Plieninė lankinė krosnis: įrenginys, veikimo principas, galia, valdymo sistema

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Plieninė lankinė krosnis (EAF) yra įrenginys, kuris šildo medžiagą elektriniu lenkimu.

Pramoniniai prietaisai yra įvairių dydžių: nuo mažų agregatų, maždaug vienos tonos galios (naudojama liejyklose ketaus gaminiams gaminti) iki 400 vienetų už toną, naudojamų plieno perdirbimui. Lankinio plieno krosnys, EAF, naudojamos tyrimų laboratorijose, gali būti vos kelių dešimčių gramų talpos. Pramoninių įrenginių temperatūra gali siekti 1800 °C (3272 °F), o laboratorinių įrenginių temperatūra viršija 3000 °C (5432 °F).

Plieninės lankinės krosnys (EAF) skiriasi nuo indukcinių krosnių tuo, kad pakraunama medžiaga yra tiesiogiai veikiama elektrinio lenkimo, o srovė gnybtuose praeina per įkrautą medžiagą.

Statyba

Plieno lankinė krosnis naudojama plieno gamybai ir sudaryta iš ugniai atsparaus indo. Daugiausia suskirstyta į tris dalis:

• Apvalkalas, sudarytas iš šoninių sienelių ir dugno plienodubenys.
• Padėklas, pagamintas iš ugniai atsparios medžiagos.
• Stogas. Jis gali būti su karščiui atspariu pamušalu arba aušinamas vandeniu. Jis taip pat pagamintas rutulio arba nupjauto kūgio (kūgio formos) pavidalu. Stogas savo centre taip pat palaiko ugniai atsparų trikampį, per kurį patenka vienas ar daugiau grafito elektrodų.

Atskiros prekės

Židinys gali būti pusrutulio formos ir reikalingas ekscentrinėje krosnyje dugnui išlieti. Šiuolaikinėse dirbtuvėse lankinė plieno krosnis - EAF 5 - dažnai pakeliama virš pirmo aukšto, kad kaušai ir šlako puodai būtų lengvai manevruojami po bet kuriuo galu. Atskira nuo konstrukcijos yra elektrodo atrama ir elektros sistema, taip pat pasvirusi platforma, ant kurios stovi prietaisas.

Unikalus įrankis

Tipinė EAF 3 plieno lydymo lankinė krosnis maitinama iš trifazio š altinio, todėl turi tris elektrodus. Jie turi apvalią sekciją ir, kaip taisyklė, segmentus su srieginėmis jungtimis, kad susidėvėjus būtų galima pridėti naujų elementų.

Lankas susidaro tarp įkrautos medžiagos ir elektrodo. Krūvis šildomas tiek per jį einančios srovės, tiek bangos skleidžiamos energijos. Temperatūra pasiekia apie 3000 °C (5000 °F), todėl apatinės elektrodų dalys švyti kaip kaitrinės lempos, kai veikia lankinė krosnis.

Elementai automatiškai pakeliami ir nuleidžiami padėties nustatymo sistema, kuri gali naudoti bet kokią elektrągervė, keltuvai ar hidrauliniai cilindrai. Reguliavimas palaiko maždaug pastovią srovę. Koks yra lankinės krosnies energijos suvartojimas? Įkrovos lydymosi metu jis išlieka pastovus, net jei tirpstantis laužas gali judėti po elektrodais. Elementą laikančiose stiebo movose gali būti arba sunkios šynos (tai gali būti vandeniu aušinami tuščiaviduriai variniai vamzdžiai, tiekiantys srovę spaustukams) arba „karštosios rankovės“, kuriose įkrova yra visa viršūnė, todėl padidėja efektyvumas.

Pastarasis tipas gali būti pagamintas iš variu dengto plieno arba aliuminio. Dideli vandeniu aušinami kabeliai jungia šynas arba kronšteinus prie transformatoriaus, esančio šalia orkaitės. Panašus įrankis montuojamas saugykloje ir aušinamas vandeniu.

Bakstelėjimas ir kitos operacijos

EAF 50 plieno lankinė krosnis yra pastatyta ant nuožulnios platformos, kad skystą plieną būtų galima pilti į kitą konteinerį transportavimui. Pakreipimo operacija, skirta išlydytam plienui perkelti, vadinama sriegimu. Iš pradžių visuose lankinės krosnies plieno skliautuose buvo išmetimo latakas, padengtas ugniai atspariu sluoksniu, kuris buvo išplautas, kai buvo pakreiptas.

Tačiau dažnai šiuolaikinėje įrangoje yra ekscentrinis apatinis išleidimo vožtuvas (EBT), kuris sumažina azoto ir šlako įsiskverbimą į skystą plieną. Šios krosnys turi angą, kuri vertikaliai eina per židinį ir korpusą ir yra ne centre, siaurame kiaušinio formos „snapelyje“. Jis užpildytasugniai atsparus smėlis.

Šiuolaikiniai augalai gali turėti du apvalkalus su vienu elektrodų rinkiniu, kuris perleidžiamas tarp jų. Pirmoji dalis šildo laužą, o kita naudojama lydymui. Kitos nuolatinės srovės krosnys turi panašų išdėstymą, bet turi kiekvieno apvalkalo elektrodus ir vieną elektronikos rinkinį.

Deguonies elementai

Kintamosios srovės krosnyse dažniausiai išilgai židinio perimetro yra karštų ir š altų taškų, esančių tarp elektrodų. Šiuolaikiniuose deguonies kuro degikliai montuojami šoninėje sienelėje. Jie naudojami cheminei energijai tiekti į minusines zonas, todėl plieno kaitinimas tampa tolygesnis. Papildoma galia suteikiama tiekiant deguonį ir anglį į krosnį. Istoriškai tai buvo daroma su šlako durelėse esančiomis ietimis (tuščiaviduriais plieniniais vamzdžiais), o dabar dažniausiai tai daroma su sieniniais įpurškimo įrenginiais, kurie deguonies ir kuro degiklius ir oro tiekimo sistemas sujungia į vieną indą.

Šiuolaikinė vidutinio dydžio plieninė krosnis turi maždaug 60 000 000 voltų amperų (60 MVA) transformatorių, kurio antrinė įtampa yra nuo 400 iki 900, o srovė viršija 44 000. Šiuolaikinėje parduotuvėje tokia Tikimasi, kad krosnis pagamins 80 metrinių tonų skysto plieno per maždaug 50 minučių nuo š alto laužo pakrovimo iki išpylimo.

Palyginimui, pagrindinės deguonies krosnys gali turėti 150–300 tonų vienos partijos talpą arba „įkaitinti“ir generuoti šilumą 30–40 minučių. Krosnies konstrukcijos ir veikimo detalės labai skiriasi,priklausomai nuo galutinio produkto ir vietinių sąlygų, taip pat nuolatinių tyrimų, siekiant pagerinti gamyklos efektyvumą.

Didžiausias tik laužas (pagal čiaupo svorį ir transformatoriaus įvertinimą) yra nuolatinės srovės įrenginys, eksportuotas iš Japonijos, kurio čiaupo svoris yra 420 metrinių tonų ir maitinamas aštuoniais 32 MVA transformatoriais, kurių bendra galia yra 256 MBA.

Pagaminti toną plieno elektros lankinėje krosnyje užtrunka maždaug 400 kilovatvalandžių arba maždaug 440 kWh vienam metriniui. Teorinė mažiausia energija, reikalinga plieno laužui išlydyti, yra 300 kWh (lydymosi temperatūra 1520 °C / 2768 °F). Todėl 300 tonų EAF, kurio galia 300 MVA, reikės apie 132 MWh energijos, o įjungimo laikas yra maždaug 37 minutės.

Plieno gamyba naudojant elektros lanką yra ekonomiškai naudinga tik tuo atveju, jei yra pakankamai elektros energijos su gerai išvystytu tinklu. Daugelyje vietų malūnai dirba ne piko valandomis, kai komunalinių paslaugų įmonės turi perteklinius gamybos pajėgumus, o metro kaina mažesnė.

Operacija

Lakinio plieno krosnis pila plieną į mažą kaušą. Metalo laužas pristatomas į nišą, esančią šalia lydyklos. Laužas būna dviejų pagrindinių rūšių: laužas (b altos prekės, automobiliai ir kiti daiktai, pagaminti iš panašiųlengvasis plienas) ir sunkusis lydalas (didelės plokštės ir sijos), taip pat kai kurios tiesioginės redukuotos geležies (DRI) arba ketaus cheminei pusiausvyrai užtikrinti. Atskiros krosnys išlydo beveik 100 % DRI.

Kitas veiksmas

Laužas kraunamas į didelius kibirus, vadinamus krepšeliais, kurių pagrindas yra atverčiamomis durelėmis. Norint užtikrinti gerą krosnies veikimą, reikia pasirūpinti, kad laužas būtų krepšyje. Ant viršaus uždedamas stiprus lydalas su lengvu apsauginio skiautelio sluoksniu, ant kurio guli kita dalis. Visi jie turi būti orkaitėje įdėjus. Šiuo metu krepšys gali būti perkeltas į laužo pirminį šildytuvą, kuris naudoja karštas lydyklos išmetamąsias dujas energijai atgauti ir taip pagerinti efektyvumą.

Perpildymas

Tada indas nuvežamas į lydymo cechą, atidaromas krosnies stogas ir į jį sukraunama medžiaga. Perkėlimas yra viena iš pavojingiausių operacijų operatoriams. Daug potencialios energijos išskiria tonomis krintančio metalo. Bet kokia skysta medžiaga krosnyje dažnai išstumiama aukštyn ir išstumiama kieto laužo ir riebalų. Ant metalo esančios dulkės užsidega, jei orkaitė karšta, todėl gali išsiveržti ugnies kamuolys.

Kai kuriuose dvigubo apvalkalo įrenginiuose laužas įpilamas į antrąjį, kol pirmasis tirpsta, ir iš anksto pašildomas išmetamosiomis dujomis iš aktyviosios dalies. Kitos operacijos yra: nuolatinis pakrovimas ir darbas su temperatūra ant konvejerio, kuris vėliau iškrauna metalą į pačią krosnį. Kiti įrenginiai gali paleistikaršta medžiaga iš kitų operacijų.

Įtampa

Po įkrovimo stogas atsilenkia virš krosnies ir prasideda tirpimas. Elektrodai nuleidžiami ant metalo laužo, sukuriamas lankas, o tada jie nustatomi taip, kad jie pasklistų prietaiso viršuje esančiame trupinių sluoksnyje. Norint apsaugoti stogą ir sienas nuo per didelio karščio ir lanko pažeidimų, šiai operacijai parenkama žema įtampa.

Elektrodams pasiekus sunkų lydalo sluoksnį prie krosnies pagrindo ir bangas uždengus laužtuvu, galima padidinti įtampą ir šiek tiek pakelti elektrodus, pailginant ir padidinus lydalo galią. Tai leidžia išlydytam baseinui greičiau susidaryti, todėl sutrumpėja išmetimo laikas.

Deguonis pučiamas į metalo laužą, degant ar pjaunant plieną, o papildomą cheminę šilumą suteikia sieniniai degikliai. Abu procesai pagreitina medžiagos tirpimą. Viršgarsiniai purkštukai leidžia deguonies srovėms prasiskverbti į putojančius šlakus ir pasiekti skysčio vonią.

Priemaišų oksidacija

Svarbi plieno gamybos dalis yra šlako susidarymas, kuris plūduriuoja išlydyto plieno paviršiuje. Paprastai jis susideda iš metalų oksidų, taip pat veikia kaip vieta oksiduotoms priemaišoms surinkti, kaip šiluminė antklodė (sustabdo per didelius šilumos nuostolius), taip pat padeda sumažinti ugniai atsparaus pamušalo eroziją.

Krosnyje su pagrindiniais ugniai atspariais elementais, iš kurių gaminamas anglinis plienas, įprasti šlako formuotojai yra kalcio oksidas (CaO deginto pavidalo).kalkių) ir magnio (MgO dolomito ir magnezito pavidalu.). Šios medžiagos pakraunamos laužu arba pučiamos į krosnį lydymosi metu.

Kitas svarbus komponentas yra geležies oksidas, susidarantis deginant plieną, tiekiant deguonį. Vėliau, kaitinant, į šį sluoksnį įpurškiama anglis (anglies pavidalu), kuri reaguodama su geležies oksidu susidaro metalas ir anglies monoksidas. Dėl to šlakas putoja, todėl padidėja šiluminis efektyvumas. Danga neleidžia pažeisti orkaitės stogo ir šoninių sienelių nuo spinduliuojančios šilumos.

Nešvarumų deginimas

Kai metalo laužas visiškai ištirps ir pasiekiamas plokščias baseinas, į krosnį galima įkelti kitą kibirą. Po to, kai antrasis įkrovimas visiškai ištirps, atliekamos rafinavimo operacijos, kuriomis siekiama patikrinti ir pakoreguoti plieno cheminę sudėtį ir perkaitinti lydalą virš jo užšalimo taško, ruošiantis sriegimui. Įvedama daugiau šlako formuotojų ir į vonią patenka daug deguonies, sudegindamas priemaišas, tokias kaip silicis, siera, fosforas, aliuminis, manganas ir kalcis, o jų oksidus pašalina į šlaką.

Anglis pašalinama po to, kai šie elementai pirmiausia išdega, nes jie panašesni į deguonį. Metalai, kurių afinitetas yra mažesnis nei geležis, pavyzdžiui, nikelis ir varis, negali būti pašalinti oksiduojant ir turi būti kontroliuojami tik naudojant chemiją. Tai, pavyzdžiui, anksčiau minėtas tiesioginio redukcinio geležies ir ketaus įvedimas.

Putos šlakasišlieka visoje ir dažnai perpila orkaitę, kad iš durelių išsilietų į numatytą duobę. Temperatūros matavimas ir cheminių medžiagų parinkimas atliekamas naudojant automatines ietis. Deguonies ir anglies kiekį galima išmatuoti mechaniškai naudojant specialius zondus, panardintus į plieną.

Gamybos privalumai

Naudojant plieno lydymo lankinių krosnių valdymo sistemą, galima pagaminti plieną iš 100 % žaliavos – metalo laužo. Tai labai sumažina energijos, reikalingos medžiagai gaminti, kiekį, palyginti su pirmine gamyba iš rūdų.

Kitas privalumas yra lankstumas: aukštakrosnės negali labai skirtis ir gali veikti daugelį metų, ją galima greitai paleisti ir išjungti. Tai leidžia plieno gamyklai keisti gamybą pagal paklausą.

Įprastos lankinės plieno krosnys yra plieno š altinis mažam malūnui, iš kurio galima pagaminti strypų ar juostelių gaminius. Mažosios lydyklos gali būti gana arti plieno rinkų, o transportavimo reikalavimai yra mažesni nei integruotai gamyklai, kuri paprastai yra netoli kranto, kad būtų galima pasiekti laivą.

Arkinio plieno krosnies įtaisas

Scheminis skerspjūvis yra elektrodas, kuris pakeliamas ir nuleidžiamas krumpliaračio pavara. Paviršius išklotas ugniai atspariomis plytomis ir dugno apdaila. Durys leidžia patekti į vidųprietaiso dalys. Orkaitės korpusas remiasi į svirties svirtis, kad ją būtų galima pakreipti bakstelėjimui.