VÝROBA OCELE

•ruda – železo – oceľ

•história

•skujňovanie surového železa

•vplyv technológie na výmurovku

•konštrukcia výmuroviek

kyslíkový konvertor a elektrická oblúková pec

SPRACOVANIE SUROVÉHO ŽELEZA VÝROBA OCELE

kovertor

Typické zloženie surového železa a ocele

C Si S P Mn4.5 ÷4.7% 0.3÷0.8% 0.02÷0.06% 0.06÷0.08% 0.3÷0.8%

0.05% stopy 0.015% 0.015% 0.15%

Surové železo – zliatina železa, uhlíka a prímesí (S, Si, P, Mn...)

SŽ

Oceľ

Skujňovanie – odstraňovanie kovových a nekovových prímesí spôsobujúcich neželané technologické vlastnosti železa.

VÝROBA OCELE

BESSEMERvzduchový konvertorželezá s vyšším obsahom Sihmotnosť tavby cca 30 tonvýmurovka: šamot, SiO2 – dinas

kyslá troska: SiO2- úlet

C, Si, Mn, S, P, N2

GILCHRIST-THOMASvzduchový konvertorželezá s vyšším obsahom Phmotnosť tavby cca 25 až 70 tonvýmurovka: Dolomia, Magnéziazásaditá troska: S, P a Mn viazané na CaOC, Si, Mn, S, P, N2

obsah dusíka zo vzduchu – 0.015 ÷0.02%

●vsádzka studeného šrotu max. 5%Zdroj: Linz-Donavitz

VÝROBA OCELE

kyslíkový konvertor

Trysky sú chladené metánom, P-B, olejom, cez ne sa privádza tiež CaO.

O2 na hladinu

O2 sa privádza cez dno/na hladinu

LD

LDAC

OCP

OLP

OBM

Q-BOP

LWS

OxyVit

LD (LDAC) dúchanie kyslíka na hladinu

OBM (QBOP) dúchanie kyslíka cez dno nádoby trysky chladené obaľovacím plynom zavádzanie CaO

LD+OBM privádzanie kyslíka a CaO na hladinu premiešavanie taveniny inertnými

plynmi

VÝROBA OCELE

kyslíkový konvertor

kyslíkový konvertor odstraňovanie nežiaducich prímesí zo

surového železa ich oxidáciou plynným kyslíkom

vsádzka: šrot (30%) a surové železo (180 t)

technologické prímesi:

dezoxidanty, troskotvorné prísady

odplyny: CO, SO2, H2...

prach: Fe2O3, oxidy minoritných kovov

proces: cca 20 min., troska zásaditá (CaSiO3, Ca3(PO4)2)

teplo: 50 % tekuté surové železo

50 % exotermické reakcie

beztroskový odpich ocele

VÝROBA OCELE

(SiO3)2-, (PO4)3-

prímesikov 2[O]

VÝROBA OCELE

skujňovanieOxidácia prímesí1. medzi plynnou atmosférou a kovom2. medzi troskou a kovom3. medzi kovom a prímesami

troska 2(O)

kyslík O2(g) konvertorový plyn a prach

Troska je roztok kyslých, zásaditých a amfoterných oxidov, ktoré navzájom vytvárajú zložitejšie zlúčeniny (kremičitany, fosforečnany, hlinitany a pod.)

Katióny – Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+

Anióny – O2-, S2-, (SiO2)2-, (PO4)3-, (AlO3)3-, (FeO2)-, CrO2)-,...

Procesy opotrebenia výmurovky

Manipulácia so vsádzkou

Vsádzanie tuhého šrotu20 – 30%

Nalievanie SŽ70 – 80%

Odpich ocele a trosky

Termochemické procesy

Troska

Kovový kúpeľ

RedOx atmosféra

Termofyzikálne procesy

Omývanie troskou

Omývanie kovom

Prúdenie prachu a pár

•abrazia•mechanické opotrebenie•tepelné šoky

•korózia•reakcie s výmurovkou

•erózia •penetrácia výmurovky•zmena rozťažnosti

korózia ŽVM kyslá troska - (CaO/SiO2 < 1)

vyšší obsah Fe2O3

vznik forsteritu a MA spinelu nevyhovujúca hutnosť zmáčavosť

VÝROBA OCELE

odolnosť voči korózii sýtenie trosky MgO (kaustik, dolomit) ~8% sýtenie trosky CaO (CaO/SiO2 = 3)

zvýšenie obsahu FeO na hranici výmurovky a taveniny vplyvom uhlíka z výmurovky

prídavok antioxidantov veľkosť kryštálov periklasu spotreba ŽVM 1.2 až 1.5 kg/t oceli

VÝROBA OCELE

výmurovka polovica XX. storočia – dechtodolomit60-te roky XX. storočia – MgO, MgO-Cr2O3

súčasnosť - MgO-C stavivá, zonálna výmurovka

Konštrukčné časti výmurovkyDnovyrovnávajúca výduskanormálky z šamotu alebo MgO – trvalá výmurovkapracovná vrstva je murovaná z MgO-C klinovfúkacie otvory z MgO-C s prídavkom antioxidantu

Stenaprechod medzi dnom a stenou – „pätka“zonálna výmurovka – kvalitatívne odlišné ŽVMoptimalizované zloženie výmurovky

Hrdlocelooplechované MgO-C stavivá

1-výmurovka hrdla

2-výmurovka vsádzacej steny

3-výmurovka dna

4-výmurovka odpichovej steny

5-výmurovka výlevky

6-trvalá výmurovka

KYSLÍKOVÝ KONVERTOR

Zdroj: Katalóg Refrako, s.r.o.

SFÉRICKÁ výmurovKA DNA

Kliny 750 mm

Fúkacie otvory sa vŕtajú dodatočne



1-hrdlo: celooplechované MgO-C z tavenej magnézie s 15 %C

2-vsádzacia stena: MgO-C z tavenej magnézie s 10 %C

3-výmurovka dna a odpichovej steny: MgO-C z tavenej magnézie s 15 %C

4-výmurovka prechodovej steny z tavenej magnézie s 15 %C

5-výmurovka vsádzacej steny MgO-C z tavenej magnézie s 10 %C

6-výmurovka odpichového otvoru

NAJMODERNEJŠIA KONŠTRUKCIA

Výhodypriaznivejšie rozloženie tlaku kovuodstránenie kritických miest (pätky)priaznivejšie prúdenie v taveninedlhšia životnosť

Nevýhodyvyššie nároky na konštrukčnú prípravuvyššie nároky na presnosť stavívvyššie nároky na kvalitu murárskych prác



ELEKTRICKÉ TAVIACE PECEELEK

TR

ICK

É P

EC

E

Odporové pece

s priamym ohrevom

s nepriamym ohrevomelektrotroskové pretavovanie

Oblúkové pece

s priamym pôsobením oblúka

s nepriamym pôsobenímoblúka

s kombinovanýmohrevom

Indukčné pece

NF so železným jadrom

RF bez železného jadra

plazmové

oblúkové vákuové

rudnotermické

vákuové téglikové pece

Elektrónové pece

Oblúkové pece

ELEKTRICKÁ OBLÚKOVÁ PEC

a) EOP s priamym ohrevom

b) EOP s nepriamym ohrevom

c) EOP s kombinovaným ohrevom (elektrotroskové pretavovanie)

ELEKTRICKÁ OBLÚKOVÁ PECCharakteristika a poslanie

• výroba 20 % svetovej produkcie väčšinou špeciálnych druhov ocelí• vysoký výkon, efektívnosť a čistota produktu• kapacita 200 t, intenzifikácia O2, premiešavanie inertným plynom

Delenie podľa príkonu:

•HP – High Power

•UHP– Ultra High Power

Delenie podľa zdroja napájania:

•DC – Direct current

(jednosmerné)

•AC – Alternating current

(striedavé)Vývoj sa uberá smerom k DC peciam:

nízka merná spotreba elektród

•elektrickej energie

•žiaruvzdorných materiálov

•menej zaťažujú životné prostredie

VÝROBA OCELE V EOPVsádzka

• triedený oceľový šrot zbavený hrdze ako zdroja H2

• železná huba 85 – 93% Fe, mäkké železo 0.01-0.15% C, oceliarenské surové železo• metalizované pelety >90% Fe• oxidačné prímesi (oxidické Fe rudy, okuje, aglomerát, pelety, plynný O2)• troskotvorné prísady (vápenec, vápno, kazivec, dolomit a pod.)• legovacie prísady• dezoxidačné a nauhličovacie prísady (ferozliatiny, koks, mleté elektródy...)

Technológia

1. medzitavbová oprava2. vsádzanie surovín3. obdobie natavovania

Spracovanie surovín s uhlíkom

4. oxidačné obdobie

5. redukčné obdobie

6. dohotovenie a odpich

1. medzitavbová oprava2. vsádzanie surovín3. obdobie natavovania

Spracovanie leg. surovín

5. redukčné obdobie

6. dohotovenie a odpich

4. oxidačné obdobie

VÝROBA OCELE V EOPNatavovanie musí byť čo najkratšie 1-3 hod. má zabezpečiť vznik ochrannej trosky čiastočnú oxidáciu Si, Al, Ti, Cr, Mn, C,

P skrátenie oxidačného obdobia po dosiahnutí požadovaného zloženia

kovu sa troska sťahuje

Oxidačné obdobiemá zabezpečiť max. zníženie obsahu fosforu max. zníženie obs. H2, N2 a

nekovových vmestkov ohrev na teplotu 1480-1520°C

2[P]+5(FeO)+4(CaO)(Ca4P2O5)+5Fe(l)

Redukčné obdobiemá zabezpečiť dezoxidáciu kovu odsírenie legovanie kontrolu teploty

(FeO)+C(s)Fe(l)+CO(g)

2(FeO)+[Si] 2Fe(l)+(SiO2)

(MnO)+C(s)[Mn]+CO(g)

2(MnO)+[Si] 2[Mn]+(SiO2)

[FeS]+(CaO)+[C](CaS)+Fe(l)+CO(g)

[MnS]+(CaO)+[C](CaS)+[Mn]+CO(g)

EOP - výmurovka

1.poklop z tvarovaných HA stavív 2.stena z MCr, príp. MA-spinelových stavív3.pôda z ubíjaných bázických hmôt (oceliarenský slinok)4.trvalá výmurovka dna MgO stavivá5.izolačná vrstva dna6.ubíjacia hmota troskového otvoru7.monolitický elektródový stred

Opotrebenie výmurovky:•„hot spot“•trosková čiara•elektródový stred•otvory pre elektródyMerná spotreba ŽVM 13 kg.tMerná spotreba ŽVM 13 kg.t-1-1

EOP (HP & UHP)

„„Najlepším žiaruvzdorným materiálom je voda.“Najlepším žiaruvzdorným materiálom je voda.“

Odlišnosť

•menšia hmotnosť výmurovky

•armatúra pre vodné chladenie

•MgO-C stavivá – tepelná vodivosť

Opotrebenie výmurovky:

•„hot spot“

•trosková čiara

•elektródový stred

•otvory pre elektródy

Merná spotreba ŽVM 5 kg.tMerná spotreba ŽVM 5 kg.t-1-1

EOP (HP & UHP)

1.MgO ubíjacia hmota

2.trvalá výmurovka nisteje

3.výduska pôdy pece

4.pätka nisteje pece

5.spodný odpichový otvor

6.bublacie kamene

7.elektródová stena „hot spot“

8.výmurovka vsádzacieho otvoru

9.výmurovka troskovej čiary

10.chladiaci systém

Prierez striedavou „AC“ trojfázovou pecouPrierez striedavou „AC“ trojfázovou pecou

EOP (HP & UHP)

Príklad výkresu „AC“ trojfázovej pecePríklad výkresu „AC“ trojfázovej pece

Vypracoval: p.Ilčin

EOP (HP & UHP)

1.MgO ubíjacia hmota

2.anódy

3.elektródová výduska pôdy pece

4.grafitové medzikružia

5.spodný odpichový otvor

Prierez jednosmernou „DC“pecouPrierez jednosmernou „DC“pecou

Prednosti

•jednoduchá konštrukcia

•jedna grafitová elektróda (katóda)

•vodivá elektródová výduska

(anóda)

•rýchla oprava vrhacími strojmi

EOP (HP & UHP)

Vypracoval: p.Ilčin

Príklad výkresu „DC“ trojfázovej pecePríklad výkresu „DC“ trojfázovej pece

Documents

VÝROBA OCELE