna, ściany wanny są kuliste, dno płaskie. Górna część kasku jest stożkowa. Obudowa konwertera wykonana jest z blach stalowych o grubości 30-90 milimetrów. W konwerterach z klatką do 150 ton dno jest zdejmowane, przykręcane do kadłuba, co ułatwia prace naprawcze. Przy ładowaniu 250-350 ton konwerter jest dnem martwym, co jest spowodowane koniecznością stworzenia sztywnej konstrukcji kadłuba, która gwarantuje ochronę przed przypadkami przebicia ciekłego metalu. Obudowa konwertera jest przymocowana do specjalnego pierścienia nośnego, do którego przyspawane są czopy. Jeden z czopów jest połączony z mechanizmem obrotowym poprzez sprzęgło zębate. W konwerterach o pojemności ponad dwustu pięćdziesięciu ton oba kołki są napędzane. Przetwornica wsparta jest na czopach na łożyskach osadzonych na łożach. Mechanizm obrotowy umożliwia obracanie konwertera wokół osi poziomej. Korpus i spód konwertera wyłożono cegłami ogniotrwałymi. Tlen jest dostarczany do kąpieli konwertorowej w celu oczyszczenia metalu przez specjalną lancę włożoną w szyjkę konwertera. Pierwszą operacją procesu konwertorowego jest załadowanie złomu. Konwerter jest pochylony pod pewnym kątem od osi pionowej i do złomu konwertora ładowany jest specjalny czerpak skrzyniowy o przepustowości przez szyjkę - złom żelazny i stalowy. Zwykle ładuje 20-25 procent złomu na stop. Jeśli złom nie jest podgrzewany w konwerterze, płynne żelazo jest natychmiast wylewane. Następnie konwerter umieszcza się w pozycji pionowej, a lancę tlenową wprowadza się do konwertera przez szyjkę. Materiały żużlotwórcze wprowadzane są do konwertora przez specjalny zsyp w celu wywołania żużla: wapno oraz niewielką ilość rudy żelaza i fluorytu. Po utlenieniu zanieczyszczeń żelazowych i podgrzaniu metalu do określonych wartości, oczyszczanie zostaje zatrzymane, lanca jest usuwana z konwertora, a metal i żużel są wlewane do kadzi. Do kadzi wprowadzane są dodatki stopowe i odtleniacze. Czas topienia w sprawnych konwertorach jest prawie niezależny od ich wydajności i wynosi 45 minut, czas czyszczenia 15-25 minut. Każdy konwerter daje 800-1000 stopów miesięcznie. Trwałość konwertera to 600-800 wytopów. Ruch metalu w konwerterze jest bardzo złożony, oprócz strumienia tlenu na kąpiel płynną działają bąbelki tlenku węgla. Proces mieszania dodatkowo komplikuje fakt, że żużel jest wpychany przez strumień gazu w grubość metalu i mieszany z nim. Ruch kąpieli i jej pęcznienie przez uwolniony tlenek węgla doprowadzają znaczną część stopionej cieczy do stanu emulsji, w którym krople metalu i żużla są ze sobą dokładnie wymieszane. W efekcie powstaje duża powierzchnia styku metalu z żużlem, co zapewnia wysokie szybkości utleniania węgla. Konwertery tlenowe z dmuchaniem dolnym, dzięki mniejszej ilości odpadów żelaznych, umożliwiają uzyskanie wyższego (o 1,5-2 proc.) uzysku dobrej stali w porównaniu do konwertorów z dmuchaniem górnym. Topienie w 180-tonowym konwerterze z rozdmuchem od dołu trwa 32-39 minut, odsalanie - 12-14 minut, czyli wydajność jest wyższa niż w przypadku konwertorów z rozdmuchem górnym. Jednak konieczność pośredniej wymiany spodów eliminuje tę różnicę w wydajności. Pierwsze konwertery z dmuchawą dolną za granicą zbudowano w latach 1966-1967. Konieczność stworzenia takiego konwertera wynika głównie z dwóch powodów. Po pierwsze, konieczność przerobu żeliwa o wysokiej zawartości manganu, krzemu i fosforu, gdyż przeróbce takiego żeliwa w konwertorach z nadmuchem górnym towarzyszy emisje metali podczas wdmuchiwania i nie zapewnia odpowiedniej stabilności składu chemicznego gotowej stali. Po drugie fakt, że konwerter z takim przedmuchem jest najbardziej akceptowalną konstrukcją, która pozwala na przebudowę istniejących sklepów Bessemer i Thomas oraz pasuje do budynku istniejących sklepów martenowskich. Konwerter ten charakteryzuje się obecnością dużej liczby stref reakcyjnych, intensywnym utlenianiem węgla od pierwszych minut topienia oraz niską zawartością tlenków żelaza w żużlu. Ze względu na specyfikę pracy wanny do wytopu stali podczas nadmuchu dennego, w konwertorach tego typu wydajność wyrobu jest nieco wyższa niż w innych konwertorach, a zawartość pyłu w spalinach jest mniejsza. W konwertorach typu bottom blown z dużą liczbą dysz wszystkie procesy technologiczne przebiegają intensywniej niż w konwertorach typu top blown, jednak ogólna sprawność konwertorów typu bottom blown nie przekracza znacząco wydajności konwertorów typu top blown ze względu na ograniczoną stabilność dna. Aby zabezpieczyć układanie dna konwertera przed wysokimi temperaturami, lanca wykonana jest w postaci dwóch rur koncentrycznych - centralną doprowadza się tlen, a peryferyjną część paliwa węglowodorowego, najczęściej gazu ziemnego. . Takich lanc jest zwykle 16-22. Duża liczba mniejszych dysz zapewnia lepsze mieszanie kąpieli i płynniejszy proces topienia. Strumień paliwa oddziela strefę reakcji od dna, obniża temperaturę w pobliżu dna w punkcie wyjścia strumieni tlenu z powodu ekstrakcji ciepła do ogrzewania paliwa, krakingu i dysocjacji składników paliwa i produktów ich utleniania. Efekt chłodzenia zapewnia również sproszkowane wapno, które jest podawane do strumienia tlenu. Tak więc przedmuchiwanie stopionego metalu kilkoma strumieniami tlenu od dołu stwarza szereg korzystnych cech w działaniu konwertora. Zapewnia większą liczbę stref reakcyjnych i dużą powierzchnię styku międzyfazowego strumieni tlenu z metalem. Umożliwia to zwiększenie intensywności wdmuchiwania i zwiększenie szybkości utleniania węgla. Poprawia się mieszanie kąpieli, zwiększa się stopień wykorzystania tlenu. Dzięki temu możliwe staje się topienie dużych kawałków złomu. Lepsza hydrodynamika kąpieli zapewnia gładszy i cichszy przebieg całego wytopu, praktycznie eliminując emisje. Z tego powodu konwertory z dmuchaniem od dołu mogą przetwarzać żeliwa o wysokiej zawartości manganu i fosforu. Chęć zwiększenia wydajności agregatów jednocześnie z koniecznością zwiększenia jednorodności składu i temperatury metalu z możliwością wytwarzania stali o szerokim zakresie doprowadziła do zastosowania wdmuchiwania kombinowanego o stosunkowo niewielkiej (w porównaniu do przedmuch dolny) ilość gazów przedmuchiwanych przez dysze zamontowane w dolnej części konwertora. Ostatnio pojawiły się dwa główne warianty takiego procesu, w których tlen lub gazy obojętne doprowadzane są od dołu w celu intensywnego mieszania kąpieli i przyspieszenia procesu usuwania zanieczyszczeń. W tym przypadku, podobnie jak w przypadku wdmuchiwania od dołu, wapno w proszku może być dostarczane od dołu wraz z gazami. Według tak ważnego wskaźnika, jakim jest możliwe zużycie złomu, konwertory z wydmuchem górnym, dolnym i kombinowanym są w przybliżeniu na tym samym poziomie, z nieco wyższą wydajnością wydmuchu dolnego. Obecnie na świecie stosuje się i rozwija się wiele różnych metod kombinowanego wdmuchiwania kąpieli stopionej, racjonalnie łącząc wdmuchiwanie od góry i od dołu, przy czym to ostatnie wykorzystuje zarówno tlen, jak i gazy obojętne (argon, azot). W procesie BOF z nadmuchem górnym dostatecznie intensywne mieszanie uzyskuje się tylko w środku wytopu przy intensywnym utlenianiu węgla. Na początku i na końcu wytopu mieszanie jest niewystarczające, co utrudnia głęboką rafinację metalu z siarki i fosforu. Połączone dostarczanie tlenu przez górną i dolną dyszę nawet bardziej niż przy jednym dolnym przedmuchu przyspiesza proces utleniania węgla i zwiększa wydajność konwertera. W porównaniu z czystym wdmuchiwaniem oddolnym, w przypadku procesu łączonego w porównywalnych warunkach, temperatura metalu jest wyższa. Dodatkowo przy nadmuchu kombinowanym zmniejszenie przepływu tlenu przez górną dyszę redukuje kurz i rozpryski. I jeszcze jedna zaleta konwertorów tlenowych: tutaj wszystkie procesy są zmechanizowane i zautomatyzowane, coraz częściej zarządzanie konwerterami powierza się komputerom. Autor: Musskiy S.A.
▪ Karabin ▪ Lotnia
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Zasilacze laboratoryjne wysokiego napięcia 800W TDK-Lambda ▪ Motorola Keylink z Bluetooth Beacon ▪ Nanoroboty zasilane bakteriami
▪ sekcja witryny Rzeczy szpiegowskie. Wybór artykułów ▪ artykuł Alexandra Humboldta. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Dlaczego gazety z sensacyjnymi wiadomościami nazywane są tabloidami? Szczegółowa odpowiedź ▪ Amerykański artykuł Phytolacca. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Widz zna sekret sztuczki, ale nie może jej powtórzyć. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony