Klasické konvertorové pochody se dělí na kyselé (besemerování) a zásadité (thomasování).
V Evropě, kde převládají naleziště fosfornatých železných rud, se konvertorová ocel vyrábí výhradně thomasováním (zásaditě).
Největší předností výroby oceli v konvertorech je velká produktivita těchto agregátů (větší než martinské pece). Náklady na zkujňování surového železa v konvertorech jsou menší než v martinských pecích (je zapotřebí menší množství technologického paliva).
Výroba oceli v konvertorech byla brzděna tím, že jakost vyrobených ocelí byla horší než než jakost ocelí vyrobených v martinských pecích.
Obyčejné konvertorové oceli mají větší obsah dusíku, kyslíku a fosforu.
Další nevýhodou obyčejných konvertorových pochodů je větší zatížitelnost na složení surového železa a nemožnost zpracovat větší množství ocelového odpadu.
V klasickém konvertoru se nedá vyrobit slitinová ocel.
Výše uvedené nevýhody byly odstraněny novými konvertorovými pochody, založenými na použití kyslíku, to umožňuje vyrobit ocel, jejíž jakost se rovná jakosti oceli z martinské pece.
Při nahrazení dmýchaného vzduchu kyslíkem je možno zvětšit vsázku ocelového odpadu a zkujňovat surová železa jakéhokoli složení, tím se značně rozšířila surovinová základna pro hutnictví.
Konvertor je nádoba hruškovitého tvaru, zhotovená v ocelového plechu a sklopná kolem vodorovné osy. Plechový plášť konvertoru vyzděn kyselou nebo zásaditou vyzdívkou. Těleso konvertoru je upevněno v ocelovém prstenci, který má dva vodorovné čepy, jimiž je konvertor uložen v ložiskách stojanu, jeden z čepů je dutý a přivádí se jím vzduch do vzduchové skříně pod dnem. Druhý čep bývá plný a spojen s ozubeným pastorkem nebo šroubovým kolem sklápěcího zařízení.
Hloubka lázně bývá 400 až 800 mm. V konvertoru může být jen tolik surového železa, aby při skloněném konvertoru nedosahoval kov k nejnižší díře dna.
V konvertorech se zpracovává výhradně tekuté železo z vysoké pece, protože vysoké pece a konvertory mají odlišný způsob rytmus práce a rozdíl odpichu z vysoké pece a objem konvertoru je příliš velký, není možno zpracovávat v konvertoru surové železo dovážené přímo od vysoké pece, proto se surové železo vylévá z dopravních pánvích do mísičů dostatečně velkého objemu a z nich se podle potřeby odebírá a dováží k jednotlivým konvertorům.
V dnešních konvertorových ocelárnách jsou výhradně válcové mísiče na 500 až 2 000 t surového železa a vytápějí se generátorovým, vysokopecním nebo koksárenským plynem.
Thomasovy konvertory
Nejvíce potřebného tepla se uvolňuje spalováním fosforu a proto musí být v surovém železe nejméně 1,7 % fosforu, ale křemíku má mít co nejméně. Při výrobě se přisazuje pálené vápno, aby se vázaly oxidy křemičitý a fosforečný.
Konvertor má zásaditou vyzdívku z dolomitu.
V zásaditých konvertorech lze zpracovávat 8 až 10 % ocelového odpadu (vratný ocelový odpad, nálitky, apod.). Tavba trvá 40 až 60, záleží na jakosti surového železa a kvalitě vyráběné oceli.
Thomasovy oceli jsou kujné, svařitelné a velmi dobře obrobitelné. Při stejném chemické složení mají větší pevnost a mez pružnosti a jsou lépe tvárné za tepla než uhlíkové martinské oceli. Jejich nedostatkem je větší křehkost za studena, způsobená větší obsahem fosforu a dusíku.
Thomasováním se vyrábějí měkké automatové oceli, oceli ke kování a lisováním za tepla v zápustkách, pásová ocel na výrobu trub svařováním natupo, některé oceli na pružiny, atd.
Thomasově oceli se má dát přednost před martinskou ocelí při výrobě kolejnic o pevnosti do 750 MPa, při výrobě šroubů (kromě šroubů na závity válcovanými za studena nebo s hlavami lisovanými za studena), při výrobě materiálu legovaného mědí (s větší odolností proti korozi), při výrobě měkkého drátu obchodní jakosti do průměru 1,2 mm a při výrobě trub svařovaných plamenem.
Tato ocel je dále vhodná na tvarově nebo tyčové konstrukční oceli, na nosníky pro mostní konstrukce, na vyztužené oceli a na některé strojní součásti, které nejsou tvářeny za studena, i na tenčí obchodní plechy a na výrobu oceli pro nýty do průměru 15 mm.
Cenným vedlejším produktem Thomasova pochodu je Thomasova moučka. Vzniká mletím strusky z Thomasova konvertoru a je výborným umělým hnojivem.
Bessemerovy konvertory
Hlavním zdrojem tepla při bessemerování je spalování křemíku v surovém železe, proto musí mít surové železo dostatečně velký obsah křemíku, od 1 do 2 %.
Vyzdívka konvertoru je kyselá (oxid křemičitý). V kyselém konvertoru se nedají odstranit fosfor ani síra. Rudy vhodné k výrobě takového surového železa se vyskytují jen v Rusku, USA a ve Švédsku a proto se tam vyrábí ocel v Bessemerově konvertoru.
Zkujňování trvá v kyselém konvertoru přibližně 15 minut, při menším obsahu křemíku a manganu a teplejším surovém železe jen 8 až 10 minut.
Bessemerova ocel má podobné vlastnosti jako ocel Thomasova a používá se jí ke stejným účelům.
Obsahuje méně dusíku a kyslíku než Thomasova ocel a je méně znečištěna struskovými vměstky, hodnotí se jako kvalitnější ocel než Thomasova ocel.
Vyzdívka konvertoru je kyselá (oxid křemičitý). V kyselém konvertoru se nedají odstranit fosfor ani síra. Rudy vhodné k výrobě takového surového železa se vyskytují jen v Rusku, USA a ve Švédsku a proto se tam vyrábí ocel v Bessemerově konvertoru.
Zkujňování trvá v kyselém konvertoru přibližně 15 minut, při menším obsahu křemíku a manganu a teplejším surovém železe jen 8 až 10 minut.
Bessemerova ocel má podobné vlastnosti jako ocel Thomasova a používá se jí ke stejným účelům.
Obsahuje méně dusíku a kyslíku než Thomasova ocel a je méně znečištěna struskovými vměstky, hodnotí se jako kvalitnější ocel než Thomasova ocel.
Kyslíkové konvertory
Použití čistého kyslíku u konvertorů s dmýcháním zespoda se ukázalo jako nevyhovující, protože dno konvertoru nevydrželo více než jednu tavbu, kvůli vysoké teplotě.
Kvalitativně novým řešení je vhánění čistého kyslíku shora na lázeň.
Konvertor má u tohoto pochodu plné dno a kyslík minimální čistoty 98,5 % (nejčastěji 99,2 až 99,6 %) se dmýchá na lázeň shora tryskou chlazenou vodou. Dmýchá se tlakem 0,8 až 1,2 MPa.
Průběh tavby v kyslíkovém konvertoru je odlišný od průběhu tavby v Thomasově konvertoru hlavně v tom, že oxidace fosforu je skončena před vyhořením uhlíku díky rychlému vytvoření velmi aktivní oxidační strusky a že lázeň neobohacuje dusík (konečný obsah dusíku je 0,001 až 0,005 %).
Složení zpracovávaných surových želez nelze co do obsahu fosforu měnit v širokých mezích. Při vyšších obsazích fosforu se pracuje na dvě strusky.
Příznivá tepelná bilance nejen umožňuje, ale dokonce vyžaduje intenzivní chlazená odpadem nebo rudou. Proto v kyslíkovém konvertoru lze (podle složení surového železa) přidávat až 40 % odpadu, nebo je třeba chladit rudou, z níž se vyredukuje železo. Byly vyzkoušeny i způsoby, které umožňují zpracovávat až 100 % pevné vsázky s použitím kyslíkových palivových trysek k jejímu roztavení.
Velikost (objem) kyslíkových konvertorů bývá od 30 do 300 t vsázky, za optimální objem se považuje 130 t.
Doba tavby je podle velikosti konvertoru a použité technologie je 20 až 40 minut.
Výrobní program se u ocelí vyráběných tímto pochodem neomezuje jen na uhlíkové oceli všeho druhu, včetně nástrojových, ale vyrábějí se jím i oceli legované. Z hlediska složení oceli je největší výhodou, že mají velmi malý obsah dusíku a vodíku.
V některých zemích se více než polovina objemu výroby oceli vyrábí v kyslíkových konvertorech. Je to dáno zejména podstatě nižšími investičními náklady a vyšší výkonností kyslíkové ocelárny v porovnání s martinskou ocelárnou. Připadá-li v martinské ocelárně na jednoho pracovníka nejvýše 1 600 t roční výroby, dosahuje v kyslíkové konvertorové ocelárně asi 3 500 t.
Výroba oceli v kyslíkových konvertorech je ze všech dnešních pochodů zkujňování nevhodnější k automatizaci. Co největší mechanizace a automatizace je u tohoto výrobního způsobu nutná a pro velmi rychlý průběh zkujňování.
V dnešních ocelárnách jsou úplně nebo částečně automatizované manipulace se vsázkovými surovinami, dávkování struskotvorných, chladicích, dezoxidačních a legovacích přísad, sklápění konvertoru a manipulace s kyslíkovou tryskou. Pojíždění pánvových vozů s ocelí a struskou je ovládáno dálkově. Výpočet vsázky provádí počítač.
Kvalitativně novým řešení je vhánění čistého kyslíku shora na lázeň.
Konvertor má u tohoto pochodu plné dno a kyslík minimální čistoty 98,5 % (nejčastěji 99,2 až 99,6 %) se dmýchá na lázeň shora tryskou chlazenou vodou. Dmýchá se tlakem 0,8 až 1,2 MPa.
Průběh tavby v kyslíkovém konvertoru je odlišný od průběhu tavby v Thomasově konvertoru hlavně v tom, že oxidace fosforu je skončena před vyhořením uhlíku díky rychlému vytvoření velmi aktivní oxidační strusky a že lázeň neobohacuje dusík (konečný obsah dusíku je 0,001 až 0,005 %).
Složení zpracovávaných surových želez nelze co do obsahu fosforu měnit v širokých mezích. Při vyšších obsazích fosforu se pracuje na dvě strusky.
Příznivá tepelná bilance nejen umožňuje, ale dokonce vyžaduje intenzivní chlazená odpadem nebo rudou. Proto v kyslíkovém konvertoru lze (podle složení surového železa) přidávat až 40 % odpadu, nebo je třeba chladit rudou, z níž se vyredukuje železo. Byly vyzkoušeny i způsoby, které umožňují zpracovávat až 100 % pevné vsázky s použitím kyslíkových palivových trysek k jejímu roztavení.
Velikost (objem) kyslíkových konvertorů bývá od 30 do 300 t vsázky, za optimální objem se považuje 130 t.
Doba tavby je podle velikosti konvertoru a použité technologie je 20 až 40 minut.
Výrobní program se u ocelí vyráběných tímto pochodem neomezuje jen na uhlíkové oceli všeho druhu, včetně nástrojových, ale vyrábějí se jím i oceli legované. Z hlediska složení oceli je největší výhodou, že mají velmi malý obsah dusíku a vodíku.
V některých zemích se více než polovina objemu výroby oceli vyrábí v kyslíkových konvertorech. Je to dáno zejména podstatě nižšími investičními náklady a vyšší výkonností kyslíkové ocelárny v porovnání s martinskou ocelárnou. Připadá-li v martinské ocelárně na jednoho pracovníka nejvýše 1 600 t roční výroby, dosahuje v kyslíkové konvertorové ocelárně asi 3 500 t.
Výroba oceli v kyslíkových konvertorech je ze všech dnešních pochodů zkujňování nevhodnější k automatizaci. Co největší mechanizace a automatizace je u tohoto výrobního způsobu nutná a pro velmi rychlý průběh zkujňování.
V dnešních ocelárnách jsou úplně nebo částečně automatizované manipulace se vsázkovými surovinami, dávkování struskotvorných, chladicích, dezoxidačních a legovacích přísad, sklápění konvertoru a manipulace s kyslíkovou tryskou. Pojíždění pánvových vozů s ocelí a struskou je ovládáno dálkově. Výpočet vsázky provádí počítač.
Rotorové pochody (výroba oceli v otáčivých nádobách)
V době, kdy ke zkujňování fosfornatých surových želez v kyslíkových konvertorech činilo obtíže, byli zavedeny dva rotorové pochody Kaldo a Rotor.
Oba jsou charakterizovány tím, že reakční nádoba se otáčí (odtud její název), a tím se dosahuje zvětšování stykové plochy kovu a strusky.
Rotorový pochod Kaldo pracuje s rotační válcovitou nádobou skloněnou v pracovní poloze a kyslík je přiváděn na téže straně, odkud jsou odváděny spaliny. Kyslík je stejně jako u kyslíkového konvertoru přiváděn ze shora nad lázeň.
Počet otáček je až 30 za minutu.
Konvertor se dá sklápět do různých poloh potřebných k nalévání surového železa, k sázení rudy a vápna, k dmýchání kyslíku a k odpichu oceli a strusky.
Ocel vyrobená v konvertoru Kaldo předčí svou jakostí ocel vyrobenou z kyslíkového konvertoru, protože má menší obsah fosforu, síry a dusíku i při menší čistotě dmýchaného kyslíku.
Rotorový pochod Rotor byl vyvinut pro specifické surovinové poměry v NSR (Německá spolková republika) pro zpracování surových želez, která se nehodí pro klasický pochod Martinův, ani pro pochod Thomasův.
Rotor se dá sklápět na obě čelní strany. Surové železo se nalévá do rotoru (jeho jednou čelní stěnou) žlabem přímo při odpichu vysoké pece.
Před nalitím surového železa se nalévacím otvorem naplní rotor rudou a vápnem. Během tavby se rotor zvolna otáčí (rychlostí asi 0,5 otáček za minutu). Kyslík se do rotoru přivádí nalévací stranou dvěma dmyšnými trubicemi, které jsou na zvláštním podvozku a chladí se vodou. Jednou trubicí se dmýchá kyslík větší čistoty (minimálně 95 %) do lázně, druhou trubicí se přivádí méně čistý kyslík nad lázeň a spaluje se jím oxid uhelnatý, vznikající při zkujňování. Odpichový otvor na kov i strusku je v druhé čelní stěně rotoru, kterou se také odvádějí spaliny.
Oba jsou charakterizovány tím, že reakční nádoba se otáčí (odtud její název), a tím se dosahuje zvětšování stykové plochy kovu a strusky.
Rotorový pochod Kaldo pracuje s rotační válcovitou nádobou skloněnou v pracovní poloze a kyslík je přiváděn na téže straně, odkud jsou odváděny spaliny. Kyslík je stejně jako u kyslíkového konvertoru přiváděn ze shora nad lázeň.
Počet otáček je až 30 za minutu.
Konvertor se dá sklápět do různých poloh potřebných k nalévání surového železa, k sázení rudy a vápna, k dmýchání kyslíku a k odpichu oceli a strusky.
Ocel vyrobená v konvertoru Kaldo předčí svou jakostí ocel vyrobenou z kyslíkového konvertoru, protože má menší obsah fosforu, síry a dusíku i při menší čistotě dmýchaného kyslíku.
Rotorový pochod Rotor byl vyvinut pro specifické surovinové poměry v NSR (Německá spolková republika) pro zpracování surových želez, která se nehodí pro klasický pochod Martinův, ani pro pochod Thomasův.
Rotor se dá sklápět na obě čelní strany. Surové železo se nalévá do rotoru (jeho jednou čelní stěnou) žlabem přímo při odpichu vysoké pece.
Před nalitím surového železa se nalévacím otvorem naplní rotor rudou a vápnem. Během tavby se rotor zvolna otáčí (rychlostí asi 0,5 otáček za minutu). Kyslík se do rotoru přivádí nalévací stranou dvěma dmyšnými trubicemi, které jsou na zvláštním podvozku a chladí se vodou. Jednou trubicí se dmýchá kyslík větší čistoty (minimálně 95 %) do lázně, druhou trubicí se přivádí méně čistý kyslík nad lázeň a spaluje se jím oxid uhelnatý, vznikající při zkujňování. Odpichový otvor na kov i strusku je v druhé čelní stěně rotoru, kterou se také odvádějí spaliny.
Žádné komentáře:
Okomentovat