Relau keluli arka: peranti, prinsip operasi, kuasa, sistem kawalan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Relau arka keluli (EAF) ialah peranti yang memanaskan bahan melalui lenturan elektrik.

Perkakas industri bersaiz daripada unit kecil, kira-kira satu tan kuasa (digunakan dalam faundri untuk membuat produk besi tuang) hingga 400 unit setiap tan, digunakan untuk kitar semula keluli. Relau keluli arka, EAF, yang digunakan dalam makmal penyelidikan mungkin mempunyai kapasiti hanya beberapa puluh gram. Suhu peranti industri boleh mencapai 1800 °C (3272 °F), manakala pemasangan makmal melebihi 3000 °C (5432 °F).

Relau keluli arka (EAF) berbeza daripada relau aruhan kerana bahan yang dimuatkan secara langsung tertakluk kepada lenturan elektrik dan arus pada terminal melalui bahan yang dicas.

Pembinaan

Relau keluli arka digunakan untuk pengeluaran keluli dan terdiri daripada bekas refraktori. Terbahagi terutamanya kepada tiga bahagian:

• Cangkang, yang terdiri daripada dinding sisi dan keluli bawahmangkuk.
• Pallet yang diperbuat daripada bahan tahan api.
• Bumbung. Ia boleh dibuat dengan lapisan tahan panas atau disejukkan dengan air. Dan ia juga dibuat dalam bentuk bola atau kon terpenggal (bahagian kon). Bumbung juga menyokong delta refraktori di tengahnya yang melaluinya satu atau lebih elektrod grafit masuk.

Item individu

Perapian mungkin mempunyai bentuk hemisfera dan diperlukan dalam relau sipi untuk mengetuk bahagian bawah. Dalam bengkel moden, relau keluli arka - EAF 5 - sering dinaikkan di atas tingkat bawah supaya senduk dan periuk sanga boleh digerakkan dengan mudah di bawah kedua-dua hujungnya. Terpisah daripada struktur ialah sokongan elektrod dan sistem elektrik, serta platform condong di mana instrumen itu berdiri.

Alat unik

Relau arka peleburan keluli EAF 3 biasa dikuasakan oleh sumber tiga fasa dan oleh itu mempunyai tiga elektrod. Ia mempunyai bahagian bulat dan, sebagai peraturan, segmen dengan sambungan berulir, supaya apabila ia dipakai, elemen baharu boleh ditambah.

Arka terbentuk antara bahan bercas dan elektrod. Caj dipanaskan oleh arus yang melaluinya dan oleh tenaga terpancar yang dikeluarkan oleh gelombang. Suhu mencecah kira-kira 3000 °C (5000 °F), menyebabkan bahagian bawah elektrod bercahaya seperti lampu pijar apabila relau arka beroperasi.

Elemen dinaikkan dan diturunkan secara automatik oleh sistem kedudukan yang boleh menggunakan sebarang elektrikwinch, angkat atau silinder hidraulik. Peraturan ini mengekalkan arus yang kira-kira malar. Apakah penggunaan kuasa relau arka? Ia dikekalkan malar semasa cas lebur, walaupun sekerap mungkin bergerak di bawah elektrod semasa ia cair. Lengan tiang yang memegang elemen boleh sama ada membawa palang bas yang berat (yang boleh menjadi tiub tembaga berongga yang disejukkan dengan air yang membekalkan arus ke pengapit) atau "lengan panas" di mana keseluruhan bahagian atas membawa cas, meningkatkan kecekapan.

Jenis kedua boleh dibuat daripada keluli bersalut kuprum atau aluminium. Kabel besar yang disejukkan dengan air menyambungkan bas atau kurungan ke pengubah yang terletak di sebelah ketuhar. Alat yang serupa dipasang dalam simpanan dan disejukkan dengan air.

Ketik dan operasi lain

Relau arka keluli EAF 50 dibina pada platform condong supaya keluli cecair boleh dituangkan ke dalam bekas lain untuk pengangkutan. Operasi mencondongkan untuk memindahkan keluli cair dipanggil menoreh. Pada mulanya, semua bilik kebal pembuatan keluli pada relau arka mempunyai pelongsor pelepasan yang ditutup dengan refraktori, yang dihanyutkan apabila ia dicondongkan.

Tetapi selalunya peralatan moden mempunyai injap alir keluar bawah sipi (EBT) untuk mengurangkan penggabungan nitrogen dan sanga ke dalam keluli cecair. Ketuhar ini mempunyai bukaan yang mengalir secara menegak melalui perapian dan cangkerang dan berada di luar tengah dalam "muncung" berbentuk telur yang sempit. Dah terisipasir refraktori.

Tumbuhan moden mungkin mempunyai dua cangkerang dengan satu set elektrod yang dilalui di antara mereka. Bahagian pertama memanaskan sekerap, manakala satu lagi digunakan untuk mencairkan. Relau DC lain mempunyai susun atur yang serupa tetapi mempunyai elektrod untuk setiap sarung dan satu set elektronik.

Unsur oksigen

Relau AC biasanya mempunyai corak bintik panas dan sejuk di sepanjang perimeter perapian, terletak di antara elektrod. Dalam yang moden, pembakar bahan api oksi dipasang di dinding sisi. Ia digunakan untuk membekalkan tenaga kimia kepada zon tolak, yang menjadikan pemanasan keluli lebih seragam. Kuasa tambahan disediakan dengan membekalkan oksigen dan karbon ke relau. Dari segi sejarah, ini dilakukan dengan lembing (tiub berongga keluli lembut) di pintu sanga, kini kebanyakannya dilakukan dengan unit suntikan yang dipasang di dinding yang menggabungkan penunu bahan api oksi dan sistem bekalan udara ke dalam satu vesel.

Relau keluli bersaiz sederhana moden mempunyai pengubah berkadar kira-kira 60,000,000 volt-amp (60 MVA), dengan voltan sekunder 400 hingga 900 dan arus melebihi 44,000. Di kedai moden, seperti relau dijangka menghasilkan 80 tan metrik keluli cecair dalam masa kira-kira 50 minit daripada pemuatan sekerap sejuk ke penorehan.

Sebagai perbandingan, relau oksigen asas boleh mempunyai kapasiti 150-300 tan setiap kelompok atau "memanaskan" dan menjana haba selama 30-40 minit. Terdapat perbezaan besar dalam butiran reka bentuk dan operasi relau,bergantung pada produk akhir dan keadaan tempatan, serta penyelidikan berterusan untuk meningkatkan kecekapan loji.

Sekerap sahaja terbesar (dari segi berat paip dan rating pengubah) ialah peranti DC yang dieksport dari Jepun dengan berat paip 420 tan metrik dan disuap oleh lapan pengubah 32 MVA untuk jumlah kuasa 256 MBA.

Ia mengambil masa kira-kira 400 kilowatt-jam untuk menghasilkan satu tan keluli dalam relau arka elektrik, atau kira-kira 440 kWj setiap metrik. Tenaga minimum teori yang diperlukan untuk mencairkan keluli sekerap ialah 300 kWj (takat lebur 1520 °C / 2768 °F). Oleh itu, EAF 300 tan dengan kuasa 300 MVA akan memerlukan kira-kira 132 MWj tenaga, dan masa hidupkan adalah lebih kurang 37 minit.

Pengeluaran keluli menggunakan arka elektrik hanya berdaya maju dari segi ekonomi jika terdapat tenaga elektrik yang mencukupi dengan rangkaian yang dibangunkan dengan baik. Di banyak tempat kilang beroperasi pada waktu luar puncak apabila utiliti mempunyai kapasiti pengeluaran yang berlebihan dan harga per meter lebih rendah.

Operasi

Relau keluli arka menuang keluli ke dalam mesin senduk kecil. Besi buruk dihantar ke ceruk yang terletak di sebelah peleburan. Sekerap cenderung datang dalam dua jenis utama: sekerap (barangan putih, kereta dan barangan lain yang diperbuat daripada yang serupakeluli ringan) dan cair berat (papak dan rasuk besar), serta beberapa besi terkurang langsung (DRI) atau besi babi untuk keseimbangan kimia. Relau berasingan cair hampir 100% DRI.

Langkah seterusnya

Sekerap dimuatkan ke dalam baldi besar, dipanggil bakul, dengan pintu kerang untuk alasnya. Penjagaan mesti diambil untuk memastikan bahawa sekerap berada di dalam bakul untuk memastikan operasi relau yang baik. Cairan yang kuat diletakkan di atas dengan lapisan ringan serpihan pelindung, di atasnya terdapat bahagian lain. Kesemuanya mesti ada di dalam ketuhar selepas dimuatkan. Pada masa ini, bakul boleh bergerak ke dalam prapemanas sekerap, yang menggunakan gas panas yang tidak terpakai dari pelebur untuk memulihkan tenaga, meningkatkan kecekapan.

Limpahan

Kemudian bejana dibawa ke kedai peleburan, bumbung relau dibuka dan bahan dimasukkan ke dalamnya. Pemindahan adalah salah satu operasi yang paling berbahaya bagi pengendali. Banyak tenaga berpotensi dikeluarkan oleh banyak logam yang jatuh. Mana-mana bahan cecair dalam relau sering ditolak ke atas dan keluar oleh sisa pepejal dan gris. Debu pada logam menyala jika ketuhar panas, menyebabkan bebola api meletus.

Dalam sesetengah peranti cangkerang dua, sekerap dimuatkan ke dalam peranti kedua manakala yang pertama cair, dan dipanaskan oleh gas ekzos dari bahagian aktif. Operasi lain ialah: pemuatan berterusan dan bekerja dengan suhu pada tali pinggang penghantar, yang kemudiannya memunggah logam ke dalam relau itu sendiri. Peranti lain boleh bootbahan panas daripada operasi lain.

Voltan

Selepas dicas, bumbung bersandar pada relau dan lebur bermula. Elektrod diturunkan ke besi buruk, arka dibuat, dan kemudian ia ditetapkan supaya ia merebak di lapisan serbuk di bahagian atas peranti. Voltan rendah dipilih untuk operasi ini untuk melindungi bumbung dan dinding daripada haba yang berlebihan dan kerosakan arka.

Apabila elektrod telah mencapai cair berat di dasar relau dan gelombang dilindungi oleh crowbar, voltan boleh dinaikkan dan elektrod dinaikkan sedikit, memanjangkan dan meningkatkan kuasa untuk cair. Ini membolehkan kolam cair terbentuk dengan lebih cepat, mengurangkan masa paip.

Oksigen ditiup ke dalam besi buruk, membakar atau memotong keluli, dan haba kimia tambahan disediakan oleh penunu dinding. Kedua-dua proses mempercepatkan pencairan bahan. Muncung supersonik membolehkan pancutan oksigen menembusi sanga berbuih dan mencapai mandi cecair.

Pengoksidaan kekotoran

Bahagian penting dalam pembuatan keluli ialah pembentukan sanga yang terapung di permukaan keluli cair. Ia biasanya terdiri daripada oksida logam dan juga bertindak sebagai tempat mengumpul kekotoran teroksida, sebagai selimut haba (menghentikan kehilangan haba yang berlebihan) dan juga membantu mengurangkan hakisan lapisan refraktori.

Untuk relau dengan refraktori asas yang menghasilkan keluli karbon, pembentuk sanga biasa ialah kalsium oksida (CaO dalam bentuk terkalsinkapur) dan magnesium (MgO dalam bentuk dolomit dan magnesit.). Bahan ini sama ada dimuatkan dengan sekerap atau dihembus ke dalam relau semasa cair.

Satu lagi komponen penting ialah oksida besi, terbentuk apabila keluli dibakar dengan dimasukkan oksigen. Kemudian, apabila dipanaskan, karbon (dalam bentuk arang batu) disuntik ke dalam lapisan ini, bertindak balas dengan oksida besi untuk membentuk logam dan karbon monoksida. Ini mengakibatkan sanga berbuih, menghasilkan kecekapan haba yang lebih besar. Salutan menghalang kerosakan pada bumbung dan dinding sisi ketuhar daripada haba sinaran.

Pembakaran kekotoran

Setelah besi buruk cair sepenuhnya dan kolam rata dicapai, baldi lain boleh dimuatkan ke dalam relau. Selepas cas kedua cair sepenuhnya, operasi penapisan dijalankan untuk memeriksa dan membetulkan komposisi kimia keluli dan memanaskan leburan di atas takat bekunya sebagai persediaan untuk mengetuk. Lebih banyak pembentuk sanga diperkenalkan dan banyak oksigen memasuki tab mandi, membakar kekotoran seperti silikon, sulfur, fosforus, aluminium, mangan dan kalsium, dan mengeluarkan oksidanya ke dalam sanga.

Penyingkiran karbon berlaku selepas unsur-unsur ini terbakar terlebih dahulu, kerana ia lebih serupa dengan oksigen. Logam yang mempunyai pertalian yang lebih rendah daripada besi, seperti nikel dan kuprum, tidak boleh dikeluarkan melalui pengoksidaan dan hanya perlu dikawal melalui kimia. Ini, sebagai contoh, pengenalan besi terkurang langsung dan besi tuang yang dinyatakan sebelum ini.

Sanga berbuihberterusan sepanjang dan sering melimpahi ketuhar untuk melimpah dari pintu ke dalam lubang yang dimaksudkan. Pengukuran suhu dan pemilihan bahan kimia dijalankan menggunakan lembing automatik. Oksigen dan karbon boleh diukur secara mekanikal dengan kuar khas yang direndam dalam keluli.

Faedah Pengeluaran

Menggunakan sistem kawalan untuk relau arka peleburan keluli, adalah mungkin untuk menghasilkan keluli daripada 100% bahan mentah - besi buruk. Ini sangat mengurangkan tenaga yang diperlukan untuk menghasilkan bahan, berbanding pengeluaran utama daripada bijih.

Faedah lain ialah fleksibiliti: sementara relau letupan tidak boleh berubah dengan ketara dan boleh berjalan selama bertahun-tahun, yang ini boleh dimulakan dan ditutup dengan cepat. Ini membolehkan kilang keluli mengubah pengeluaran berdasarkan permintaan.

Relau keluli arka biasa ialah sumber keluli untuk kilang mini, yang boleh menghasilkan produk bar atau jalur. Peleburan mini boleh terletak agak dekat dengan pasaran keluli dan keperluan pengangkutan adalah kurang daripada loji bersepadu, yang biasanya terletak berhampiran pantai untuk akses penghantaran.

Peranti Relau Keluli Arka

Keratan rentas skematik ialah elektrod yang dinaikkan dan diturunkan oleh pemacu rak dan pinion. Permukaannya dilapisi dengan bata tahan api dan pelapisan bawah. Pintu membolehkan akses ke bahagian dalambahagian peranti. Badan ketuhar disandarkan pada lengan goyang supaya boleh dicondongkan untuk diketuk.