کنورتور های سر دم طراحی و جداره کنورتور های دمش اکسِیژن

به هنگام طراحی کنورتور های بزرگ اکسیژن اندازه آنها به طور تجربی انتخاب می شود.در اغلب موارد کنورتورهای اکسیژن به صورت گلابی بوده و دارای دهانه قرینه هستند.این فرم دهانه این امکان را فراهم می آورد تا بتوان چدن خام و قراضه شارژ را به آسانی به داخل کنورتور ریخت.پوسته دهانه در برخی مواقع از چدن خام ریخته می شود که درون آن لوله هایی برای خنک کردن تعبیه شده است.در اثر خنک کردن عمر گلویی کنورتور افزایش یافته و از بستن پوسته های سرباره و مذاب در این ناحیه جلوگیری به عمل می آید.

کنورتورهای مدرن اکسیژن با گنجایش های 100 ، 150 ، 180 ، 250 ، 300 ، 350  وبلاخره 500 تن طراحی و ساخته می شوند.

شکل کنورتور های مدرن اکسیژن با توجه به ظرفیت آنها و نیز سرعت رسانیدناکسیژن به حمام مذاب تعیین میشود.لوله های دمش اکسیژن باید با حمام مذاب فاصله

معینی را حفظ کند تا بتواند تشکیل سرباره آهن دار را تضمین کند. این سرباره محتوی

آهن انحلال آهک را تسریع میکند بدین ترتیب می توان قطرداخلی مناسبی برای

کنورتور در شرایط ذوب معین و نسبت به عمرنسوز های جداره پیدا کرد .اگر

کنورتور کوچک باشد استفاده از سنگ های کانی سبب پاشیدگی مذاب به اطراف

خواهد شد (اگر برای خنک کردن کنورتور از قراضه استفاده شود حجم کمتری از

 سنگ کانی لازم است)بنابراین باید نسبت ارتفاع به قطر کنورتور با توجه به نوع

شارژ و موارد فوق انتخاب شود.

اگر نسبت ارتفاع به قطر (H:D)کوچک باشد در این صورت می توان کنورتورهای

نسبتابزرگی با ارتفاع مساوی کنورتورهای 100 تنی ساخت که باعث کاهش هزینه

سرمایه گذاری میشود اما مقدار پاشیدگی مذاب به اطراف بیشتر خواهد شد.البته این

پاشیدگی به فاصله سطح مذاب تا لبه کنورتور نیز بستگی دارد ، هرچه قطر داخلی

کنورتور بیشتر باشد عمر نسوز درونی افزایش می یابد بخصوص اگر لوله دمش در

وسط کنورتور قرار داشته باشد.

اگر نسبت H:D زیاد باشد پاشیدگی مذاب کمتر می شود ولی باعث سرمایه گذاری

اضافی میگردد.در طراحی کنورتورهای جدید نسبت قطر آنها به ارتفاع مذاب برابر 3

تا 6/3 می باشد.

قطر گلویی کنورتورهای جدید از روی وزن قراضه لازم برای شارژ معین می شود.

هرچه میزان شارژقراضه در یک زمان کوتاه بیشتر باشد قطر گلویی بیشتر می شود

از طرف دیگر باعث تماس بیشتر هوا با سطح  مذاب شده  و سبب افزایش نیتروژن

فولاد می شود.ارتفاع دهانه کنورتوربه زاویه خم شدن آن بستگی دارد.این زاویه

طوری انتخاب می شود که عمر نسبی نسوزها تضمین شود.  برخی اوقات گلویی

کنورتور طوری ساخته می شود که بتوان آنرا ازکنورتور جدا کرد که زمان تعمیر 

را کاهش می دهد ، چون نسوزهای این منطقه در اثر پاشیدگی فولاد و حرارت زیاد 

زود به زود خراب می شوند.

کف بعضی از کنورتورها قابل برداشتن است.این کف ها تعمیر کوره را آسانتر    

می کنند، چون:

1- کنورتور به سرعت سرد می شود.

2- مواد لازم برای جداره کنورتور از قسمت تحتانی به آسانی در دست رس قرار می

گیرد.

3- تعمیر در زمان کوتاهتری انجام می گیرد.

کف کنورتورها به وسیله گوه یا پیچ و مهره به دیواره متصل می شود.

کنورتورهای با ظرفیت بیشتر از 100 تن دارای کف غیر قابل برداشت هستند این امر

از ریزش فولاد جلوگیری می کند،  مکانیزم خم کردن کنورتور توسط یک دنده انتقال

دهنده صورت میگیرد که محورهای حرکت دهنده را به موتور مربوط وصل می کند .

بدین وسیله می تواند کنورتور را  360 درجه با سرعت بین 01/0 تا 2 دور در دقیقه

چرخاند.حرکت کنورتورمعمولا به وسیله دو موتور به قدرت 75 تا 200 کیلو وات

انجام می شود.هر دو موتور معمولابا هم کار می کنند . در کنورتورهای بزرگ گاهی

اوقات از چهار موتور استفاده می شود .

پوشش نسوز کنورتور:

عمر پوشش نسوز درون کنورتور به عوامل زیر بستگی دارد :

1-مقاومت اجزای تشکیل دهنده آجر نسوز در مقابل تاثیرات سرباره ، مذاب و

گردحاصل ازدمش

2- شک حرارتی آجرهای نسوز

3- مقاومت در مقابل نوسانات حرارتی (در این مورد پوشش نسوز را تا 850 درجه

گرم کرده و با آب سرد می کنند ، این کار را تا زمانی ادامه می دهند تا آجر مورد

آزمایش 20% ازوزنش را از دست بدهد).

4- مقاومت در برابر درجه حرارت بالا

 5- مقاومت در مقابل ضربه (بدین معنی که آجرهای درون کنورتور بتوانند ضربات

حاصل ازریختن قراضه سنگین را تحمل کند.)

برای ساخت جداره نسوز کنورتور سر دم از دولومیت قیردار نسوخته و سنگ های

منیزیتی استفاده می کنند. سنگ های منیزیتی معمولا از نسوزهای با ارزشی هستند که

مقاومت آنها درمقابل تاثیرات سرباره بسیار زیاد بوده ولی در مقابل نوسانات حرارتی

تحمل کمتری دارند.

گذشته از آجرهای فوق الذکر برای جداره کنورتور از آجرهای کرومیتی – منیزیتی و

نیز ازآجرهای کروم – منیزیتی نیز استفاده می شود.

جداره درونی کنورتورهای اکسیژن معمولا از سه لایه تشکیل می شود:لایه داخلی از

آجرهای منیزیتی، آجرهای منیزیتی – کرومیتی یا دولومیت سوخته ساخته می شود

فضای بین این آجرها وجداره فولادی به وسیله دولومیت قیر دار پر و کوبیده می شود.

برای این کار از دانه های آجرهای دولومیتی فرسوده و کهنه استفاده می کنند . این

ماده برای ساخت لایه میانی نیز استفاده می شود . لایه بیرونی که مستقیما با مذاب در

تماس است به لایه کار معروف است و آجرهای دولومیتی نپخته یا آجرهای دولومیتی

منیزیتی ساخته می شود . ضخامت کل نسوزهای کنورتور به 750 تا 950 میلیمتر می رسد . لایه کار ، عمر کلیه نسوز های کنورتور را تعیین می کند . گلو یا دهانه مخروطی کنورتور نیز به ترتیب فوق آجر چینی می شوند.

-آجرهای درون کنورتور بدون ملات کار گذاشته می شوند و درزهای بین آنهااز پودر

مخصوصی که از آجرهای کهنه تهیه می شود ، پر می شود . بین آجرها در فواصل

یک متری ، چهار چوب هایی به ضخامت 5 میلیمتر جا می گذارند تا سنگ های

درون کنورتور در اثرانبساط شکل خود را از دست ندهند.

کف کنورتور حداقل از سه لایه ساخته می شود ، لایه اول مرکب از آجرهای ساخت

شده ازنسوزها ،آجرهای منیزیتی پخته که در کف کنورتور جا گذاشته می شوند ،

سپس لایه ای ازآجرهای منیزیتی روی لایه اول چیده می شود ، بالاخره لایه کار

مرکب از دولومیت قیر دار یا آجرهای دولومیتی – منیزیتی روی لایه میانی کار

گذاشته می شود . ضخامت کل کف کنورتور بین 650 تا 100 میلیمتر است.

نسوزهای داخلی کنورتور به طور یکسان ساییده  نمی شوند . نسوز ها  قسمت استوانه ای  کنورتور در ناحیه  کمربند  سرباره  و  سر محور ها  بیشتر از  سایر  قسمت ها تحت  تاثیر سرباره و درجه  حرارت  ساییده می شوند . بنابراین  ضخامت نسوز ها در قسمتهای  مختلف متفاوت می باشد. 

بار کنورتور اکسیژن :

بار کنورتور اکسیژن از موارد زیر تشکیل شده است :

1-  چدن خام 70 تا 100 % بار فلزی را تشکیل می دهد.

2-  قراضه فولاد : برای سرد کردن مذاب درون کنورتور مورد استفاده قرار می گیرد.

(نسبت قراضه در بار کنورتور های اکسیژن حدود 30 % کل بار را تشکیل می دهد.)

3- سنگ آهن : سنگ آهن مورد استفاده باید حداقل دارای 8 تا 10 % SiO2 بوده و اندازه آنها بین 40 تا 50 میلیمتر باشد.

4- قراضه کارخانه : این قراضه باید خشک و تمیز باشند . معمولا مقدار کمی از این نوع قراضه ها را به داخل کوره می ریزند .

5- آهک : برای تشکیل سرباره مورد استفاده قرار می گیرد . آهکی که برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرد دارای رنگ سفید بوده و به صورت نیم پخته می باشد و دارای ترکیبات 90 %  CaO ، کمتر از 5 % S ، و کمتر از 3 %  SiO2 است.

6- فلویورین (کلسیم فلورید) : این ماده برای تسریع حل آهک و همچنین بالا بردن سیالیت سرباره مورد استفاده قرار می گیرد.

شرایط دم حین عمل فولاد سازی :

اکسیژن تحت فشار به وسیله دمنده ای که با آب سرد می شود در کنورتور دمیده می شود . لوله دمش یا دمنده از سه لوله بدون درز ساخته می شود . این سه لوله داخل یکدیگر قرار گرفته اند.

نوک دمنده به لوله داخلی پیچ و به لوله خارجی جوش داده شده است . لوله داخلی برای هدایه اکسیژن ، لوله میانی برای آب خنک کننده و لوله خارجی برای برگشت آبگرم شده تعبیه شده اند.

کنورتورهای بزرگ معمولا دارای دو دمنده می باشد . یکی در حال کار و دیگری به عنوان ذخیره در کنار کنورتور قرار دارد  . شرایط دمش اکسیژن اثر بسزایی روی شدت تشکیل سرباره ، عمر نسوزها ، عمر دمنده ف شدت پاشیدگی و زمان دمش داشته و عامل تعیین کننده ای برای تولید نهایی فولاد و کارکرد کنورتور است . عمق نفوذ مشعل اکسیژن به مذاب به فشار اکسیژن و سرعت جریان آن ، به ارتفاع دمنه از سطح حمام مذاب و بالاخره به شکل نوک دمنده بستگی دارد.

سرعت جریان اکسیژن به عوامل زیر بستگی دارد :

اندازه و وزن تکه های قراضه ، کیفیت آهک ، چگونگی طراحی لوله های هدایت اکسیژن و بازده سیستم جمع کننده گاز .

دمنده های چند سوراخه امکان پخش اکسیژن را روی یک سطح وسیع ممکن می سازد . این دمنده ها همچنین چرخش جریان گاز و پاشیدگی و سرریز کردن مذاب و تبدیل مذاب به قطرات را کاهش می دهند.این دمنده ها طولانی ترین عمر را دارا می باشند . استفاده از آنها باعث ساییدگی یکسان نسوز ها در تمام جداره شده و پوسته بندی گلویی کنورتور را کاهش می دهد ، از طرفی با تشدید دمش اکسیژن ، بازده کنورتور می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد . علت افزایش این است که اطلاف فولاد به صورت پاشیدگی و گرد خروجی کمتر می شود و عمر نسوز های جداره کنورتور هم افزایش می یابد زیرا تماس جداره با سرباره و مذاب کاهش می یابد.

جلوگیری از پاشیدن مذاب :

هنگام کار کنورتور اکسیژن ، گازهای خروجی ، قطرات مذاب و سرباره را با خود حمل کرده و بیرون از کنورتور می برد . پاشیدن مذاب صرف نظر از کاهش میزان تولید نهایی ، سبب خرابی جداره کنورتور به خصوص در قسمت دهانه آن می شود ، همچنین زیاد شدن عمق مذاب عمل پاشیدگی را تشدید می کند .در ذوب هایی که با سنگ آهن سرد می شوند پس از اضافه کردن کانی در دوره اول و دوم ، حداکثر پاشیدگی دیده شده است ، بخصوص در مرحله دوم عمل پاشیدگی را تشدید می کند.

در موقع استفاده از قراضه فولادی به عنوان خنک کننده عمل پاشش بسیار کمتر بوده و یا اصلا وجود ندارد . تعذاذ و شدت پاشش مذاب به طور اساسی به ترکیب سرباره و قابلیت کف کردن آن نیز بستگی دارد . آنچه معلوم است این است که تجمع اکسید آهن در سرباره و نیز استفاده از چدن خام سرد باعث پرتاب عناصر به بیرون کنورتور می شود.

برای بر طرف یا کم کردن پاشیدگی مذاب می توان اقدامات زیر را انجام داد :

1-  به محض مشاهده پاشیدگی باید سرعت جریان اکسیژن را کم کرد.

2- برای تولید همگن گارهای خروجی و نیز برای جلوگیری از غلیان مذاب می توان اضافات را به قسمت های زیادی تقسیم کرده و آنها را در بسته های جداگانه به داخل کنورتور ریخت.

3- باید سعی کرد ارتفاع حمام مذاب داخل کنورتور تا حد امکان کمتر باشد . این کار اغلب با کم کردن حجم سرباره انجام می شود.

4- برای حل هرچه سریعتر آهک در سرباره باید از گداز آورهای مختلف استفاده شود.

5- از دمنده هایی که اکسیژن را پخش می کنند استفاده شود تا از به هم پیوستگی تکه های آهک جلوگیری به عمل آید.

6- با کنترل میزان دقیق سیلیسم مذاب از به وجود آمدن کف جلوگیری به عمل آید . این کار می توان با کم کردن مقدار اکسیژن مصرفی نیز انجام داد.

7- از دمنده های چند سوراخه به جای دمنده های تک سوراخه استفاده شود.