Elaborarea otelului in convertizorPrivire generala asupra elaborarii otelului in oxidant gazosPrimul procedeu de obtinere a otelului in stare lichida a fost procedeul de afinare a fontei lichide (folosindu-se ca oxidant oxigenul din aer) in convertizor, procedeu inventat de H.Bessemer, in anul 1856. Avand captuseala acida, convertizorul Bessemer nu permitea afinarea fontei cu continut mare de fosfor si sulf, S.G.Thomas a inlocui captuseala acida a converizorului cu captuseala bazica. Convertizoarele nu se incalzesc din exerior; caldura necesara pentru cresterea temperaturii de la 1200-1250C, cat are fonta lichida, la 1600-1650C, cat este necesar pentru otelul lichid, este propusa de reactiile exoterme de oxidare a elementelor insotitoare (Si, Mn, P, C). Fonta trebuie sa aibe deci o anumita compozitie. Astfel, fonta destinata convertizoarelor acide trebuie sa contina circa 1,6% Si(P si S sub 0,06%), iar fonta pentru convertizorul basic, 1,6-2,2% P (Si sub 0,8%). Necesitatea unei anumite compozitii a fontei mai provine si din faptul ca aerul folosit pantru afinare contine mult azot (79%), care trecand prin baia metalica lichida, se incalzeste si paraseste convertizorul, ducand cu el o mare cantitate de caldura fizica. In afara de acesta, in procesul de afinare, carbonul se oxideaza la forma CO, sub care paraseste baia metalica. Deasupra baii metalice, oxidul de carbon nu poate arde, deoarece in spatial de deasupra baii este numai azot; arderea oxidului de carbon se produce la iesirea din convertizor, in atmosfera, iar caldura rezultata din arderea acestuia se pierde. Ideea folosirii gazului in locul aerului a fost patentata tot de H.Bessemer, darn u a putut fi aplicata indusctial, deoarece producerea oxigenului in ecea perioada era foarte costisitoare. De asemenea, s-au mai inventat si alte procedee de afinare a fontei cu oxygen (procedeul Kaldo si Oberhausen) In ultimii zece ani, s-au preconizat si alte procedee de afinare a fontei cu oxygen, ca , de exemplu, afinare prin pulverizare.

Elaborarea otelului in convertizor L.D Constructia convertizorului L.D Convertizorul L.D este un recipient din tabla groasa de otel 1, caprusit in interior cu material refractar basic. El este sustinut de un inel din otel 2. Intre inel si manta se lasa un spatiu liber de circa 100mm, pentru ca inelul san u se incalzesca . Pe inel sunt fixate rigid doua fusuri 4, diametral opuse, care patrund in doua lagare de rastogolire 3 dispuse in stalpii de sustinere ai convertizorului. Converizorul poate fii basculat in jurul axei fusurilor cu un unghi de 360; de obicei insa, el se inclina cu 10-90 spre platforma de incarcare si cu 90-100 spre platforma de lucru, pozitie in care se evacueaza otelul. Bascularea convertizorului se realizeaza cu ajutorul a doua motoare de current continuu 7. Pentru ca bascularea sa se faca lin, miscare se transmite prin reductorul5 si

prin reductorul melc-roata melcata 6. Pentru oprirea convertizorului in orice pozitie, acest mecanism este prevazut cu dispozitiv de franare. Pozitia de motare a inelului de sustinere trebuie aleasa astfel, incatconvertizorul sa revina in pozitie verticala, atunci cand dintr-un motiv oarecare nu se mai poate actiona asupra basccularii convertizorului.Oxigenul se sulfa in convertizor deasupra baii de fonta lichida printr-un dispozitiv numit lance.

Convertizor L.D

Profilul convertizorului L.D Convertizorul are un profil interior format dintr-o zona cilindrica, terminate la partea inferioara cu o calota sferica, iar la partea superioara cu un trunchi de con drept. Mantaua metalica 1, din tabla de otel cu grosimea de 50-60mm, este executata prin

nituire sau sudare, in partea de jos avand o portiune detasabila 6, pentru usurarea executarii zidariei si a reparatiilor mari. Captuseala interioara a peretilor este formata din mai multe straturi: un strat izolator din placi de azbest de reziztenta 2 din caramizi de magnezita, un strat intermediary 3 din dolomite granulate avand ca liant gudronul deshidratat executat prin stampare si un strat de uzura 4 din blocuri dolomitice, grosimea totala este de 750940mm. In partea superioara, convertizorul este prevazut cu orificiul 5 cu diametrul de circa 200mm pentru evacuarea otelului si a zgurei, acesat basculandu-se la circa 90 INSTALATII DE INCARCARE Masina pentru incarcarea fierului vechi Incarcatura metalica pentru elaborarea otelului in convertizorul L.D consta din fonta lichida si fier vechi. Materialele metalice solide se incarca cu o masina de incarcare speciala, constand dintr-o platforma 1 care ruleaza pe sine in spatele convertizorului. Pe platforma sunt montate articulate ramele basculante 2 pe care se gasesc trocile cu fier vechi 3. Pe platforma sub fiecare troaca, este prevazuta o deschizatura prin care patrunde tija macanismului de basculare, care se afla montat sub platforma de incarcare a convertizorului. Pentru basculare, se adduce masina de incarcare cu deschiderea din platforma deasupra mecanismului de basculare, se blocheaza in acesata pozitie dupa care, prin apropierea tijei 4, acesata loveste in boltul 5 si obiga rama articulara 2 impreuna cu troaca sa se basculeze. Mecanismul de basculare se compune din motorul electric 6, care transmite micsorarea reductorului 7, pe al carui arbore de iesire este montata roata dintata 8, care angreneaza cu cremaliera montata pe tija 4. Prin rotatia intr-un sens sau altul a rotii dintate, tija urca sau coboara.

Masina de incarcat fier vechi in convertizor L.D

Instalatii pentru incarcarea materialelor de adaos In afara de fonta si fier vechi, in convertizor se mai incarca si materiale pentru formarea zgurei, pregatite si transportate in instalatii speciale (silozuri, palnii-cantar, benzi transportoate) montate pe o platforma plasata deasupra platformei convertizoarelor. In mod obisnuit se foloseste cate un siloz pentru fiecare material. Palniile-cantar sunt prevazute cu instalatii electronice de cantarire care asigura dozarea precisa a materialelor. Lancea pentru suflarea oxigenului in convertizor Lancea este construita dintr-o teava de otel cu pereti dubli, prin care circula apa de racire. Lancea este imbracata la exterior cu tuburi din material refractar. Lungimea lancei este 7-14m. Lancea poate fi coborata si ridicata cu un system de scripeti cu lanturi si cabluri, astfel incat sa poate fi plasata cu capul inferior pana la o distanta de oglinda baii de 150-200mm sau scoasa complet din convertizor cand acesta se basculeaza. Capatul din convertizor este terminat cu o duza numita capul lancii. Acesta are rolul de a imprima jetului de oxygen viteza, forma si directie, trebuin sa asigure debitul de oxigen necesar desfasurarii proceselor. Intrucat capetele de lance se distrug foarte repede, datorita racirii defectuase, s-au experimentat diferite tipuri de capete de lanci: cu duza cilindrica, cu duza Laval, cu duza elicoidala, cu mai multe duze e.t.c.

Schema instalatiei de incarcare cu materiale de adios a convertizoarelor: 1-silozuri; 2-extractor; 3-palnii-cantar;4-extractor;5-jgheburi

Capete de lance: a-cu un singur ajutaj; b-cu cinci ajutaje; c-cu racire centrala 1-lance; 2-capat de lance; 3-garnituri de plumb Capetele de lance cu mai multe ajutaje prezinta avantajul mariri debitului de oxygen, cu mentinerea aceleasi presiuni de suflare pe un ajutaj. In aceste conditii, lancea are diameter variind intre 240 si 300mm. Desi lucreaza in conditii foarte grele: coroziunea chimica si mecanica. Temperature inalta, capul de lance trebuie sa-si pastreze sectiunile de iesire a oxigenului si integritatea. Capul de lance se fixeaza de teava de otel prin sudare.Datorita coeficientilor de dilatare diferiti ai acestora la locul de sudare apar tensiuni mari, care pot determina modificari formei ajutajelor.Aceste deficiente sunt ameliorate prin montarea unor piese de compensatie, care preiau eforturile datorate tensiunilor.Durabilitatea lancilor ajunge uneori pana la 1000de sarje.

Elaborarea otelului prin pulverizare Convertizorul cu oxigen a creat posibilitatea elaborarii otelului in timp scurt, insa, procedeul de lucru fiind discontinuu, convertizorul nu poate functiona ca agregat complet automatizat. Agregatul folosit este un reactor cilindric, in care fonta lichida este pulverizata cu ajutorul unui jet de oxigen. Oxigenul care serveste pentru pulverizare produce si oxidarea elementelor insotitoare din fonta. Pentru usurarea separarii produselor de reactie (MnO, SiO2, P2O5), odata cu oxigenul si fonta, in reactor se introduce si pulbere de var care contribuie la formarea unei zgure bazice. Caldura degajata din reactiile de oxidare a elementelor si din oxidarea de carbon la bioxid de carbon face ca temperatura in reactor sa fie de circa2100C, ceea ce contribuie la formarea rapida a zgurei prin dizolvarea varului. Produsul metallic si zgura se colecteaza in partea de jos a reactorului separandu-se in doua straturi, astfel incat, dupa formarea primei cantitatii de zgura, picaturile metalice trec printr-un strat de zgura, favorizandu-se astfel desulfurarea si defosforarea suplimentara. Pentru reglarea temperaturii in reactor se introduce fier vechi, in aceleasi proportii ca la convertizorul L.D.

Reactorul pentru elaborarea otelului prin pulverizare 1-camera de reactie,2-oala intermediara,3-alimentarea cu pulbere de var,4-suflarea oxigenului,5-racitor cu apa,6-orificiu de evacuare a gazelor,7-orificu de evacuare a zgurei,8-orificiu de evacuare a otelului.

Elaborarea otelului in cuptorul electric cu arc In otelarii se folosesc cuptoare electrice cu arc direct, care functioneaza cu current trifazat, cu capacitate intre 300 si 400 t. Cuptorul electric cu arc Cuptorul electric cu arc pentru elaborarea otelului foloseste current alternative trifazat, arcul electric formandu-se intre cei trei electrozi, prin incarcatura metalica, de aceea se numeste cu arc cu incarcatura metalica. Cuptorul este format din corpul cuptorului 1, bolta2, dispozitivul de basculare8. Corpul cuptorului, de forma cilindrica, inchis la partea de jos sub forma de calota sferica sau trunchi de con, este construit dintr-o manta din tabla groasa, captusita in interior cu material refractar basic sau acid. Pentru reducerea pierderilir de caldura, intre mantaua matalica si zidaria refractara se intercaleaza un strat isolator format din azbest si caramizi de samota poroasa. In corpul cuptorului sunt prevazute doua orificii: orificiul de evacuare a otelului, prevazut cu un jgheab4 si usa de lucru5. Corpul cuptorului este fixat pe o sanie 3, cu ajutorul careia se poate bascula spre orificiul de evacuare a otelului cu pana la 45. Pentru ca bascularea sa se faca lin, es foloseste un dispozitiv electrohidrauluic. La partea de sus, corpul cuptorului este inchis cu o bolta detasabila, zidita din caramida de silica , care se sprijita de mantaua metalica prin intermediul unui inel. In bolta sunt prevazute trei orificii, dispuse in varfurile unui triunghi echilateral. Prin orificiile din bolta trec cei trei electrozi 6. Electrozii sunt sustinuti cu ajutorul unor inele 7 din cupru racite cu apa.

Cuptorul electric cu arc

Elaborarea otelului in cuptoare elecrice cu inductie Cuptorul cu inductie folosit pentru elaborarea otelului este de tipul cuptoarelor fara miez de fier, care functioneaza cu current de fregventa inalta, fiind numite si cuptoare cu inalta fregventa. Constructia cuptorului cu inductie Cuptorul cu inductie este format dintr-un creuzet1 1, care se construieste de obicei din matariale refractare acide, deoarece trebuie sa aibe rezistenta buna la soc termic, si o spirala din teava de cupru 2, care inconjoara creuzetul. Spiralade cupru formeaza inductorul cuptorului, iar incarcatura metalica formeaza indusul. Prin interiorul tevii de cupru circula apa de racire. Curentul electric care circula in inductor produce in incarcatura metalica un current Indus, a carui intensitate este: Ii = k n I in care: k este o constanta care depinde de raportul dintre inaltimea si diamentrul inductorului n numarl de spire al inductorului I intensitatea curentului din inductor Cantitatea de caldura produsa in indus este egala cu: Q = R I2i t cos [W] in care: R este rezistenta electrica a incarcaturi cos defazajul t- timp De unde: Q = k2 k1 n2 I2 t cos pf

Cuptorul electric cu inductie

Deci cantitatea de caldura produsa depinde mai mult de numarul de spire decat de fregventa curentului. De aceea, pentru a se putea pune un numar cat mai mare de spire pe inaltimea creuzetului, teava de cupru nu se executa rotunda, ci aplatizata; de asemenea, este posibil sa se lucreze si cu fregvente mai mici. Cantitatea de caldura produsa in indus mareste temperature acestuia pana deasupra temperaturii de topire, deci serveste pentru topirea incarcaturii.