Proces LD

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Încărcarea unui convertor de oxigen la fabrica ThyssenKrupp din Duisburg

Procesul Linz - Donawitz ( BOS, BOP, BOF, OSM, Linz-Donawitz-Verfahren, LD-converter, Oxygen Converter Process [1] ) ( Linz-Donawitz-Verfahren : de fapt a fost practicat inițial acolo) este producția principală proces de oțel din fontă . Procesul a fost dezvoltat în întregime în 1948 de inginerul elvețian Robert Durrer, care a ieșit complet din mediul tradițional „oțel mare” și a redus costurile instalației și timpii de forjare de la început și a crescut semnificativ productivitatea.

În acest fel, nu numai că a sporit inițial avantajul competitiv al oțelului austriac [2] , contribuind la renașterea postbelică, dar a fost în mare parte responsabil pentru reducerea cerințelor de muncă în industria siderurgică cu un factor de 1000 între 1920 și 2000 . (de la mai mult de trei ore de lucru pe tonă la doar 0,003). [3] Marea majoritate a oțelului fabricat pe planetă este produs folosind cuptorul de bază cu oxigen; în 2000, a fost estimat la 60% din producția globală de oțel. [3] Cuptoarele moderne preiau o sarcină de fontă cu o greutate mai mare de 350 de tone și o transformă în oțel în mai puțin de 40 de minute, comparativ cu cele 10-12 ore necesare pentru un cuptor deschis .

Caracteristici

Procesul LD este o dezvoltare a procesului Bessemer, dar folosește oxigen pur suflat pe suprafața metalului topit de o lance răcită cu apă pentru oxidare. Este un proces de oxigen de bază și, de fapt, este uneori indicat, schimbându-l din contextul anglo-saxon ca BOS (din engleza Basic Oxygen Steelmaking), BOP (din engleza Basic Oxygen Process) sau BOF (din engleza Basic Oxygen Furnace). Adică, este o metodă principală de forjare a oțelului în care un conținut ridicat de carbon turnat este transformat în oțel . Injecția de oxigen în turnare reduce conținutul de carbon al aliajului și îl transformă în oțel moale . Procesul este numit de bază datorită indicelui ridicat de basicitate al zgurii (exprimat ca o primă aproximare ca% CaO /% SiO2), care este în general menținut la o valoare mai mare de 3 cu adăugarea de var viu sau dolomit. În proporțiile necesare .

Istorie

Prodromele

În 1858, Henry Bessemer brevetase deja un proces de forjare care folosea insuflarea oxigenului pentru decarbonizarea fierului topit (brevetul britanic nr. 2207). [4] Timp de aproape un secol, cantitățile comerciale de oxigen fie nu erau disponibile deloc, fie erau prea scumpe, iar invenția a rămas nefolosită. [4] În timpul celui de- al doilea război mondial, ingineri precum germanul Karl Valerian Schwarz, belgianul John Miles și elvețianul Durrer și Heinrich Heilbrugge au propus propriile lor versiuni de forjare suflată cu oxigen, dar numai Durrer și Heilbrugge l-au adus la producția de masă. . [4]

Naștere

În 1943, inginerul elvețian Robert Durrer , fost profesor la Institutul de Tehnologie din Berlin , s-a întors în Elveția și a acceptat un loc de muncă la Roll AG , cel mai mare producător național de oțel. [4] În 1947 a cumpărat primul convertor experimental de 2,5 tone din SUA , care la 3 aprilie 1948 a produs primul său oțel. [4] Noul proces ar putea procesa în mod convenabil cantități mari de materie primă, necesitând în același timp un conținut redus de metal primar . [5] În vara anului 1948, Roll AG, împreună cu VOEST și ÖAMG , două mici companii din Austria ocupată , care nu se recuperaseră încă de la distrugerea războiului [4], au convenit asupra comercializării „procesului Durrer”. [5]

Lansare comercială

Din iunie 1949, VOEST a dezvoltat o adaptare a procesului Durrer, ceea ce va fi redenumit „LD”. [2] [6] În decembrie 1949, împreună cu ÖAMG au comandat construcția primelor lor convertizoare de 30 de tone. [6] au fost astfel puse în aplicare în noiembrie 1952 ( de la VOEST Linz) și mai 1953 ( de la ÖAMG în Donawitz) [6] și a devenit imediat inovația pilot din oțel din lume, provocând o revoluție în cercetarea legată de industria oțelului. [7] Trebuie amintit că 34.000 de oameni de afaceri și ingineri au vizitat convertoarele VOEST din 1963. [7] VOEST a dobândit apoi drepturile de piață pentru noua tehnologie. [6] Cu toate acestea, greșelile făcute de conducerea atât a VOEST, cât și a ÖAMG în acordarea licențelor tehnologiei lor au făcut imposibil controlul adoptării sale în Japonia și până la sfârșitul anilor 1950, austriecii și-au pierdut competitivitatea. [2]

Diseminare și schimbări externe

Marii producători americani, pe de altă parte, nu au sărit la noua tehnologie: primii convertoare din Statele Unite au fost lansate la sfârșitul anului 1954 de McLouth Steel în Trenton, Michigan , care deținea mai puțin de 1% din piața națională a oțelului. [3] US Steel și Bethlehem Steel au introdus procesul de bază al oxigenului abia în 1964. [3] În altă parte, tot din cauza neglijenței austriece, tehnologia a fost adoptată rapid, dar în timp ce procesul LD inițial folosea oxigenul suflat deasupra băii printr-o lance verticală răcită cu apă, în anii 1960, producătorii străini au introdus convertoare cu suflare de fund și insuflarea gazelor inerte pentru a amesteca metalul topit și a elimina impuritățile de fosfor . [3] Din 1970, jumătate din producția mondială și 80% din producția japoneză a fost produsă în convertizoare de oxigen. [3] În ultimul sfert al secolului al XX-lea, BOF-urile au fost înlocuite treptat cu cuptorul cu arc electric . În Japonia, utilizarea procesului LD a scăzut de la 80% în 1970 la 70% în 2000; piața mondială s-a stabilizat la 60%. [3]

Operațiune

  1. Fonta lichidă provenită de la furnal este turnată într-un recipient cu căptușeală refractară numit o ladă ;
  2. Metalul din oală este trimis direct la BOS sau la un pretratare care servește la reducerea concentrațiilor finale de sulf , siliciu și fosfor . O lance este scufundată în metalul topit al oalei și se adaugă mai multe chintale de magneziu pulbere. Impuritățile de sulf sunt decantate sub formă de sulfură de magneziu într-o reacție exotermă violentă. Sulfura este apoi îndepărtată. Un tratament similar este posibil pentru desilicarea și defosforarea folosind rugina, oxidul feric și varul ca reactivi. Decizia de a pretrata sau nu depinde de calitatea metalului eliberat din furnal și de calitatea finală cerută de oțel de către BOS.
  3. Adăugarea acestor ingrediente în cuptor se numește volum . Procesul BOS este autogen: energia termică necesară este generată de reacțiile procesului. Menținerea echilibrului de încărcare tipic, raportul metalului topit care trebuie eliminat, este ca atare foarte important. Containerul BOS este o cincime umplut cu zgura de otel (resturi). Metalul topit este adăugat din oală conform cerințelor soldului de încărcare. O compoziție chimică tipică de turnare încărcată în recipientul BOS este: 4% C , 0,2-0,8% Si , 0,08% -0,18% P și 0,01-0,04% S.
  4. Convertorul este apoi ridicat și lancea răcită cu apă este coborâtă în el, suflând 99% oxigen pur pe metal la aproximativ Mach 1 [8] , arzând astfel cea mai mare parte a carbonului dizolvat în fontă pentru a forma monoxid și carbon dioxid de carbon. carbonic , determinând creșterea temperaturii la 1700 ° C. Acest lucru topește deșeurile, reduce conținutul de carbon din turnare și ajută la eliminarea elementelor nedorite. Această utilizare a oxigenului pur în loc de aer (oxigen amestecat cu alte gaze) este cea care determină îmbunătățirea procesului Bessemer , deoarece azotul (și alte gaze minore) din aer nu reacționează cu sarcina ca oxigenul.
  5. Jeturile (arde de var sau dolomită ) sunt turnate în matriță pentru a forma zgura , care absoarbe impuritățile procesului de fabricație. În timpul turnării metalului în recipient, se formează emulsia de zgură, facilitând procedura. Aproape de sfârșitul procesului de rafinare, care durează aproximativ 20 de minute, temperatura este măsurată și probele sunt prelevate și analizate pe computer în aproximativ 6 minute. O compoziție topită tipică este acum 0,3-0,6% C , 0,05-0,1% Mn , 0,01-0,03% Si , 0,01-0,03% S și P.
  6. Convertorul BOS este înclinat din nou și oțelul este aruncat într-o ladă mare. Acest proces se numește filetarea din oțel, care este rafinată în continuare în cuptor prin adăugarea de materiale de aliere pentru a da proprietățile speciale cerute de client. Uneori, argonul sau azotul gazos sunt barbotate în ladă pentru a vă asigura că aliajul se amestecă corect. Oțelul conține acum 0,1-1% conținut de carbon .
  7. Oțelul este apoi îndepărtat din recipientul BOS, poate fi turnat (aliaje de turnătorie) și este în cele din urmă gata pentru tratamentele termomecanice ulterioare (aliaje de deformare).

Notă

  1. ^ Brock și Elzinga, p. 50.
  2. ^ a b c Tweraser, p. 313.
  3. ^ a b c d e f g Smil, p. 99.
  4. ^ a b c d e f Smil, p. 97.
  5. ^ a b Smil, pp. 97-98.
  6. ^ a b c d Smil, p. 98.
  7. ^ a b Brock și Elzinga, p. 39.
  8. ^ McGannon, p. 486

Bibliografie

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității NDL ( EN , JA ) 00572857
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Processo_LD&oldid=114099467 ”