Convertisseur d'oxygène : appareil et technologie sidérurgique

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Dans les processus d'obtention d'aciers à haute résistance, les opérations d'alliage et la modification de la composition de base jouent un rôle important. La base de ces procédures est la technique d'ajout d'impuretés métalliques de propriétés diverses, mais la régulation gaz-air est également d'une importance non négligeable. C'est sur cette opération technologique que s'oriente le fonctionnement du convertisseur à oxygène, très utilisé en métallurgie dans la production d'alliages d'acier en grands volumes.

Conception du convertisseur

L'équipement est un récipient en forme de poire, muni d'un revêtement intérieur et d'un trou de coulée pour la libération des produits de fusion. Une ouverture avec un col est prévue dans la partie supérieure de la structure pour l'alimentation de la lance, de la ferraille, de la fonte en fusion, des mélanges d'alliage et de l'évacuation des gaz. Le tonnage varie de 50 à 400 tonnes Des tôles ou des aciers mi-soudés sont utilisés comme matériaux pour la fabrication de la structure.environ 50-70 mm d'épaisseur. Un dispositif de conversion d'oxygène typique offre la possibilité de détacher le fond - ce sont des modifications avec purge du fond avec des mélanges gaz-air. Parmi les éléments auxiliaires et fonctionnels de l'unité, on peut distinguer un moteur électrique, une infrastructure de canalisation pour faire circuler les flux d'oxygène, des paliers de butée, une plate-forme d'amortissement et un cadre de support pour le montage de la structure.

Anneaux de support et tourillon

Le convertisseur est situé sur des roulements à rouleaux, qui sont fixés sur le châssis. La conception peut être stationnaire, mais c'est rare. Habituellement, lors des étapes de conception, la possibilité de transporter ou de déplacer l'unité dans certaines conditions est déterminée. C'est pour ces fonctions que l'équipement sous forme d'anneaux de support et de goupilles est responsable. Le groupe de roulements offre la possibilité de torsion de l'équipement autour de l'axe des tourillons. Les modèles de convertisseurs précédents supposaient la combinaison de l'équipement de support et du corps de l'équipement de fusion, mais en raison de l'exposition à des températures élevées et de la déformation des matériaux auxiliaires, cette solution de conception a été remplacée par un schéma d'interaction plus complexe, mais fiable et durable entre l'unité fonctionnelle et le navire.

Le convertisseur d'oxygène moderne, en particulier, est pourvu d'un anneau de support séparé, dans la structure duquel des tourillons et un boîtier fixe sont également introduits. L'écart technologique entre le carter et la base de support évite les effets négatifs de la température sur les éléments sensibles des suspensions et des mécanismes mobiles. Le système de fixation du convertisseur lui-même est mis en œuvre par des butées. L'anneau de support lui-même est un support, formé de deux demi-anneaux et de plaques de tourillon fixées aux points d'amarrage.

Mécanisme pivotant

L'entraînement électrique permet au convertisseur de tourner à 360°. La vitesse de rotation moyenne est de 0,1-1 m/min. En soi, cette fonction n'est pas toujours requise - en fonction de l'organisation des opérations technologiques au cours du flux de travail. Par exemple, un tour peut être nécessaire pour orienter le col directement vers le point d'alimentation de la ferraille, couler le fer, vidanger l'acier, etc. La fonctionnalité du mécanisme de tour peut être différente. Il existe des systèmes unidirectionnels et bidirectionnels. En règle générale, les convertisseurs d'oxygène d'une capacité de charge allant jusqu'à 200 tonnes assument un virage dans une seule direction. Cela est dû au fait que dans de telles conceptions, moins de couple est nécessaire lors de l'inclinaison du col. Pour éliminer la consommation d'énergie excédentaire lors du fonctionnement d'équipements lourds, il est doté d'un mécanisme de rotation dans les deux sens, qui compense le coût de manipulation du col. La structure du système de torsion comprend une boîte de vitesses, un moteur électrique et une broche. Il s'agit de la disposition traditionnelle d'un entraînement stationnaire monté sur une chape en béton. Des mécanismes articulés plus technologiques sont fixés sur le tourillon et entraînés par un engrenage entraîné avec un système de roulements, qui sont également activés par des moteurs électriques via un système d'arbre.

Dimensions du convertisseur

Pendant la conception, les paramètres de conception doivent être calculés en fonction du volume approximatif de purge, à l'exclusion de l'éjection de la matière fondue, qui sera produit. Ces dernières années, des unités ont été développées acceptant des matériaux dans des volumes de 1 à 0,85 m3/t. La pente de la gorge est également calculée, dont l'angle est en moyenne de 20° à 35°. Cependant, la pratique d'exploitation de telles installations montre que le dépassement de la pente de 26° dégrade la qualité du revêtement. En profondeur, les dimensions du convertisseur sont de 1 à 2 m, mais à mesure que la capacité de charge augmente, la hauteur de la structure peut également augmenter. Les convertisseurs conventionnels jusqu'à 1 m de profondeur peuvent accepter une charge ne dépassant pas 50 tonnes. Quant au diamètre, il varie en moyenne de 4 à 7 m. L'épaisseur du col est de 2 à 2,5 m.

Doublure BOF

Procédure technologique obligatoire, au cours de laquelle les parois internes du convertisseur sont pourvues d'une couche protectrice. Dans le même temps, il convient de tenir compte du fait que, contrairement à la plupart des fours métallurgiques, cette conception est soumise à des charges thermiques beaucoup plus élevées, ce qui détermine également les caractéristiques du revêtement. Il s'agit d'une procédure impliquant la pose de deux couches protectrices - fonctionnelle et renforçante. Une couche de renfort protecteur d'une épaisseur de 100 à 250 mm est adjacente directement à la surface du corps. Sa tâche est de réduire les pertes de chaleur et d'éviter l'épuisement de la couche supérieure. Le matériau utilisé est la brique de magnésite ou de magnésite-chromite, qui peut servir pendant des années sans renouvellement.

La couche de travail supérieure a une épaisseur d'environ 500 à 700 mm et est remplacée assez souvent à mesure qu'elle s'use. À ce stade, le BOF est traité avec des composés réfractaires liés au sable ou à la résine sans cuisson. Le matériau de base de cette couche de revêtement est la dolomite avec des additifs de magnésite. Le calcul de charge standard est basé sur un effet de température d'environ 100-500 °C.

Revêtement en béton projeté

Sous des températures agressives et des influences chimiques, les surfaces internes de la structure du convertisseur perdent rapidement leurs qualités - encore une fois, cela concerne l'usure externe de la couche de travail de protection thermique. Le revêtement en béton projeté est utilisé comme opération de réparation. Il s'agit d'une technologie de réduction à chaud dans laquelle une composition réfractaire est posée à l'aide d'un équipement spécial. Il n'est pas appliqué de manière continue, mais ponctuellement sur les zones fortement usées de la doublure de base. La procédure est effectuée sur des machines à béton projeté spéciales qui alimentent une lance refroidie à l'eau avec une masse de poussière de coke et de poudre de magnésite dans la zone endommagée.

Technologies de fusion

Traditionnellement, il existe deux approches pour la mise en œuvre de la fusion par conversion d'oxygène - Bessemer et Thomas. Cependant, les méthodes modernes s'en distinguent par une faible teneur en azote dans le four, ce qui améliore la qualité du processus de travail. La technologie est réalisée dans les étapes suivantes:

• Chargement de la ferraille. Environ 25 à 27 % de la masse totale de la charge est chargée dans le convertisseur incliné au moyen de pelles.
• Remplirfonte ou alliage d'acier. Le métal liquide à des températures allant jusqu'à 1450 °C est versé dans un convertisseur incliné par des poches. L'opération ne dure pas plus de 3 minutes.
• Purger. Dans cette partie, la technologie d'élaboration de l'acier dans les convertisseurs d'oxygène permet différentes approches en termes de fourniture d'un mélange gaz-air. Le flux peut être dirigé par le haut, le bas, le bas et des voies combinées, selon le type de conception de l'équipement.
• Réception d'échantillons. La température est mesurée, les impuretés indésirables sont éliminées et l'analyse de la composition est attendue. Si ses résultats répondent aux exigences de conception, la masse fondue est libérée et, dans le cas contraire, des ajustements sont effectués.

Avantages et inconvénients de la technologie

La méthode est appréciée pour sa productivité élevée, ses schémas d'alimentation en oxygène simples, sa fiabilité structurelle et ses coûts relativement faibles en général pour l'organisation du processus. Quant aux inconvénients, ils incluent notamment des contraintes en termes d'apport de boues et de matières recyclables. La même ferraille avec d'autres inclusions ne peut pas dépasser 10%, ce qui ne permet pas de modifier la structure de la fusion dans la mesure requise. De plus, le soufflage consomme une grande quantité de fer utile.

Application de la technologie

La combinaison des avantages et des inconvénients a finalement déterminé la nature de l'utilisation des convertisseurs. En particulier, les usines métallurgiques produisent de l'acier faiblement allié, au carbone et allié de haute qualité, suffisant pour l'utilisation du matériau dans l'industrie lourde et la construction. Réception des aciers enLe convertisseur d'oxygène est allié et améliore les propriétés individuelles, ce qui élargit la portée du produit final. Les tuyaux, fils, rails, quincaillerie, quincaillerie, etc.

Conclusion

La fusion dans les installations de transformation est considérée comme une technique moralement obsolète, mais elle continue d'être utilisée en raison de la combinaison optimale de la productivité et des coûts financiers du processus. Dans une large mesure, la demande de technologie est également facilitée par les avantages structurels des équipements utilisés. La même possibilité de chargement direct de ferrailles, charges, boues et autres déchets, quoique dans une mesure limitée, élargit les possibilités de modification de l'alliage. Une autre chose est que pour le fonctionnement à part entière des convertisseurs de grande taille avec la capacité de tourner, l'organisation d'une salle appropriée dans l'entreprise est nécessaire. Par conséquent, la fusion avec purge à l'oxygène en grands volumes est principalement réalisée par de grandes entreprises.