Metody tavení kovů – Společnost Auremo / Auremo

Vědci z Curyšské univerzity vytvořili zařízení, které je díky zachycování slunečních paprsků schopné zahřát předmět na 1000 °C. A to je mimochodem dostatečná teplota pro provoz pece na tavení oceli. Studie byla publikována v časopise Device dne 15. května 2024.

Uhlíková neutralita

Nový objev ukazuje, že solární energie by mohla být alternativou k fosilním palivům i při vysokoteplotních procesech, jako je výroba oceli.

Sklo, ocel, cement a keramika jsou hlavními složkami moderní civilizace. Vyrábí se z nich doslova vše od motorů automobilů po mrakodrapy. K získání těchto materiálů jsou však nutné teploty nad 1000 °C. Odhaduje se, že výroba těchto materiálů spotřebuje přibližně 25 % veškeré energie vyrobené na světě.

V současné době je využití solární energie k dosažení takových teplot velmi drahý a neefektivní proces. Proto se v průmyslových pecích používají tradiční uhlovodíky: ropa, uhlí a plyn.

Abychom mohli bojovat proti globálnímu oteplování, musíme jednoduše učinit energii bez uhlíku. Mnoho lidí si myslí, že energie je pouze elektřina. Není to pravda, protože asi polovina veškeré energie na planetě se využívá jako teplo.

— Emiliano Casati, Katedra strojního inženýrství a procesního inženýrství, Univerzita v Curychu.

Před několika lety se společný tým výzkumníků z Řecka a Německa pokusil vytvořit tepelný systém zrcadel, která koncentrují sluneční světlo. Nutno říci, že mezinárodnímu týmu se nepodařilo dostat teplotu nad 170°C, ať se snažil sebevíc.

Jak zachytit sluneční světlo?

Casati a jeho asistenti se tedy rozhodli použít úplně jinou metodu, takzvanou „tepelnou past“. Princip jeho fungování se vyznačuje tím, že past používá průsvitné materiály, které mají schopnost absorbovat světlo ve velkém množství. Poté se energie opět uvolní, ale tentokrát ve formě tepla.

Vědci nasměrovali přicházející sluneční záření na syntetickou křemennou tyč, která zachycovala teplo. Poté jej připevnili k neprůhlednému silikonovému pohárku, který absorboval teplo z krystalu. Když dopadající světlo svítilo intenzitou 135 sluncí, deska absorbéru se zahřála až na 1050 °C, zatímco křemenná tyčinka byla relativně chladná – „jen“ 600 °C.

Casati a jeho tým nebyli první, kdo použil tepelnou past k vytváření vysokých teplot, ale vědci z Curychu přišli s myšlenkou použití syntetického křemene k zachycení sluneční energie.

V budoucí práci vědci plánují testovat různé materiály, včetně kapalin a plynů, které mohou fungovat jako tepelné pasti. Vědci očekávají dosažení vyšších teplot.

V budoucnu chce Casati a jeho asistenti najít způsoby, jak tuto technologii využít v průmyslovém měřítku a implementovat ji v různých průmyslových odvětvích.

Solární energie je dostupná téměř všude. Naše technologie již byla testována. Zbývá pro něj najít široké uplatnění, aby se minimalizovalo používání uhlíku.

Tři neočekávaná využití solární energie

1. Nyní se v některých zemích začalo stavět solární silnice a chodníky. Speciální panely se montují přímo do povrchu vozovky. Panely jsou schopny generovat energii pro pouliční osvětlení, nabíjet elektromobily a napájet další městskou infrastrukturu.

Kromě toho mají takové silnice velmi užitečný bonus – vytápění. Proto nevyžadují sůl a chemikálie pro boj s ledem a sněhem v zimě. V průměru může každý čtvereční metr solární silnice vyrobit až 520 kWh elektřiny za rok.

2. Plovoucí fotovoltaické instalace nejen uvolňují prostor na pevnině, ale také pomáhají snižovat odpařování vody a co nejúčinněji regulovat teploty v nádržích, kde jsou instalovány.

Například v roce 2015 byla v Japonsku instalována v té době největší plovoucí solární farma na nádrži Yamakura, která je schopna vyrobit 13,7 MW elektřiny. Toto množství elektřiny stačí pro město s 40-50 tisíci obyvateli.

3. Solární sušárny pro zemědělské produkty – Jedná se o jednu z nejinovativnějších výrobních metod. Toto zařízení vám umožňuje sušit ovoce, zeleninu, obilí a další produkty v odlehlých oblastech bez použití elektřiny.

V roce 2019 tak byla v Indii uvedena solární sušička SolarFlex, kterou vytvořila společnost Midnight Sun Energy. Jeho schopnosti jsou takové, že dokáže zkrátit dobu schnutí produktů z několika týdnů na několik dní. Zároveň se sníží ztráty potravin o 30-40%.

Tavení nerezové oceli v konvertoru se provádí spodním prouděním vzduchu (Bessemerova a Thomasova metoda), jakož i foukáním kyslíku shora a zdola. Kyslík ve vzduchu okysličuje nečistoty, což způsobuje přeměnu litiny na ocel. Teplo uvolněné při oxidaci ohřeje taveninu na teplotu 1600 °C.

1. Bessemerova metoda

Obložení konvertoru kyseliny vyvinuté anglickým inženýrem. Bessemer v polovině 0,7. století umožňuje přetavení litiny bohaté na křemík s minimálním obsahem fosforu a síry. Vyzdívka Bessemerova konvertoru je kyselá – cihla dinas. Litina (1,2–1250 % Si), zahřátá na 1300–XNUMX °C, se nalije do konvertoru a fouká vzduchem. Dochází k oxidaci křemíku, uhlíku a manganu a z oxidů vzniká kyselá struska. Poté je foukání dokončeno. Kov se nalije do pánve a současně se deoxiduje. Protože je struska kyselá, síra a fosfor se neodstraňují.

2. Thomasova metoda

Thomasovu metodu navrhl S. Thomas na konci 0,3. století pro zpracování litiny obohacené fosforem. Vnitřní. Výstelka Thomasova konvertoru je bazická (pryskyřice-dolomit). Na spodní straně skříně převodníku je připevněn vzduchový box. Výbuch vstupuje do konvertoru přes trysky (trysky). Do konvertoru se vkládá vápno, které tvoří hlavní strusku. Poté se nalije litina (0,5–1,6 % Si, 2,0–0,08 % P;

Tyto metody mají společnou nevýhodu – sycení oceli dusíkem, který se do taveniny dostává ze vzduchu při foukání kovu. Ocel Thomas a Bessemer je proto křehčí a náchylnější ke stárnutí. Proto byly v současnosti tyto metody nahrazeny tavením v kyslíkovém konvertoru s horním a spodním prouděním.

3. Konvertor kyslíku

Je použit konvertor se základní výstelkou a kyslíkem vháněným přes vodou chlazenou dmýchací trubici. Používají se následující dávkové materiály:

• tekuté surové železo;
• šrot;
• struskotvorné (vápno, živec, železná ruda, bauxit).

Před tavením se do konvertoru vloží kovový šrot a nalije se litina zahřátá na 1300-1400°C. Poté se do konvertoru zavede vodou chlazená tryska a přes ni se přivádí kyslík. Na začátku foukání se do konvertoru přidává vápno, bauxit a železná ruda. Kyslík způsobuje cirkulaci a míšení kovu se struskou, oxiduje mangan, křemík a uhlík. Intenzivní oxidací se směs zahřívá. Fosfor je vázán FeO a CaO Pokud je fosforu více než 0,15%, k jeho odstranění je nutné strusku vypustit a vyrobit novou. K odstraňování síry do strusky dochází během celého procesu tavení. Přívod kyslíku se zastaví, když obsah uhlíku v kovu odpovídá zadané hodnotě. Poté se do pánve zavedou deoxidační činidla a legovací přísady. Doba tavení v konvertoru o kapacitě 50–350 tun je necelá hodina.

4. Tavení v konvertoru se spodním foukáním.

Konvertor je zatížen ocelovým odpadem a naplněn tekutým železem. Při lití leží konvertor téměř vodorovně, aby tekuté železo nezaplavilo dmýchací trubice, kterými je v tuto chvíli vháněn dusík nebo vzduch, a vháněno práškové vápno, někdy s přídavkem kazivce. Poté se zapne kyslík a konvertor se přesune do svislé polohy. Foukáním se oxiduje křemík, uhlík a mangan. Vzniká struska, do které přechází fosfor a síra. Vyfukování je dokončeno při daném obsahu uhlíku v kovu. Oduhličení probíhá intenzivněji díky promíchání lázně a úplnější absorpci kyslíku.

Výroba nerezové a žáruvzdorné oceli přetavením. Tavení kyslíku

Dnes je výroba austenitické nerezové a žáruvzdorné oceli založena na metodě přetavování s foukáním kyslíkem. Tím je zajištěno optimální rozpouštění legujících prvků obsažených ve vsázce. Je třeba vzít v úvahu, že v obloukových pecích vede tavení bez oxidace k nauhličování kovu elektrodami, což vyžaduje minimální počáteční obsah uhlíku. To omezuje použití vysoce legovaného odpadu a vynucuje zahrnutí nízkouhlíkového měkkého železa vyčištěného od fosforu a sírových nečistot do vsázky, což zvyšuje náklady na konečný produkt.

Tavení kyslíkem eliminuje použití odpadu s vysokým obsahem chrómu, protože s podobnou afinitou ke kyslíku chrómu a uhlíku je obtížné oxidovat uhlík bez současné oxidace chrómu. Ale afinita uhlíku a chrómu ke kyslíku se mění jinak se změnami teploty: se zvýšením teploty se afinita chrómu ke kyslíku snižuje a afinita uhlíku roste. Čím vyšší je teplota, tím aktivněji se uhlík oxiduje a odstraňuje s pecním plynem, zatímco obsah chrómu zůstává nezměněn.

Role kyslíku

Použití plynného kyslíku umožňuje efektivně zvýšit teplotu kovu a oxidovat uhlík. Z praxe je známo, že pro normální teplotu tavení oceli je možné dosáhnout 0,1 % obsahu uhlíku pouze tehdy, pokud kov obsahuje méně než 3 % chrómu. Ale pokud je teplota 1800 °C, pak je cílové koncentrace uhlíku dosaženo s obsahem chrómu 15 %. Oxidace uhlíku plynným kyslíkem za zvýšených teplot umožňuje dosažení jeho optimální koncentrace v chemickém složení oceli a využití neomezeného množství vysokochromového odpadu ve vsázce Zvýšený obsah uhlíku ve vsázce nebrání produkci nízkouhlíkového kovu. A obsah chrómu ve vsázce bude určovat pouze procento uhlíku v hotové oceli a teplotu tavení na konci úderu.

Plnění náplně. Chrom, nikl, molybden

Pro získání 13-14 % Cr může vsázka obsahovat až 70 % ocelového odpadu. Pro ochranu chrómu před oxidací a pro rychlejší zvýšení teploty lázně při foukání je důležité, aby vsázka obsahovala 0,7-0,9 % Si. Chybějící množství křemíku je zavedeno ve formě ferosilicia, silikochromu nebo odpadu z jakosti křemíkové oceli. Chybějící část molybdenu je obsažena ve vsázce ve formě feromolybdenu. A potřebné množství niklu se zavádí do vsázky ve formě slitin niklu, kovového niklu nebo oxidu niklu.

Křemík a fosfor

Transformátorová ocel obsahuje 3-4 % Si, proto je vhodné přidávat do vsázky 20-25 % odpadu z transformátorové oceli. Tím se do vsázky zavede potřebné množství křemíku, čímž odpadá nutnost používat dražší slitiny křemíku. Transformátorová ocel navíc obsahuje velmi málo fosforu, což zaručuje optimální složení fosforu. V nepřítomnosti odpadní transformátorové oceli musí být odpadní uhlíkové oceli s nízkým obsahem fosforu zavedeny do vsázky pro ředění fosforu.

Uhlík

Pro dobré odplynění kovu během varu musí vsázka obsahovat alespoň 0,3 % uhlíku. V případě potřeby se pro nauhličování používá elektrodový šrot nebo koks. Kromě toho se do topeniště přidává vápno (0,5-1,0 %) a někdy se přidává 0,5 % chromové rudy, aby se snížily ztráty chromu.

Foukání

Profukování kyslíku lázní začíná po roztavení ¾ náplně. To umožňuje rychlejší tavení a snížení spotřeby energie. Dřívější foukání je spojeno s větší ztrátou chrómu. Foukání se provádí se zapnutou pecí, aby se urychlil ohřev lázně. Vlivem tepla exotermických reakcí oxidace křemíku a chrómu se teplota lázně rychle zvyšuje. Při určité teplotě začíná oxidace uhlíku – z pece se objeví curlingový plamen. Poté se pec vypne, odebere se vzorek pro chemickou analýzu a v dmýchání lázně se pokračuje, dokud se nedosáhne požadovaného obsahu uhlíku.

teplota

Během odkalování může teplota lázně překročit 1800 °C. Takové vysoké teploty ohrožují trvanlivost vyzdívky pece. Po ukončení foukání se proto lázeň rychle dezoxiduje feromanganem a přidá se vypočtené množství rozžhaveného ferochromu. Pro rychlejší ochlazení kovu se někdy navíc přidává až 5 % čistého ocelového odpadu tavené jakosti.

Struska

Na konci foukání obsahuje struska obvykle až 30 % oxidů chrómu a manganu, až 20 % oxidů křemíku, železa a vápníku a až 10 % oxidů manganu a hliníku. Vysoký obsah žáruvzdorných oxidů chrómu činí strusku heterogenní. Pro obnovu chrómu ze strusky je výhodná dezoxidace silikochromem, protože v tomto případě je ocel legována chromem. Pokud se při dezoxidaci do strusky nepřidává žádné další vápno, pak se v peci vytvoří kyselá struska o pH 0,6-0,8. Hromadění oxidu křemičitého ve strusce zpomaluje redukci chrómu křemíkem.

Kyslík

Kyslík v oxidech chromu lze vázat přidáním vápna. Ca podporuje redukci chrómu křemíkem. Vápenné přísady však zvyšují množství strusky, což i při nízkém obsahu oxidů chrómu ve strusce může způsobit velké ztráty chrómu se struskou. Proto není vhodné, aby pH strusky bylo vyšší než 1,5-1,6.

Výsledky testů

Po natavení a zpracování kovu se provádějí různé druhy mechanických zkoušek, které zjišťují kvalitu výsledného produktu a jeho shodu s požadavky tuzemských i mezinárodních norem. Výsledky tahových zkoušek kovů nám tedy umožňují určit jejich mez pružnosti. Tento parametr se vztahuje k mechanickým charakteristikám a je velmi důležitým prvkem ve výpočtech při konstrukci konstrukcí různé úrovně složitosti. Oblast použití kovu závisí na tom, jak vysoká je jeho pevnost v tahu.

Tvrdost

Dalším typem kontroly získané oceli je metoda zkoušení tvrdosti kovů pomocí „indentoru“. Výsledky získané během studie se vztahují k fyzikálním vlastnostem oceli a zpravidla se používají stupnice Rockwell nebo Brinell.

Informace o pronájmu

Kromě toho existují chemické testy kovů určené k určení složení slitiny z hlediska množství a kvality přítomných prvků. Stejně jako cyklické testování kovů na základě aplikace různého zatížení pro zjištění jejich odolnosti. Kromě toho obecné informace o válcování kovů naznačují, že kromě výše uvedených metod studia charakteristik taveného kovu se při výrobě používají testy pro:

Dodavatel<br />

Dodavatel „Auremo“ nabízí odkup válcované oceli za výhodných podmínek. Velký výběr skladem. Soulad s GOST a mezinárodními standardy kvality. Válcovanou ocel máme vždy skladem, cena je optimální od dodavatele. Kupte si válcovanou ocel ještě dnes. Cena je zvýhodněná pro velkoodběratele.

Kupte, příznivá cena

Dodavatel „Auremo“ nabízí odkup válcované oceli za výhodných podmínek, cena je určena technologickými vlastnostmi výroby bez zahrnutí dodatečných nákladů. Na webových stránkách společnosti jsou zobrazeny nejaktuálnější informace o produktech, je zde produktový katalog a ceníky. Na vyžádání je možné zakoupit válcované ocelové výrobky nestandardních parametrů. Cena objednávky závisí na objemu a dodatečných dodacích podmínkách. Dodavatel „Auremo“ vás zve k nákupu válcované oceli ve velkém nebo na splátky. Máme nejlepší poměr ceny a kvality pro celou řadu produktů. V tomto segmentu je společnost „Auremo“ ziskovým dodavatelem. Kupte si válcovanou ocel ještě dnes. Nejlepší cena od dodavatele. Čekáme na vaše objednávky.