Tanuru ya chuma ya Arc: kifaa, kanuni ya uendeshaji, nishati, mfumo wa kudhibiti

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Tanuu la chuma (EAF) ni kifaa kinachopasha joto nyenzo kwa kupinda umeme.

Vifaa vya viwandani hutofautiana kwa ukubwa kutoka vitengo vidogo, takriban tani moja ya nishati (hutumika katika viwanda vya kutengeneza bidhaa za chuma) hadi uniti 400 kwa tani moja, inayotumika kuchakata tena chuma. Tanuri za chuma za safu, EAF, zinazotumiwa katika maabara za utafiti zinaweza kuwa na ujazo wa makumi chache tu ya gramu. Joto la vifaa vya viwandani linaweza kufikia 1800 °C (3272 °F), huku mitambo ya maabara ikizidi 3000 °C (5432 °F).

Vyunu vya chuma vya arc (EAFs) hutofautiana na viunzi vya utangulizi kwa kuwa nyenzo inayopakiwa huathiriwa na kupinda umeme moja kwa moja, na mkondo wa maji kwenye vituo hupitia nyenzo iliyochajiwa.

Ujenzi

Tanuru ya chuma cha tao hutumika kwa utengenezaji wa chuma na inaundwa na chombo cha kinzani. Imegawanywa hasa katika sehemu tatu:

• Shell, ambayo ina kuta za kando na chuma cha chinibakuli.
• Pallet ambayo imeundwa kwa nyenzo za kinzani.
• Paa. Inaweza kuwa na bitana sugu ya joto au kilichopozwa na maji. Na pia hufanywa kwa namna ya mpira au koni iliyopunguzwa (sehemu ya conical). Paa pia inaauni delta ya kinzani katikati yake ambapo elektrodi moja au zaidi za grafiti huingia.

Vipengee vya kibinafsi

makaa yanaweza kuwa na umbo la hemispherical na inahitajika katika tanuru lisilo na mwanga kwa kugonga sehemu ya chini. Katika warsha za kisasa, tanuru ya chuma ya arc - EAF 5 - mara nyingi huinuliwa juu ya ghorofa ya chini ili ladi na sufuria za slag ziweze kuongozwa kwa urahisi chini ya mwisho wowote. Kinachotenganishwa na muundo huo ni uwezo wa elektrodi na mfumo wa umeme, pamoja na jukwaa lililoinamishwa ambalo chombo kinasimama.

Zana ya kipekee

Tanuru la kawaida la EAF 3 linaloyeyusha chuma huendeshwa na chanzo cha awamu tatu na kwa hivyo huwa na elektrodi tatu. Zina sehemu ya pande zote na, kama sheria, sehemu zilizo na miunganisho ya nyuzi, ili zinapovaa, vipengee vipya vinaweza kuongezwa.

Tao huundwa kati ya nyenzo iliyochajiwa na elektrodi. Malipo huwashwa na mkondo unaopita ndani yake na kwa nishati ya mionzi iliyotolewa na wimbi. Halijoto hufikia takriban 3000 °C (5000 °F), na kusababisha sehemu za chini za elektrodi kuwaka kama taa za mwanga wakati tanuru ya arc inafanya kazi.

Vipengele huinuliwa na kushushwa kiotomatiki kwa mfumo wa kuweka nafasi ambao unaweza kutumia umeme wowote.winchi, hoists au mitungi ya majimaji. Udhibiti hudumisha takriban sasa ya mara kwa mara. Ni matumizi gani ya nguvu ya tanuru ya arc? Huwekwa mara kwa mara wakati wa kuyeyuka kwa chaji, ingawa chakavu kinaweza kusogea chini ya elektrodi kinapoyeyuka. Mikono ya mlingoti iliyoshikilia kipengele inaweza kubeba mabasi mazito (ambayo yanaweza kuwa mirija ya shaba iliyo na mashimo iliyopozwa na maji inayosambaza mibano) au "mikono moto" ambapo sehemu ya juu nzima hubeba chaji, hivyo basi kuongeza ufanisi.

Aina ya mwisho inaweza kutengenezwa kwa chuma kilichobanwa na shaba au alumini. Cables kubwa za kupozwa kwa maji huunganisha mabasi au mabano kwa transformer iko karibu na tanuri. Zana kama hiyo husakinishwa kwenye hifadhi na kupozwa kwa maji.

Kugonga na shughuli zingine

Tanuru ya arc ya chuma ya EAF 50 imejengwa kwenye jukwaa lililoinamishwa ili chuma kioevu kiweze kumwagwa kwenye chombo kingine kwa usafirishaji. Operesheni ya kutega kuhamisha chuma iliyoyeyuka inaitwa kugonga. Hapo awali, vali zote za kutengenezea chuma za tanuru ya arc zilikuwa na chute ya kumwagilia iliyofunikwa na kinzani, ambayo ilioshwa nje ilipoinamishwa.

Lakini mara nyingi kifaa cha kisasa huwa na vali ya nje ya chini (EBT) ili kupunguza ujumuishaji wa nitrojeni na slag kwenye chuma kioevu. Tanuri hizi zina mwanya ambao hupita kwa wima kupitia makaa na ganda na hauko katikati katika "spout" nyembamba yenye umbo la yai. Imejaamchanga wa kinzani.

Mimea ya kisasa inaweza kuwa na makombora mawili yenye seti moja ya elektrodi ambazo hupitishwa kati yake. Sehemu ya kwanza inapokanzwa chakavu, wakati nyingine hutumiwa kuyeyuka. Tanuri zingine za DC zina mpangilio sawa lakini zina elektroni kwa kila shea na seti moja ya vifaa vya elektroniki.

Vipengele vya oksijeni

tanuru za AC kwa kawaida huwa na mchoro wa sehemu za joto na baridi kando ya eneo la makaa, ziko kati ya elektrodi. Katika za kisasa, burners za oksidi zimewekwa kwenye ukuta wa upande. Zinatumika kusambaza nishati ya kemikali kwa kanda ndogo, ambayo inafanya joto la chuma kuwa sawa. Nguvu ya ziada hutolewa kwa kusambaza oksijeni na kaboni kwenye tanuru. Kihistoria hili lilifanywa kwa mikuki (mirija ya chuma kidogo iliyo na mashimo) kwenye mlango wa slag, sasa inafanywa zaidi kwa vitengo vya sindano vilivyowekwa ukutani ambavyo vinachanganya vichomea oksi-mafuta na mifumo ya usambazaji hewa kwenye chombo kimoja.

Tanuru la kisasa la chuma la ukubwa wa wastani lina transfoma iliyokadiriwa kuwa takribani 60,000,000 volt-ampea (60 MVA), yenye volti ya pili ya 400 hadi 900 na ya sasa inayozidi 44,000. Katika duka la kisasa, kama tanuru inatarajiwa kutoa tani 80 za chuma kioevu katika takriban dakika 50 kutoka kwa upakiaji wa chakavu baridi hadi kugonga.

Kwa kulinganisha, vinu vya oksijeni vinaweza kuwa na uwezo wa tani 150-300 kwa kila kundi au "kupasha joto" na kutoa joto kwa dakika 30-40. Kuna tofauti kubwa katika maelezo ya muundo na uendeshaji wa tanuru,kulingana na bidhaa ya mwisho na hali ya ndani, pamoja na utafiti unaoendelea ili kuboresha ufanisi wa mimea.

Kifaa kikubwa zaidi cha chakavu pekee (kulingana na uzito wa bomba na ukadiriaji wa kibadilishaji umeme) ni kifaa cha DC kilichosafirishwa kutoka Japani chenye uzito wa bomba wa tani 420 na kulishwa na transfoma nane 32 za MVA kwa nishati ya jumla ya 256 MBA.

Inachukua takriban saa 400 za kilowati kuzalisha tani moja ya chuma katika tanuru ya umeme ya arc, au takriban kWh 440 kwa kila metri. Kinadharia kima cha chini cha nishati inayohitajika kuyeyusha vyuma chakavu ni 300 kWh (kiwango myeyuko 1520 °C / 2768 °F). Kwa hivyo, EAF ya tani 300 yenye nguvu ya 300 MVA itahitaji takriban MWh 132 za nishati, na muda wa kuwasha ni takriban dakika 37.

Uzalishaji wa chuma kwa kutumia arc ya umeme unaweza tu kuwa mzuri kiuchumi ikiwa kuna umeme wa kutosha na mtandao uliostawi vizuri. Katika sehemu nyingi viwanda vya kusaga hufanya kazi wakati wa saa zisizo na kilele wakati huduma zina uwezo wa ziada wa uzalishaji na bei kwa kila mita ni ya chini.

Operesheni

Tanuru ya chuma cha arc humimina chuma kwenye mashine ndogo ya ladle. Chuma chakavu hutolewa kwa mapumziko yaliyo karibu na kiyeyushaji. Chakavu huwa na aina mbili kuu: chakavu (bidhaa nyeupe, magari na vitu vingine vilivyotengenezwa kutoka sawa.chuma mwanga) na kuyeyuka nzito (slabs kubwa na mihimili), pamoja na baadhi ya moja kwa moja kupunguzwa chuma (DRI) au chuma nguruwe kwa usawa kemikali. Tanuri tofauti zinayeyusha karibu 100% DRI.

Hatua inayofuata

Chaka hupakiwa kwenye ndoo kubwa, zinazoitwa vikapu, zenye milango ya ganda la msingi. Uangalizi lazima uchukuliwe ili kuhakikisha kuwa chakavu iko kwenye kikapu ili kuhakikisha uendeshaji mzuri wa tanuru. Kuyeyuka kwa nguvu kunawekwa juu na safu nyepesi ya shred ya kinga, ambayo sehemu nyingine iko juu yake. Wote lazima wawepo kwenye tanuri baada ya kupakia. Kwa wakati huu, kikapu kinaweza kuhamia kwenye heater chakavu, ambayo hutumia gesi moto, isiyo na gesi ya kiyeyushaji ili kurejesha nishati, kuboresha ufanisi.

Kufurika

Kisha chombo kinachukuliwa kwenye duka la kuyeyusha, paa la tanuru hufunguliwa na nyenzo hupakiwa ndani yake. Uhamisho ni mojawapo ya shughuli hatari zaidi kwa waendeshaji. Nishati nyingi zinazowezekana hutolewa na tani za chuma zinazoanguka. Kitu chochote cha kioevu kwenye tanuru mara nyingi hutupwa juu na nje na chakavu kigumu na grisi. Vumbi kwenye chuma huwaka ikiwa tanuri ni moto, na kusababisha moto kulipuka.

Katika baadhi ya vifaa vya ganda mbili, chakavu hupakiwa kwenye cha pili wakati cha kwanza kinayeyuka, na huwashwa kabla na moshi wa moshi kutoka sehemu inayotumika. Shughuli nyingine ni: upakiaji unaoendelea na kufanya kazi na hali ya joto kwenye ukanda wa conveyor, ambayo kisha hupakua chuma ndani ya tanuru yenyewe. Vifaa vingine vinaweza kuwashadutu moto kutoka kwa shughuli zingine.

Voltge

Baada ya kuchaji, paa huegemea juu ya tanuru na kuyeyuka huanza. Electrodes hupunguzwa kwenye chuma chakavu, arc huundwa, na kisha huwekwa ili kuenea kwenye safu ya makombo juu ya kifaa. Viwango vya chini vya voltage huchaguliwa kwa operesheni hii ili kulinda paa na kuta dhidi ya uharibifu wa joto kupita kiasi na arc.

Mara tu elektrodi zinapofikia kuyeyuka kwa uzito kwenye sehemu ya chini ya tanuru na mawimbi kulindwa na upau wa kunguru, voltage inaweza kuongezeka na elektrodi kuinuliwa kidogo, kurefusha na kuongeza nguvu ya kuyeyuka. Hii inaruhusu bwawa la maji kuyeyuka kuunda kwa haraka zaidi, na hivyo kupunguza muda wa kugonga.

Oksijeni hupulizwa katika vyuma chakavu, chuma kinachochoma au kukata, na joto la ziada la kemikali hutolewa na vichomea ukuta. Michakato yote miwili huharakisha kuyeyuka kwa dutu hii. Nozzles za supersonic huruhusu jeti za oksijeni kupenya slag inayotoa povu na kufikia bafu ya kioevu.

Oxidation ya uchafu

Sehemu muhimu ya utengenezaji wa chuma ni uundaji wa slag ambayo huelea juu ya uso wa chuma kilichoyeyuka. Kwa kawaida huundwa na oksidi za metali na pia hufanya kazi kama mahali pa kukusanya uchafu uliooksidishwa, kama blanketi ya joto (kuzuia upotevu wa joto kupita kiasi) na pia husaidia kupunguza mmomonyoko wa bitana kinzani.

Kwa tanuru yenye viambata vya kimsingi vinavyozalisha chuma cha kaboni, miundo ya kawaida ya slag ni oksidi ya kalsiamu (CaO katika mfumo wa calcinedchokaa) na magnesiamu (MgO katika mfumo wa dolomite na magnesite.). Dutu hizi hupakiwa na chakavu au kupulizwa kwenye tanuru wakati wa kuyeyuka.

Kijenzi kingine muhimu ni oksidi ya chuma, ambayo hutengenezwa chuma kikichomwa na oksijeni kuletwa. Baadaye, inapokanzwa, kaboni (kwa namna ya makaa ya mawe) huingizwa kwenye safu hii, ikiitikia na oksidi ya chuma ili kuunda chuma na monoxide ya kaboni. Hii inasababisha povu ya slag, na kusababisha ufanisi mkubwa wa joto. Upako huo huzuia uharibifu wa paa na kuta za pembeni za oveni kutokana na joto nyororo.

Mwako wa uchafu

Madini chakavu yakishayeyuka kabisa na bwawa tambarare kufikiwa, ndoo nyingine inaweza kupakiwa kwenye tanuru. Baada ya malipo ya pili kuyeyuka kabisa, shughuli za kusafisha hufanywa ili kuangalia na kusahihisha muundo wa kemikali wa chuma na joto zaidi kuyeyuka juu ya kiwango chake cha kufungia kwa maandalizi ya kugonga. Viunzi zaidi vya slag huletwa na oksijeni nyingi huingia kwenye bafu, huchoma uchafu kama vile silikoni, salfa, fosforasi, aluminiamu, manganese na kalsiamu, na kutoa oksidi zake kuwa slag.

Uondoaji wa kaboni hutokea baada ya elementi hizi kuteketea kwanza, kwani zinafanana zaidi na oksijeni. Vyuma ambavyo vina mshikamano wa chini kuliko chuma, kama vile nikeli na shaba, haziwezi kuondolewa kwa oksidi na lazima zidhibitiwe tu kupitia kemia. Huu ni, kwa mfano, utangulizi wa chuma kilichopunguzwa moja kwa moja na chuma cha kutupwa kilichotajwa hapo awali.

Slag yenye povuhuendelea kote na mara nyingi hufurika tanuri ili kufurika kutoka kwenye mlango hadi kwenye shimo lililokusudiwa. Upimaji wa joto na uteuzi wa kemikali unafanywa kwa kutumia mikuki ya moja kwa moja. Oksijeni na kaboni zinaweza kupimwa kimitambo kwa kutumia vichunguzi maalum vinavyotumbukizwa kwenye chuma.

Faida za Utayarishaji

Kwa kutumia mfumo wa udhibiti wa tanuu za safu ya chuma inayoyeyusha, inawezekana kuzalisha chuma kutoka kwa malighafi 100% - vyuma chakavu. Hii hupunguza kwa kiasi kikubwa nishati inayohitajika kuzalisha dutu hii, ikilinganishwa na uzalishaji wa msingi kutoka ores.

Faida nyingine ni unyumbufu: ingawa vinu vya mlipuko haviwezi kutofautiana kwa kiasi kikubwa na vinaweza kudumu kwa miaka mingi, hiki kinaweza kuwashwa na kuzimwa haraka. Hii inaruhusu kinu cha chuma kubadilisha uzalishaji kulingana na mahitaji.

Tanuru ya kawaida ya chuma cha arc ni chanzo cha chuma cha kinu kidogo, ambacho kinaweza kutoa bidhaa ya pau au strip. Viyeyusho vidogo vinaweza kupatikana karibu na soko za chuma na mahitaji ya usafiri ni chini ya mtambo jumuishi, ambao kwa kawaida huwa karibu na ufuo kwa ajili ya kufikiwa kwa meli.

Kifaa cha Arc Steel Furnace

Sehemu ya kimkakati iliyounganishwa ni elektrodi ambayo huinuliwa na kuteremshwa kwa rack na kiendeshi cha pinion. Uso huo umewekwa na matofali ya kukataa na kufunika chini. Mlango unaruhusu ufikiaji wa mambo ya ndanisehemu za kifaa. Tanuri hukaa juu ya mikono ya roki ili iweze kuinamishwa kwa kugongwa.