1. Δομή και αρχή λειτουργίας του κλιβάνου ανοιχτής εστίας
Το σχήμα του κλιβάνου ανοιχτής εστίας μοιάζει με ένα σπίτι με επίπεδη στέγη. Η ανοιχτή εστία είναι χτισμένη με πυρίμαχα τούβλα και η κύρια δομή της περιλαμβάνει την κεφαλή του κλιβάνου, τον θάλαμο του κλιβάνου, το κανάλι ανόδου, τον θάλαμο αποθήκευσης θερμότητας, τον θάλαμο ιζημάτων και τον καπναγωγό. Σύμφωνα με τη διαφορετική οξύτητα και αλκαλικότητα των πυρίμαχων υλικών που χρησιμοποιούνται, οι φούρνοι ανοιχτής εστίας χωρίζονται σε αλκαλικούς φούρνους ανοιχτής εστίας και όξινους φούρνους ανοιχτής εστίας. Λόγω της χρήσης χυτοσιδήρου με υψηλή περιεκτικότητα σε φώσφορο και μεγάλη ποσότητα σκραπ χάλυβα, οι περισσότεροι αλκαλικοί φούρνοι ανοιχτής εστίας χρησιμοποιούνται επί του παρόντος. Ο φούρνος ανοιχτής εστίας είναι ένας ορθογώνιος χώρος που αποτελείται από την κορυφή του κλιβάνου, το τοίχωμα του κλιβάνου και τον πυθμένα του κλιβάνου. Το μέγεθος ενός κλιβάνου ανοιχτής εστίας εκφράζεται ως προς την παραγωγή χάλυβα που μπορεί να λιώσει σε κάθε κλίβανο. Για παράδειγμα, ένας φούρνος ανοιχτής εστίας 300 τόνων σημαίνει ότι κάθε φούρνος μπορεί να λιώσει 300 τόνους χάλυβα. Η χαλυβουργία ανοιχτής εστίας χρησιμοποιεί αέριο άνθρακα ή βαρύ πετρέλαιο ως καύσιμο και εισάγει καύσιμο και αέρα στον κλίβανο μέσω της κεφαλής του κλιβάνου. Πριν ο λιωμένος σίδηρος εισέλθει στον κλίβανο, πρέπει να θερμανθεί σε θερμοκρασία περίπου 1100 μοιρών για να διασφαλιστεί ότι ο κλίβανος μπορεί να φτάσει σε υψηλή θερμοκρασία 1700 μοιρών και να εξοικονομήσει καύσιμο κατά την παραγωγή χάλυβα.
2. Πρώτες ύλες για χαλυβουργία ανοιχτής εστίας
Οι κύριες πρώτες ύλες για την παραγωγή χάλυβα ανοιχτής εστίας είναι το παλιοσίδερο και ο χυτοσίδηρος (λιωμένος σίδηρος ή μπλοκ χυτοσιδήρου), με τον χυτοσίδηρο να αντιπροσωπεύει περίπου το 50-80% των πρώτων υλών και το υπόλοιπο να είναι παλιοσίδερο.
3. Διαδικασία χαλυβουργίας ανοιχτής εστίας
Οι κύριες διεργασίες παραγωγής χάλυβα ανοιχτής εστίας περιλαμβάνουν τη φόρτωση, την τήξη, τον εξευγενισμό, την αποξείδωση και το τρύπημα χάλυβα. Πρώτον, σκραπ χάλυβα, σιδηρομετάλλευμα, ασβεστόλιθος κ.λπ. φορτώνονται στον κλίβανο. Όταν αυτά τα υλικά του κλιβάνου θερμαίνονται σε θερμοκρασία πάνω από το σημείο τήξης του χυτοσιδήρου (1100 μοίρες), ο λιωμένος σίδηρος χύνεται στον κλίβανο. Αυτό το στάδιο ονομάζεται περίοδος σίτισης. Αφού αναμειχθεί ο λιωμένος σίδηρος, συνεχίζει να θερμαίνεται και στοιχεία όπως ο άνθρακας, το μαγγάνιο και το πυρίτιο οξειδώνονται. Αφού λιώσουν όλα τα υλικά του κλιβάνου, μπαίνει στην περίοδο τήξης. Μέσω της αντίδρασης οξείδωσης, η περιεκτικότητα σε άνθρακα, θείο, φώσφορο, μαγγάνιο, πυρίτιο κ.λπ. μειώνεται συνεχώς. Αυτή τη στιγμή, ο ασβέστης παράγοντας σκωρίας μπορεί να μετατρέψει τις ανεπιθύμητες ακαθαρσίες σε σκωρία και να τις εξαφανίσει σταδιακά, κάνοντας τον χάλυβα να φτάσει στην απαιτούμενη σύνθεση. Αυτή η περίοδος ονομάζεται περίοδος διύλισης. Τέλος, προστίθενται αποοξειδωτικά όπως σιδηροκράματα για αποξείδωση. Μόλις ο χάλυβας φτάσει στην απαιτούμενη σύνθεση, μπορεί να αφαιρεθεί από τον χάλυβα. Αυτό είναι το τελικό στάδιο, γνωστό ως περίοδος αποξείδωσης. Τα παραπάνω στάδια δεν είναι απόλυτα, καθώς η πραγματική διαδικασία χαλυβουργίας είναι συνεχής, με εναλλασσόμενα και επικαλυπτόμενα στάδια. Από την αρχή της τροφοδοσίας, το υλικό του κλιβάνου έχει ήδη αρχίσει να θερμαίνεται και η αντίδραση των οξειδωτικών ακαθαρσιών κατά την περίοδο τήξης βρίσκεται επίσης σε εξέλιξη. Αλλά σε κάθε στάδιο, η εστίαση είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, το στάδιο τήξης επικεντρώνεται στην τήξη σκραπ χάλυβα, ενώ το στάδιο εξευγενισμού επικεντρώνεται στις οξειδωτικές ακαθαρσίες. Επομένως, είναι λογικό να χωριστεί η χαλυβουργία σε τέσσερα στάδια. Ο κλίβανος ανοιχτής εστίας μπορεί να εξευγενίσει συνηθισμένο χάλυβα και χάλυβα υψηλής ποιότητας. Τα μειονεκτήματά του είναι ο μεγάλος χρόνος τήξης, η μεγάλη κατασκευαστική επένδυση, η χαμηλή θερμική απόδοση καυσίμου και η χαμηλή απόδοση παραγωγής. Για παράδειγμα, χρειάζονται περίπου 7 ώρες για την επεξεργασία ενός φούρνου χάλυβα σε έναν φούρνο ανοιχτής εστίας 300 τόνων. Ωστόσο, στην τρέχουσα κατάσταση στην Κίνα, η χαλυβουργία ανοιχτής εστίας εξακολουθεί να κατέχει μια ορισμένη θέση μεταξύ των διαφόρων μεθόδων χαλυβουργίας. Προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα της τήξης και η αποδοτικότητα της παραγωγής, έχουν υιοθετηθεί διάφορες διαδικασίες εμφύσησης οξυγόνου σε φούρνους ανοιχτής εστίας, με σημαντικά αποτελέσματα.
4. Κύριοι τεχνικοοικονομικοί δείκτες χαλυβουργίας ανοιχτής εστίας
(1) Συντελεστής κατώτατης χρήσης: αναφέρεται στην παραγωγή χάλυβα ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας βυθού ανά ημέρα και νύχτα. Όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής χρήσης του πυθμένα του κλιβάνου, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραγωγικότητα εργασίας αυτού του κλιβάνου ανοιχτής εστίας. (2) Διάρκεια ζωής κλιβάνου ανοιχτής εστίας: η έννοια της διάρκειας ζωής του κλιβάνου ανοιχτής εστίας και της διάρκειας ζωής του μετατροπέα είναι η ίδια, η οποία αναφέρεται στις θερμότητες των κλιβάνων χαλυβουργίας από τη νέα κατασκευή έως τη ζημιά και ονομάζεται διάρκεια ζωής κλιβάνου του κλιβάνου ανοιχτής εστίας. (3) Ποσοστό κατανάλωσης καυσίμου: αναφέρεται στην ποσότητα καυσίμου που καταναλώνεται ανά τόνο διυλισμένου χάλυβα. Λόγω των διαφορετικών καυσίμων που χρησιμοποιούνται, για σύγκριση, η θερμότητα που καταναλώνεται ανά τόνο εξευγενισμένου χάλυβα υπολογίζεται σε χιλιοθερμίδες ανά τόνο χάλυβα.