1. Αρχή λειτουργίας της χαλυβουργίας μετατροπέα
Η χαλυβουργία με μετατροπέα είναι μια μέθοδος κατασκευής χάλυβα κατά την οποία αέρας ή οξυγόνο διοχετεύεται σε τετηγμένο σίδηρο για να οξειδωθεί γρήγορα ο άνθρακας, το μαγγάνιο, το πυρίτιο, ο φώσφορος, το θείο και άλλα στοιχεία στο λιωμένο σίδηρο και η θερμότητα που απελευθερώνεται κατά την οξείδωση χρησιμοποιείται για θέρμανση χωρίς πρόσθετο θέρμανση. Ο μετατροπέας μπορεί να χωριστεί σε τρεις τύπους ανάλογα με τη θέση εμφύσησης: μετατροπέας από κάτω εμφύσηση, μετατροπέας πλαϊνής εμφύσησης και μετατροπέας άνω εμφύσησης. Σύμφωνα με την οξύτητα και την αλκαλικότητα των πυρίμαχων υλικών για την επένδυση κλιβάνου, μπορούν επίσης να χωριστούν σε όξινο μετατροπέα και αλκαλικό μετατροπέα. Στο πρώιμο στάδιο της κατασκευής χάλυβα μετατροπέα, ο αέρας χρησιμοποιείται για εμφύσηση, καθώς το άζωτο που περιέχεται στον αέρα δεν είναι αέριο που υποστηρίζει την καύση ούτε συμμετέχει σε χημικές αντιδράσεις. Σχεδόν όλος διαφεύγει από την οπή του κλιβάνου και αφαιρεί επίσης μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας. Το υπόλοιπο άζωτο στον χάλυβα μπορεί επίσης να βλάψει την ποιότητά του. Από την υιοθέτηση της μεθόδου εμφύσησης οξυγόνου, οι ελλείψεις των περιορισμένων ποιοτήτων χάλυβα και της χαμηλής ποιότητας στην τήξη με μετατροπείς έχουν ξεπεραστεί. Η τρέχουσα ποιότητα τήξης και η ποικιλία του μετατροπέα οξυγόνου με κορυφαία εμφύσηση έχουν πιάσει την ανοιχτή εστία και ορισμένες ιδιότητες ξεπερνούν ακόμη και την ανοιχτή εστία. Τα αρχικά πλεονεκτήματα του χάλυβα μετατροπέα, όπως η χαμηλή επένδυση, η γρήγορη κατασκευή, η υψηλή προσαρμοστικότητα στις πρώτες ύλες και η υψηλή παραγωγικότητα, έχουν αξιοποιηθεί πλήρως. Επομένως, η κατασκευή χάλυβα με μετατροπείς είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος χαλυβουργίας. Από την κατάσταση σε διάφορες χώρες σε όλο τον κόσμο, η χαλυβουργία με μετατροπείς έχει μεγάλες δυνατότητες να αντικαταστήσει τη χαλυβουργία ανοιχτής εστίας. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, το 1960, ο χάλυβας που παρήχθη από τη χαλυβουργία με μετατροπείς οξυγόνου αντιπροσώπευε μόνο το 4% της παγκόσμιας παραγωγής χάλυβα, αλλά μέχρι το 1969 είχε αυξηθεί στο 37% και το 1972 είχε ανέλθει στο 53%, υπερβαίνοντας κατά πολύ την παραγωγή χάλυβα ανοιχτής εστίας. Προς το παρόν, η Κίνα χρησιμοποιεί κυρίως μετατροπείς οξυγόνου (αλκαλικούς) μετατροπείς οξυγόνου και μετατροπείς οξυγόνου πλευρικά (αλκαλικούς).
2. Η διαδικασία παραγωγής του μετατροπέα οξυγόνου από πάνω
Το εξωτερικό του μετατροπέα οξυγόνου είναι κατασκευασμένο από χαλύβδινη πλάκα και επένδυση με αλκαλικά πυρίμαχα τούβλα. Η κύρια πρώτη ύλη για τη χαλυβουργία είναι ο λιωμένος σίδηρος, ο οποίος χρησιμοποιεί επίσης ένα τμήμα σκραπ χάλυβα (ή σιδηρομετάλλευμα) ως ψυκτικό, καθώς και υλικά κατασκευής σκωρίας όπως ο ασβέστης και ο φθορίτης (CaF2) που προστίθενται για την απομάκρυνση του θείου και του φωσφόρου. Αποοξειδωτές όπως ο σίδηρος μαγγανίου, ο σίδηρος πυριτίου ή το αλουμίνιο χρησιμοποιούνται επίσης για την αποξείδωση. Η διαδικασία κατασκευής χάλυβα μπορεί χονδρικά να χωριστεί σε τρία στάδια: φόρτωση, εμφύσηση και αποξείδωση. Αρχικά, φορτώνεται λίγο παλιοσίδερο και σιδηρομετάλλευμα, ακολουθούμενο από λιωμένο σίδηρο με θερμοκρασία περίπου 1200-1300 βαθμών . Στη συνέχεια, μια λόγχη οξυγόνου εισάγεται στο στόμιο του κλιβάνου για να φυσήξει οξυγόνο, γρήγορα οξειδωτικό άνθρακα, πυρίτιο, μαγγάνιο και άλλα στοιχεία στο λιωμένο σίδηρο, ενώ απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα θερμότητας για να λιώσει το σκραπ χάλυβα και το σιδηρομετάλλευμα. Κατά τη διαδικασία εμφύσησης οξυγόνου, προστίθενται επίσης υλικά κατασκευής σκωρίας για την απομάκρυνση του φωσφόρου και του θείου. Μετά από εμφύσηση οξυγόνου για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, ο άνθρακας, το πυρίτιο, το μαγγάνιο και άλλα στοιχεία μειώνονται σε ένα ορισμένο εύρος, σταματούν να φυσούν οξυγόνο και εξάγουν τη λόγχη οξυγόνου. Εάν η θερμοκρασία του τηγμένου χάλυβα είναι πολύ υψηλή αυτή τη στιγμή, προσθέστε σκραπ χάλυβα για ψύξη. Όταν η σύνθεση και η θερμοκρασία του τηγμένου χάλυβα πληρούν τις απαιτήσεις, μπορεί να παραχθεί χάλυβας. Κατά την κατασκευή του χάλυβα συνήθως προστίθεται αποοξειδωτικός παράγοντας στην κουτάλα τετηγμένου χάλυβα. Ο χρόνος εμφύσησης ενός μετατροπέα 300 τόνων είναι μικρότερος από 20 λεπτά, συμπεριλαμβανομένου του βοηθητικού χρόνου που δεν υπερβαίνει τη 1 ώρα. Η κατασκευή χάλυβα με μετατροπέα οξυγόνου έχει υψηλή απόδοση και καλή ποιότητα και είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος κατασκευής χάλυβα. Η παραγωγική ικανότητα ενός μετατροπέα εκφράζεται ως προς το βάρος του τηγμένου σιδήρου που μπορεί να εγχυθεί κατά τη διάρκεια κάθε διαδικασίας εμφύσησης. Για παράδειγμα, εάν μπορούν να εγχυθούν 10 τόνοι λιωμένου σιδήρου κατά τη διάρκεια κάθε διαδικασίας εμφύσησης, ονομάζεται μετατροπέας 10 τόνων.