فولاد سازی به روش کنورتور ال دی+پاورپوینت

مقدمه:توضیحات کلی در مورد کنورتور ها
کنورتور با دمنده ی جانبی در بعضی از صنایع ریخته گری جهان در تولید فولاد استفاده می شود. قسمت عمده ی شارژ چدن مذاب است که از طریق دمیدن هوا از میان آن چدن را به فولاد تبدیل میکند.اقتصادی ترین روش تولید فولاد در این کوره ها استفاده از چدن مذاب تولیدی در کوره های کوپل است. روش کار این کوره بدین صورت است که پس از شارژ چدن به داخل کنورتور، هوا یا اکشیژن را به داخل مذاب می دمند.

علل توسعه این روش ها
به علت بالا بودن مقادیر ازت، اکسیژن و فسفر در فولادسازی به روش توماس ( فسفرزدایی قبل از کربن زدایی)
نامناسب بودن بیلان گرما در روش های دمش هوا (وجود ازت در هوای دمش و تلف کردن گرمای کنورتور توماس یا بسمر)
گرانی آهن خام در کوره زیمنس – مارتین و بالا بودن قیمت فولاد تولیدی به علت زیادی زمان و مصرف بالای سوخت

تاریخچه
در ابتدا دمش اکسیژن در کنورتور توماس کلاً با شکست مواجه شد (چون کف کنورتور به ضخامت 80سانتیمتر تنها تحمل یکبار شارژ را داشت)
بعد از جنگ جهانی دانشمندان  به این نتیجه رسیدند که مخلوطی از اکسیژن و بخار آب به کنورتور دمیده شود
آزمایشهای دمش اکسیژن از بالا توسط پرفسور دورر در برلین و کارخانه شوراتس در آخن عملی می شد که در نهایت محققی به نام برآزرت برای کارخانه شوراتس اختراع دمیدن اکسیژن به مذاب را به ثبت رساند
از سال 1949 آزمایشها در دو جهت مختلف (یکی بر روی آهن خام فسفردار و دیگری بر روی آهن خام کم فسفر) پیش می رفتند
آزمایشها روی آهن خام کم فسفر در لینج و بعدها دوناویچ به توسعه صنعتی طریقه معروف به ال – دی ختم شد
آزمایشها روی آهن خام فسفردار با مشکلات زیادی روبرو شد ولی برای اولین بار کالینگ در سوئد در سطح صنعتی توسعه یافت. پس از کالینگ مهندسین کارخانه ابرهاوزن این روش را ارائه کردند
در نهایت پس از تغییرات جزئی در کنورتور ال – دی دانشمندان توانستند آهن خام فسفردار را نیز با این روش به فولاد تبدیل کنند. روشهای مختلفی مانند ( ال – دی – آ – ث ) و ( او – ال – پی )

مقایسه روشهای مختلف دمش با اکسیژن
روش کالینگ (کالدو)
در روش کالینگ فشار اکسیژن کمتر از 4 اتمسفر است و به طور مایل روی مذاب دمیده میشود. حمام مذاب به هنگام دمش اکسیژن در اثر حرکت دورانی بوته (30دور در دقیقه) به خوبی به هم میخورد و در نتیجه فعل و انفعالات بین سرباره و مذاب از قبیل فسفرزدایی بهتر عملی میشوند.

روتور
در روتور ابرهاوزن (کوره استوانه ای دوار) از دو ونتیل برای دمیدن اکسیژن استفاده میشود. ونتیل اولیه اندکی در مذاب فرو رفته و اکسیژن خالص را درون آن میدمد. ونتیل ثانویه اکسیژن را به اتمسفر دمیده و سبب سوختن کربن مونو اکسید و تبدیل آن به کربن دی اکسید میشود. درجه خلوص اکسیژنی که در ونتیل دوم به کار می رود حدود 75 درصد است. همانطور که میدانیم سوختنCOارزش حرارتی کوره را بالا می برد.  در اینجا نیز فعل و انفعالات بین سرباره و مذاب در اثر حرکت دورانی روتور ( 1 تا 2 دور در دقیقه) بهتر عملی میشوند

LD
در این روش اکسیژن خالص (99.5 تا 99.8 درصد اکسیژن) با فشار (4تا10اتمسفر) به طور عمودی روی مذاب دمیده میشود. ونتیل دمش که با آب سرد میشود، در وسط بوته قرار میگیرد. فاصله آن از سطح مذاب از 25برابر قطر ونتیل بیشتر است. بر حسب نوع مذاب میتوان لوله دمش را به طرف بالا و پایین حرکت داد. بوته متحرک به هنگام دمیدن اکسیژن ثابت میماند.

استفاده از کنورتور فوق که سریعترین روش فولاد سازی است جایگزین مناسبی برای کوره زیمنس مارتین محسوب می شود.در کارخانجات ریخته گری که امکان تهیه چدن مذاب وجود دارد میتوان از کوره با اکسیژن دمنده به مذاب فولاد با کیفیت مرغوب که دارای مقدار جزئی فسفر و گوگرد و ازت و هیدروژن است دست یافت. زمان مورد نیاز برای این عملیات از شارژ مواد به درون کوره و دمش اکسیژن تا خاتمه، از 40 دقیقه تا یک ساعت متغیر است.

چگونگی عمل اکسایش در روش ال - دی
در این روش اکسیژن توسط یک ونتیل با فشار 4 تا 10 اتمسفر روی سطح مذاب دمیده میشود. فاصله بین ونتیل و سطح مذاب را میتوان به دلخواه تغییر داد. اکسیژن را با فشاری میدمند که بتواند سرباره را کنار زده و مستقیماً با مذاب تماس پیدا کند
در این منطقه (سطح تماس اکسیژن با مذاب) آهن با سرعت زیادی (که تاکنون اندازه گیری نشده) سوخته و به FeOتبدیل میشود. در این منطقه دمای زیادی در حدود 2500درجه سانتیگراد تولید میشود. این مرکز فعل و انفعال (یعنی محل تماس اکسیژن با آهن مذاب) در اصطلاح متالورژی  ”محل سوخت“ نامیده میشود
اگر اکسیژن با فشار زیاد دمیده شود FeOحاصله به داخل مذاب نفوذ کرده و سوختن کربن، منگنز و سیلیسیم بهتر عملی میشود. اگر فشار اکسیژن دمش کمتر باشد FeOحاصله داخل سرباره شده و سرباره به نوبه خود برای عمل فسفرزدایی فعالتر میشود

توضیحاتی در مورد روش ال دی
از آنجایی که گنجایش کنورتورها متفاوت است (بین 5 تا 300 تن) به همان نسبت اکسیژن مصرفی نیز در این کنورتورها تفاوت میکند (بین 20 تا 900 مترمکعب در هر دقیقه) به همین خاطر باید سر ونتیل را متناسب با مقدار اکسیژن ورودی انتخاب کرد
در گذشته از ونتیل هایی استفاده میکردند که در سر آنها تنها یک سوراخ برای خروج اکسیژن وجود داشت ولی امروزه به خصوص در کنورتورهای بزرگ از ونتیل های چند سوراخه استفاده میکنند
نکته مهم اینجاست که عامل محرک حمام مذاب خروج مقدار زیاد  CO است و نه انرژی جنبشی حاصل از دمیدن اکسیژن
در اثر دمیدن اکسیژن در ”نقطه سوخت“ دمایی در حدود 2500 درجه سانتیگراد تولید میشود. درنتیجه جریانی از فولاد گرم از نقطه سوخت به طرف قسمتهای تحتانی بوته حرکت میکند که مقدار زیادی FeOهمراه دارد. اکسیژن FeOصرف سوزاندن ناخالصی های بین راهی میشود.
جریان فولاد مذاب و  FeO درون آن نباید با فشار زیاد به قسمت تحتانی کنورتور بخورد، زیرا موجب خرابی کف کنورتور میشود. در هر صورت ارتفاع مذاب داخل کنورتور نباید از یک متر کمتر باشد
در اثر فقدان ازت بیلان گرما در روش دمش با اکسیژن خالص نسبت به روشهای دمش با هوا تا اندازه زیادی بالاست. این کار سبب میشود اولا ً بتوانیم انواع مختلف آهن را که در صنعت تولید میشود با این روش به فولاد تبدیل کنیم ثانیا ً از گرمای حاصله در کنورتور ال – دی برای سوختن آهن خامی که درصد ناخالصی های آن زیاد است استفاده کنیم

سرد کردن با سنگهای کانی
برخی از مواقع برای سرد کردن شارژ به جای قراضه از سنگهای کانی استفاده میکنند (مثلاً وقتی که در اثر تولید زیاد فولاد قیمت قراضه بالا می رود، یا وقتی که قراضه خالص ال – دی به کوره های الکتریکی فرستاده می شود
اثر سرد کنندگی سنگهای کانی 4 تا 4.5 برابر قراضه است
سنگهای کانی پس از چند دقیقه ذوب میشوند و در نتیجه اکسیژن مذاب تا حد زیادی بالا می رود که این کار خطر پرت شدن عناصر به خارج از کنورتور را تشدید میکند. به کاربردن ونتیل های چند سوراخه برای جلوگیری از این عمل موثر است
سرد کردن با قراضه
در این روش ابتدا در داخل کنورتور ال – دی قراضه میریزند. مقدار قراضه میتواند به 40درصد کل بار کنورتور برسد. پس از آن آهن خام مذاب به داخل کنورتور ریخته میشود. پس از ریختن مذاب کنورتور به حالت قائم ایستاده و عمل دمش آغاز میشود. آهک و اضافات دیگر وقتی کنورتور به حالت قائم ایستاد از راه ناودانی لغزیده و به داخل کنورتور می افتند
LDAC  وOLPروش های
این دو روش با آنکه نام مختلف دارند، ولی عملاً چندان باهم متفاوت نیستند. نام LDACبه وسیله مهندسین اتریش، بلژیک و لوکزامبورگ و نام OLPبه وسیله مهندسین فرانسه روی این روشها گذاشته شده است
تفاوت اصلی این روشها در استفاده از آهک لازم به صورت پودر به همراه اکسیژن است. طرز کار آنها در کارخانه های مختلف نیز متنوع است
روی سرباره اولیه که در داخل بوته باقی می ماند مقداری قراضه و تکه های آهک میریزند، سپس آهن خام مذاب و تکه های آهک را داخل کنورتور ریخته و عمل دمش را آغاز می کنند
بار دیگر پس از افزودن آهن خام و همزمان با عمل دمش، گرد آهک به کنورتور می دمند
عموماً دمش به نرمی انجام میگیرد و سرباره کف کننده که قدرت فسفرزدائیش زیاد است تشکیل میشود
پس از گرفتن سرباره مرحله دوم دمش صورت میگیرد

در ادامه تصویر و پاورپوینت