Použitie žiaruvzdorných materiálov - SLOVMAG, a.s., Lubeník, 2010 VÝROBA OCELE kyslíkový konvertor a elektrická oblúková pec ruda – železo – oceľ história skujňovanie surového železa vplyv technológie na výmurovku konštrukcia výmuroviek 1

SPRACOVANIE SUROVÉHO ŽELEZA VÝROBA OCELE Surové železo – zliatina železa, uhlíka a prímesí (S, Si, P, Mn...) kovertor Typické zloženie surového železa a ocele C Si S P Mn 4.5 ÷4.7% 0.3÷0.8% 0.02÷0.06% 0.06÷0.08% 0.05% stopy 0.015% 0.15% SŽ Oceľ Skujňovanie – odstraňovanie kovových a nekovových prímesí spôsobujúcich neželané technologické vlastnosti železa.

VÝROBA OCELE BESSEMER GILCHRIST-THOMAS vsádzka studeného šrotu max. 5% vzduchový konvertor železá s vyšším obsahom Si hmotnosť tavby cca 30 ton výmurovka: šamot, SiO2 – dinas kyslá troska: SiO2- úlet C, Si, Mn, S, P, N2 GILCHRIST-THOMAS železá s vyšším obsahom P hmotnosť tavby cca 25 až 70 ton výmurovka: Dolomia, Magnézia zásaditá troska: S, P a Mn viazané na CaO C, Si, Mn,  S,  P, N2  obsah dusíka zo vzduchu – 0.015 ÷0.02% vsádzka studeného šrotu max. 5% Zdroj: Linz-Donavitz

VÝROBA OCELE kyslíkový konvertor O2 na hladinu O2 sa privádza cez dno/na hladinu LD LDAC OCP OLP OBM Q-BOP LWS OxyVit Trysky sú chladené metánom, P-B, olejom, cez ne sa privádza tiež CaO.

VÝROBA OCELE kyslíkový konvertor LD (LDAC) OBM (QBOP) LD+OBM dúchanie kyslíka na hladinu OBM (QBOP) dúchanie kyslíka cez dno nádoby trysky chladené obaľovacím plynom zavádzanie CaO LD+OBM privádzanie kyslíka a CaO na hladinu premiešavanie taveniny inertnými plynmi

VÝROBA OCELE kyslíkový konvertor odstraňovanie nežiaducich prímesí zo surového železa ich oxidáciou plynným kyslíkom vsádzka: šrot (30%) a surové železo (180 t) technologické prímesi: dezoxidanty, troskotvorné prísady odplyny: CO, SO2, H2... prach: Fe2O3, oxidy minoritných kovov proces: cca 20 min., troska zásaditá (CaSiO3, Ca3(PO4)2) teplo: 50 % tekuté surové železo 50 % exotermické reakcie beztroskový odpich ocele

VÝROBA OCELE skujňovanie Oxidácia prímesí konvertorový plyn a prach medzi plynnou atmosférou a kovom medzi troskou a kovom medzi kovom a prímesami konvertorový plyn a prach kyslík O2(g) Troska je roztok kyslých, zásaditých a amfoterných oxidov, ktoré navzájom vytvárajú zložitejšie zlúčeniny (kremičitany, fosforečnany, hlinitany a pod.) Katióny – Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+ Anióny – O2-, S2-, (SiO2)2-, (PO4)3-, (AlO3)3-, (FeO2)-, CrO2)-,... troska 2(O) (SiO3)2-, (PO4)3- kov 2[O] prímesi

Manipulácia so vsádzkou Termochemické procesy Termofyzikálne procesy Procesy opotrebenia výmurovky Vsádzanie tuhého šrotu 20 – 30% abrazia mechanické opotrebenie tepelné šoky Manipulácia so vsádzkou Nalievanie SŽ 70 – 80% Odpich ocele a trosky Troska Termochemické procesy Kovový kúpeľ korózia reakcie s výmurovkou RedOx atmosféra Omývanie troskou erózia penetrácia výmurovky zmena rozťažnosti Termofyzikálne procesy Omývanie kovom Prúdenie prachu a pár

VÝROBA OCELE korózia ŽVM kyslá troska - (CaO/SiO2 < 1) vyšší obsah Fe2O3 vznik forsteritu a MA spinelu nevyhovujúca hutnosť zmáčavosť

VÝROBA OCELE odolnosť voči korózii sýtenie trosky MgO (kaustik, dolomit) ~8% sýtenie trosky CaO (CaO/SiO2 = 3) zvýšenie obsahu FeO na hranici výmurovky a taveniny vplyvom uhlíka z výmurovky prídavok antioxidantov veľkosť kryštálov periklasu spotreba ŽVM 1.2 až 1.5 kg/t oceli

Zdroj: Katalóg Refrako, s.r.o. KYSLÍKOVÝ KONVERTOR výmurovka polovica XX. storočia – dechtodolomit 60-te roky XX. storočia – MgO, MgO-Cr2O3 súčasnosť - MgO-C stavivá, zonálna výmurovka Konštrukčné časti výmurovky Dno vyrovnávajúca výduska normálky z šamotu alebo MgO – trvalá výmurovka pracovná vrstva je murovaná z MgO-C klinov fúkacie otvory z MgO-C s prídavkom antioxidantu Stena prechod medzi dnom a stenou – „pätka“ zonálna výmurovka – kvalitatívne odlišné ŽVM optimalizované zloženie výmurovky Hrdlo celooplechované MgO-C stavivá 1-výmurovka hrdla 2-výmurovka vsádzacej steny 3-výmurovka dna 4-výmurovka odpichovej steny 5-výmurovka výlevky 6-trvalá výmurovka Zdroj: Katalóg Refrako, s.r.o.

Fúkacie otvory sa vŕtajú dodatočne KYSLÍKOVÝ KONVERTOR SFÉRICKÁ výmurovKA DNA Kliny 750 mm Fúkacie otvory sa vŕtajú dodatočne Zdroj: Katalóg Refrako, s.r.o.

Zdroj: Katalóg Refrako, s.r.o. KYSLÍKOVÝ KONVERTOR NAJMODERNEJŠIA KONŠTRUKCIA Výhody priaznivejšie rozloženie tlaku kovu odstránenie kritických miest (pätky) priaznivejšie prúdenie v tavenine dlhšia životnosť Nevýhody vyššie nároky na konštrukčnú prípravu vyššie nároky na presnosť stavív vyššie nároky na kvalitu murárskych prác Zdroj: Katalóg Refrako, s.r.o. 1-hrdlo: celooplechované MgO-C z tavenej magnézie s 15 %C 2-vsádzacia stena: MgO-C z tavenej magnézie s 10 %C 3-výmurovka dna a odpichovej steny: MgO-C z tavenej magnézie s 15 %C 4-výmurovka prechodovej steny z tavenej magnézie s 15 %C 5-výmurovka vsádzacej steny MgO-C z tavenej magnézie s 10 %C 6-výmurovka odpichového otvoru

ELEKTRICKÉ TAVIACE PECE s priamym ohrevom Odporové pece s nepriamym ohrevom elektrotroskové pretavovanie s priamym pôsobením oblúka oblúkové vákuové Oblúkové pece Oblúkové pece s nepriamym pôsobením oblúka plazmové ELEKTRICKÉ PECE s kombinovaným ohrevom rudnotermické NF so železným jadrom Indukčné pece RF bez železného jadra vákuové téglikové pece Elektrónové pece

ELEKTRICKÁ OBLÚKOVÁ PEC a) EOP s priamym ohrevom b) EOP s nepriamym ohrevom c) EOP s kombinovaným ohrevom (elektrotroskové pretavovanie)

ELEKTRICKÁ OBLÚKOVÁ PEC Charakteristika a poslanie výroba 20 % svetovej produkcie väčšinou špeciálnych druhov ocelí vysoký výkon, efektívnosť a čistota produktu kapacita 200 t, intenzifikácia O2, premiešavanie inertným plynom Delenie podľa príkonu: HP – High Power UHP– Ultra High Power Delenie podľa zdroja napájania: DC – Direct current (jednosmerné) AC – Alternating current (striedavé) Vývoj sa uberá smerom k DC peciam: nízka merná spotreba elektród elektrickej energie žiaruvzdorných materiálov menej zaťažujú životné prostredie

VÝROBA OCELE V EOP Vsádzka Technológia triedený oceľový šrot zbavený hrdze ako zdroja H2 železná huba 85 – 93% Fe, mäkké železo 0.01-0.15% C, oceliarenské surové železo metalizované pelety >90% Fe oxidačné prímesi (oxidické Fe rudy, okuje, aglomerát, pelety, plynný O2) troskotvorné prísady (vápenec, vápno, kazivec, dolomit a pod.) legovacie prísady dezoxidačné a nauhličovacie prísady (ferozliatiny, koks, mleté elektródy...) Technológia Spracovanie surovín s uhlíkom Spracovanie leg. surovín medzitavbová oprava vsádzanie surovín obdobie natavovania medzitavbová oprava vsádzanie surovín obdobie natavovania oxidačné obdobie oxidačné obdobie redukčné obdobie redukčné obdobie dohotovenie a odpich dohotovenie a odpich

VÝROBA OCELE V EOP Natavovanie Oxidačné obdobie Redukčné obdobie musí byť čo najkratšie 1-3 hod. má zabezpečiť vznik ochrannej trosky čiastočnú oxidáciu Si, Al, Ti, Cr, Mn, C, P skrátenie oxidačného obdobia po dosiahnutí požadovaného zloženia kovu sa troska sťahuje 2[P]+5(FeO)+4(CaO)(Ca4P2O5)+5Fe(l) Oxidačné obdobie má zabezpečiť max. zníženie obsahu fosforu max. zníženie obs. H2, N2 a nekovových vmestkov ohrev na teplotu 1480-1520°C (FeO)+C(s)Fe(l)+CO(g) 2(FeO)+[Si] 2Fe(l)+(SiO2) (MnO)+C(s)[Mn]+CO(g) 2(MnO)+[Si] 2[Mn]+(SiO2) Redukčné obdobie má zabezpečiť dezoxidáciu kovu odsírenie legovanie kontrolu teploty [FeS]+(CaO)+[C](CaS)+Fe(l)+CO(g) [MnS]+(CaO)+[C](CaS)+[Mn]+CO(g)

EOP - výmurovka poklop z tvarovaných HA stavív stena z MCr, príp. MA-spinelových stavív pôda z ubíjaných bázických hmôt (oceliarenský slinok) trvalá výmurovka dna MgO stavivá izolačná vrstva dna ubíjacia hmota troskového otvoru monolitický elektródový stred Opotrebenie výmurovky: „hot spot“ trosková čiara elektródový stred otvory pre elektródy Merná spotreba ŽVM 13 kg.t-1

„Najlepším žiaruvzdorným materiálom je voda.“ EOP (HP & UHP) Odlišnosť menšia hmotnosť výmurovky armatúra pre vodné chladenie MgO-C stavivá – tepelná vodivosť Opotrebenie výmurovky: „hot spot“ trosková čiara elektródový stred otvory pre elektródy Merná spotreba ŽVM 5 kg.t-1 „Najlepším žiaruvzdorným materiálom je voda.“

Prierez striedavou „AC“ trojfázovou pecou EOP (HP & UHP) MgO ubíjacia hmota trvalá výmurovka nisteje výduska pôdy pece pätka nisteje pece spodný odpichový otvor bublacie kamene elektródová stena „hot spot“ výmurovka vsádzacieho otvoru výmurovka troskovej čiary chladiaci systém Prierez striedavou „AC“ trojfázovou pecou

Príklad výkresu „AC“ trojfázovej pece EOP (HP & UHP) Vypracoval: p.Ilčin Príklad výkresu „AC“ trojfázovej pece

Prierez jednosmernou „DC“pecou EOP (HP & UHP) MgO ubíjacia hmota anódy elektródová výduska pôdy pece grafitové medzikružia spodný odpichový otvor Prednosti jednoduchá konštrukcia jedna grafitová elektróda (katóda) vodivá elektródová výduska (anóda) rýchla oprava vrhacími strojmi Prierez jednosmernou „DC“pecou

Príklad výkresu „DC“ trojfázovej pece EOP (HP & UHP) Vypracoval: p.Ilčin Príklad výkresu „DC“ trojfázovej pece