რკალის ფოლადის ღუმელი: მოწყობილობა, მუშაობის პრინციპი, სიმძლავრე, კონტროლის სისტემა

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ფოლადის რკალის ღუმელი (EAF) არის მოწყობილობა, რომელიც ათბობს მასალას ელექტრული გახვევით.

სამრეწველო მოწყობილობები ზომით მერყეობს მცირე ერთეულებიდან, დაახლოებით ერთი ტონა სიმძლავრით (გამოიყენება ქარხნებში თუჯის პროდუქტების დასამზადებლად) 400 ერთეულ ტონამდე, რომელიც გამოიყენება ფოლადის გადამუშავებისთვის. რკალის ფოლადის ღუმელები, EAF, რომლებიც გამოიყენება კვლევით ლაბორატორიებში, შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ რამდენიმე ათეული გრამი. სამრეწველო მოწყობილობების ტემპერატურამ შეიძლება მიაღწიოს 1800 °C (3272 °F), ხოლო ლაბორატორიული დანადგარები აღემატება 3000 °C (5432 °F).

რკალის ფოლადის ღუმელები (EAFs) განსხვავდება ინდუქციური ღუმელებისგან იმით, რომ ჩატვირთული მასალა უშუალოდ ექვემდებარება ელექტრო ღუნვას და დენი ტერმინალებზე გადის დამუხტულ მასალაში.

მშენებლობა

რკალის ფოლადის ღუმელი გამოიყენება ფოლადის წარმოებისთვის და შედგება ცეცხლგამძლე ჭურჭლისგან. ძირითადად იყოფა სამ ნაწილად:

• Shell, რომელიც შედგება გვერდითი კედლებისა და ქვედა ფოლადისგანთასები.
• პალიტა, რომელიც დამზადებულია ცეცხლგამძლე მასალისგან.
• სახურავი. ეს შეიძლება იყოს სითბოს მდგრადი საფარით ან წყლის გაგრილებით. და ის ასევე მზადდება ბურთის ან შეკვეცილი კონუსის სახით (კონუსური განყოფილება). სახურავი ასევე მხარს უჭერს ცეცხლგამძლე დელტას მის ცენტრში, რომლის მეშვეობითაც ერთი ან მეტი გრაფიტის ელექტროდი შედის.

ინდივიდუალური ნივთები

კერას შესაძლოა ჰქონდეს ნახევარსფერული ფორმა და საჭიროა ექსცენტრიულ ღუმელში ძირის დასაკრავად. თანამედროვე სახელოსნოებში, რკალის ფოლადის ღუმელი - EAF 5 - ხშირად ამაღლებულია პირველ სართულზე ისე, რომ კუბები და წიდის ქოთნები ადვილად მოძრაობენ ორივე ბოლოში. სტრუქტურისგან განცალკევებულია ელექტროდის საყრდენი და ელექტრული სისტემა, ასევე დახრილი პლატფორმა, რომელზეც ინსტრუმენტი დგას.

უნიკალური ინსტრუმენტი

ტიპიური EAF 3 ფოლადის დნობის რკალის ღუმელი იკვებება სამფაზიანი წყაროდან და, შესაბამისად, აქვს სამი ელექტროდი. მათ აქვთ მრგვალი განყოფილება და, როგორც წესი, სეგმენტები ხრახნიანი შეერთებით, რათა მათი ტარებისას დაემატოს ახალი ელემენტები.

რკალი წარმოიქმნება დამუხტულ მასალასა და ელექტროდს შორის. მუხტი თბება როგორც მასში გამავალი დენით, ასევე ტალღის მიერ გამოსხივებული ენერგიით. ტემპერატურა აღწევს დაახლოებით 3000 °C (5000 °F), რის გამოც ელექტროდების ქვედა მონაკვეთები ინკანდესენტური ნათურებივით ანათებენ, როდესაც რკალის ღუმელი მუშაობს.

ელემენტები ავტომატურად მაღლდება და იკლებს პოზიციონირების სისტემით, რომელსაც შეუძლია გამოიყენოს ნებისმიერი ელექტროვინჩი, ამწეები ან ჰიდრავლიკური ცილინდრები. რეგულაცია ინარჩუნებს დაახლოებით მუდმივ დენს. რა არის ენერგიის მოხმარება რკალის ღუმელში? ის მუდმივია მუხტის დნობის დროს, მიუხედავად იმისა, რომ ჯართი შეიძლება გადავიდეს ელექტროდების ქვეშ დნობისას. ანძის სამაჯურებს, რომლებსაც ელემენტი უჭირავთ, შეუძლიათ ატარონ მძიმე საბარგულები (რომლებიც შეიძლება იყოს წყლით გაგრილებული ღრუ სპილენძის მილები, რომლებიც ამარაგებენ დენს სამაგრებს) ან „ცხელი ყუთები“, სადაც მთლიანი ზედა ატარებს მუხტს, რაც ზრდის ეფექტურობას.

ეს უკანასკნელი ტიპი შეიძლება დამზადდეს სპილენძის მოოქროვილი ფოლადისგან ან ალუმინისგან. დიდი წყლის გაგრილებული კაბელები აკავშირებს ავტობუსებს ან სამაგრებს ღუმელის გვერდით მდებარე ტრანსფორმატორთან. ანალოგიური ხელსაწყო დამონტაჟებულია საწყობში და გაცივებულია წყლით.

შეხება და სხვა ოპერაციები

EAF 50 ფოლადის რკალის ღუმელი აგებულია დახრილ პლატფორმაზე, რათა თხევადი ფოლადი გადაიტანოს სხვა კონტეინერში ტრანსპორტირებისთვის. დახრის ოპერაციას გამდნარი ფოლადის გადასატანად ეწოდება ჩამოსასხმელი. თავდაპირველად, რკალის ღუმელის ყველა ფოლადის სარდაფს ჰქონდა გამონადენი ღუმელი დაფარული ცეცხლგამძლეობით, რომელიც ირეცხებოდა დახრისას.

მაგრამ ხშირად თანამედროვე აღჭურვილობას აქვს ექსცენტრიული ქვედა გამომავალი სარქველი (EBT), რათა შეამციროს აზოტისა და წიდის შეყვანა თხევად ფოლადში. ამ ღუმელებს აქვთ ხვრელი, რომელიც ვერტიკალურად გადის კერასა და ნაჭუჭში და არის ცენტრიდან გამოსული ვიწრო კვერცხის ფორმის "შხეფში". ის შევსებულიაცეცხლგამძლე ქვიშა.

თანამედროვე მცენარეებს შეიძლება ჰქონდეთ ორი ჭურვი ელექტროდების ერთი კომპლექტით, რომლებიც გადადის მათ შორის. პირველი ნაწილი აცხელებს ჯართს, ხოლო მეორე გამოიყენება დნობისთვის. სხვა DC ღუმელებს აქვთ მსგავსი განლაგება, მაგრამ აქვთ ელექტროდები თითოეული გარსისთვის და ელექტრონიკის ერთი ნაკრები.

ჟანგბადის ელემენტები

AC ღუმელებს ჩვეულებრივ აქვთ ცხელი და ცივი ლაქების ნიმუში კერის პერიმეტრის გასწვრივ, რომელიც მდებარეობს ელექტროდებს შორის. თანამედროვეებში, გვერდითი კედელში დამონტაჟებულია ჟანგბადის საწვავის სანთურები. ისინი გამოიყენება მინუს ზონებში ქიმიური ენერგიის მიწოდებისთვის, რაც ფოლადის გათბობას უფრო ერთგვაროვანს ხდის. დამატებითი სიმძლავრე უზრუნველყოფილია ღუმელში ჟანგბადის და ნახშირბადის მიწოდებით. ისტორიულად ეს კეთდებოდა შუბებით (რბილი ფოლადის ღრუ მილები) წიდის კარებში, ახლა ეს ძირითადად კეთდება კედელზე დამონტაჟებული საინექციო ბლოკებით, რომლებიც აერთიანებს ჟანგბადის საწვავის სანთლებს და ჰაერის მიწოდების სისტემებს ერთ ჭურჭელში.

თანამედროვე საშუალო ზომის ფოლადის ღუმელს აქვს ტრანსფორმატორი, რომლის სიმძლავრეა დაახლოებით 60,000,000 ვოლტ-ამპერი (60 MVA), მეორადი ძაბვით 400-დან 900-მდე და დენით 44,000-ზე მეტი. თანამედროვე მაღაზიაში, ასეთი მოსალოდნელია, რომ ღუმელი გამოიმუშავებს 80 ტონა თხევად ფოლადს დაახლოებით 50 წუთში ცივი ჯართის დატვირთვიდან ჩამოსხმამდე.

შედარებისთვის, ძირითადი ჟანგბადის ღუმელები შეიძლება იყოს 150-300 ტონა თითო პარტიაში ან "გახურდეს" და გამოიმუშაოს სითბო 30-40 წუთის განმავლობაში. ღუმელის დიზაინისა და მუშაობის დეტალებში უზარმაზარი განსხვავებებია,დამოკიდებულია საბოლოო პროდუქტზე და ადგილობრივ პირობებზე, ასევე მიმდინარე კვლევებზე მცენარის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.

მხოლოდ ყველაზე დიდი ჯართი (ონკანის წონისა და ტრანსფორმატორის რეიტინგის მიხედვით) არის DC მოწყობილობა, რომელიც ექსპორტირებულია იაპონიიდან, ონკანის მასით 420 მეტრულ ტონას და იკვებება რვა 32 MVA ტრანსფორმატორით, საერთო სიმძლავრით 256 MBA.

ელექტრორკალის ღუმელში ერთი ტონა ფოლადის წარმოებას დაახლოებით 400 კილოვატ-საათი სჭირდება, ანუ დაახლოებით 440 კვტ/სთ მეტრზე. ჯართის დნობისთვის საჭირო თეორიული მინიმალური ენერგია არის 300 კვტ/სთ (დნობის წერტილი 1520 °C / 2768 °F). აქედან გამომდინარე, 300 ტონიანი EAF სიმძლავრით 300 MVA დასჭირდება დაახლოებით 132 MWh ენერგია, ხოლო ჩართვის დრო არის დაახლოებით 37 წუთი.

ელექტრული რკალის გამოყენებით ფოლადის წარმოება მხოლოდ ეკონომიკურად მომგებიანია, თუ საკმარისი ელექტროენერგიაა კარგად განვითარებული ქსელით. ბევრგან ქარხნები მუშაობენ არაპიკის დროს, როდესაც კომუნალურ კომპანიებს აქვთ ჭარბი საწარმოო სიმძლავრე და მეტრის ფასი დაბალია.

ოპერაცია

რკალის ფოლადის ღუმელი ასხამს ფოლადს პატარა ჩასმის მანქანაში. ლითონის ჯართის მიწოდება ხდება დნობის გვერდით მდებარე ჭრილში. ჯართი, როგორც წესი, მოდის ორ ძირითად სახეობაში: ჯართი (თეთრი საქონელი, მანქანები და მსგავსი ნივთებიმსუბუქი ფოლადი) და მძიმე დნობა (დიდი ფილები და სხივები), ასევე ზოგიერთი პირდაპირი შემცირებული რკინა (DRI) ან ღორის რკინა ქიმიური ბალანსისთვის. ცალკეული ღუმელები დნება თითქმის 100% DRI.

შემდეგი ნაბიჯი

ჯართი იტვირთება დიდ თაიგულებში, რომელსაც ეწოდება კალათები, ძირის კარებით. ღუმელის კარგი მუშაობის უზრუნველსაყოფად საჭიროა ზრუნვა, რომ ჯართი იყოს კალათაში. ზემოდან იდება ძლიერი დნობა დამცავი ნაჭრის მსუბუქი ფენით, რომლის თავზე მეორე ნაწილი დევს. ყველა მათგანი უნდა იყოს ღუმელში ჩატვირთვის შემდეგ. ამ დროს, კალათა შეიძლება გადავიდეს ჯართის გამათბობელში, რომელიც იყენებს დნობის ცხელ, გამონაბოლქვი გაზებს ენერგიის აღსადგენად, ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.

გადასვლა

შემდეგ ჭურჭელი მიჰყავთ დნობის მაღაზიაში, ღუმელის სახურავი იხსნება და მასში იტვირთება მასალა. გადარიცხვა ერთ-ერთი ყველაზე საშიში ოპერაციაა ოპერატორებისთვის. დიდი პოტენციური ენერგია გამოიყოფა ტონობით ჩამოვარდნილი ლითონისგან. ღუმელში არსებული ნებისმიერი თხევადი ნივთიერება ხშირად მაღლა და გარეთ გამოდის მყარი ჯართი და ცხიმი. მეტალზე მტვერი აალდება, თუ ღუმელი ცხელია, რაც იწვევს ცეცხლოვანი ბურთის ამოფრქვევას.

ზოგ ორმაგი გარსიან მოწყობილობებში ჯართი იტვირთება მეორეში, სანამ პირველი დნება და წინასწარ თბება აქტიური ნაწილის გამონაბოლქვი გაზით. სხვა ოპერაციებია: უწყვეტი ჩატვირთვა და ტემპერატურაზე მუშაობა კონვეიერზე, რომელიც შემდეგ ატვირთავს ლითონს თავად ღუმელში. სხვა მოწყობილობებს შეუძლიათ ჩატვირთვაცხელი ნივთიერება სხვა ოპერაციებიდან.

ძაბვა

დატენვის შემდეგ სახურავი ღუმელზე იხრება და იწყება დნობა. ელექტროდები იშლება ლითონის ჯართზე, იქმნება რკალი, შემდეგ კი დგანან ისე, რომ გავრცელდეს მოწყობილობის ზემოდან ნამსხვრევის ფენაში. ამ ოპერაციისთვის შერჩეულია დაბალი ძაბვები, რათა დაიცვას სახურავი და კედლები ზედმეტი სიცხისა და რკალის დაზიანებისგან.

როდესაც ელექტროდები მიაღწევენ მძიმე დნობას ღუმელის ძირში და ტალღები დაიფარება ღრმულით, ძაბვა შეიძლება გაიზარდოს და ელექტროდები ოდნავ ამაღლდეს, გახანგრძლივდეს და გაზარდოს დნობის სიმძლავრე. ეს საშუალებას აძლევს გამდნარ აუზს უფრო სწრაფად ჩამოყალიბდეს, რაც ამცირებს ჩამოსხმის დროს.

ჟანგბადი იფეთქება ლითონის ჯართში, იწვება ან ჭრის ფოლადს და დამატებით ქიმიურ სითბოს უზრუნველყოფენ კედლის სანთურები. ორივე პროცესი აჩქარებს ნივთიერების დნობას. ზებგერითი საქშენები საშუალებას აძლევს ჟანგბადის ჭავლებს შეაღწიონ ქაფიან წიდაში და მიაღწიონ თხევად აბაზანას.

მინარევების დაჟანგვა

ფოლადის დამზადების მნიშვნელოვანი ნაწილია წიდის წარმოქმნა, რომელიც ცურავს გამდნარი ფოლადის ზედაპირზე. ის ჩვეულებრივ შედგება ლითონის ოქსიდებისგან და ასევე მოქმედებს როგორც დაჟანგული მინარევების შეგროვების ადგილი, როგორც თერმული საფარი (აჩერებს სითბოს გადაჭარბებულ დაკარგვას) და ასევე ხელს უწყობს ცეცხლგამძლე საფარის ეროზიის შემცირებას.

ძირითადი ცეცხლგამძლე ღუმელისთვის, რომელიც აწარმოებს ნახშირბადოვან ფოლადს, ჩვეულებრივი წიდა არის კალციუმის ოქსიდი (CaO კალცინირებული სახითცაცხვი) და მაგნიუმი (MgO დოლომიტისა და მაგნეზიტის სახით.). ეს ნივთიერებები ან იტვირთება ჯართით, ან იფეთქება ღუმელში დნობის დროს.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი კომპონენტია რკინის ოქსიდი, რომელიც წარმოიქმნება ფოლადის წვის დროს შეყვანილი ჟანგბადით. მოგვიანებით, როდესაც გაცხელდება, ნახშირბადი (ნახშირის სახით) შეჰყავთ ამ ფენაში, რომელიც რეაგირებს რკინის ოქსიდთან და წარმოიქმნება ლითონისა და ნახშირბადის მონოქსიდი. ეს იწვევს წიდის ქაფს, რაც იწვევს უფრო მეტ თერმული ეფექტურობას. საფარი ხელს უშლის ღუმელის სახურავისა და გვერდითი კედლების დაზიანებას გასხივოსნებული სიცხისგან.

მინარევების წვა

როდესაც ლითონის ჯართი მთლიანად დნება და ბრტყელ აუზს მიაღწევს, ღუმელში შეიძლება ჩაიტვირთოს კიდევ ერთი ვედრო. მას შემდეგ, რაც მეორე მუხტი მთლიანად დნება, ტარდება გადამუშავების ოპერაციები ფოლადის ქიმიური შემადგენლობის შესამოწმებლად და გამოსასწორებლად და დნობის გადახურების მიზნით გაყინვის წერტილის ზემოთ, ჩამოსასხმელად მოსამზადებლად. შემოდის უფრო მეტი წიდა წარმომქმნელი და ბევრი ჟანგბადი შედის აბანოში, წვავს მინარევებს, როგორიცაა სილიციუმი, გოგირდი, ფოსფორი, ალუმინი, მანგანუმი და კალციუმი და შლის მათ ოქსიდებს წიდაში.

ნახშირბადის მოცილება ხდება ამ ელემენტების პირველი დამწვრობის შემდეგ, რადგან ისინი უფრო ჰგავს ჟანგბადს. ლითონები, რომლებსაც აქვთ რკინაზე დაბალი მიდრეკილება, როგორიცაა ნიკელი და სპილენძი, არ შეიძლება ამოღებულ იქნეს დაჟანგვის გზით და უნდა კონტროლდებოდეს მხოლოდ ქიმიის საშუალებით. ეს არის, მაგალითად, ადრე ნახსენები პირდაპირი შემცირებული რკინისა და თუჯის შემოღება.

ქაფიანი წიდაშენარჩუნებულია მთელს მანძილზე და ხშირად ავსებს ღუმელს, რათა კარიდან ჩაედინება დანიშნულ ორმოში. ტემპერატურის გაზომვა და ქიმიური შერჩევა ხორციელდება ავტომატური შუბების გამოყენებით. ჟანგბადი და ნახშირბადი შეიძლება გაიზომოს მექანიკურად სპეციალური ზონდებით, რომლებიც ჩაეფლო ფოლადში.

წარმოების სარგებელი

ფოლადის დნობის რკალის ღუმელების კონტროლის სისტემის გამოყენებით შესაძლებელია ფოლადის წარმოება 100% ნედლეულისგან - ლითონის ჯართი. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს ნივთიერების წარმოებისთვის საჭირო ენერგიას, მადნებიდან პირველად წარმოებასთან შედარებით.

კიდევ ერთი უპირატესობა არის მოქნილობა: მიუხედავად იმისა, რომ აფეთქების ღუმელი არ შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს და შეიძლება წლების განმავლობაში მუშაობდეს, ეს შეიძლება სწრაფად დაიწყოს და დაიხუროს. ეს საშუალებას აძლევს ფოლადის ქარხანას შეცვალოს წარმოება მოთხოვნიდან გამომდინარე.

ტიპიური რკალის ფოლადის ღუმელი არის ფოლადის წყარო მინი წისქვილისთვის, რომელსაც შეუძლია აწარმოოს ბარის ან ზოლის პროდუქტი. მინი-დნობის ქარხნები შეიძლება განთავსდეს შედარებით ახლოს ფოლადის ბაზრებზე და ტრანსპორტის მოთხოვნები უფრო ნაკლებია, ვიდრე ინტეგრირებული ქარხანა, რომელიც, როგორც წესი, მდებარეობს ნაპირთან ახლოს გადაზიდვისთვის.

რკალის ფოლადის ღუმელის მოწყობილობა

სქემური განივი განყოფილება არის ელექტროდი, რომელიც ამაღლებულია და ქვევით დგას თაროს და პინიონის ამძრავით. ზედაპირი მოპირკეთებულია ცეცხლგამძლე აგურით და ქვედა მოპირკეთებით. კარი ინტერიერში შესვლის საშუალებას იძლევამოწყობილობის ნაწილები. ღუმელის კორპუსი ეყრდნობა საქანელების მკლავებს ისე, რომ დახრილი იყოს დაჭერისთვის.