1. หลักการทำงานของการผลิตเหล็กแปลง
การผลิตเหล็กแบบคอนเวอร์เตอร์เป็นวิธีการผลิตเหล็กโดยเป่าอากาศหรือออกซิเจนเข้าไปในเหล็กหลอมเหลวเพื่อออกซิไดซ์คาร์บอน แมงกานีส ซิลิคอน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ และองค์ประกอบอื่นๆ อย่างรวดเร็วในเหล็กหลอมเหลว และความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเกิดออกซิเดชันจะถูกใช้เพื่อทำให้ร้อนขึ้นโดยไม่ต้องเพิ่มเติม เครื่องทำความร้อน คอนเวอร์เตอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทตามตำแหน่งการเป่า: คอนเวอร์เตอร์เป่าด้านล่าง, คอนเวอร์เตอร์เป่าด้านข้าง และคอนเวอร์เตอร์เป่าด้านบน ตามความเป็นกรดและความเป็นด่างของวัสดุทนไฟสำหรับซับในเตาหลอม พวกมันยังสามารถแบ่งออกเป็นตัวแปลงที่เป็นกรดและตัวแปลงอัลคาไลน์ ในระยะแรกของการผลิตเหล็กคอนเวอร์เตอร์ อากาศจะถูกใช้ในการเป่า เนื่องจากไนโตรเจนที่มีอยู่ในอากาศไม่ใช่ก๊าซที่รองรับการเผาไหม้และไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางเคมี เกือบทั้งหมดหลุดออกจากรูก๊อกของเตาหลอมและยังดึงพลังงานความร้อนออกไปจำนวนมากอีกด้วย ไนโตรเจนที่เหลืออยู่ในเหล็กก็อาจทำให้คุณภาพเสียหายได้เช่นกัน นับตั้งแต่นำวิธีการเป่าด้วยออกซิเจนมาใช้ ข้อบกพร่องของเกรดเหล็กที่มีจำกัดและคุณภาพต่ำในการถลุงคอนเวอร์เตอร์ก็ได้รับการแก้ไข คุณภาพการถลุงในปัจจุบันและความหลากหลายของเครื่องแปลงออกซิเจนแบบเป่าด้านบนนั้นสอดคล้องกับเตาแบบเปิด และคุณสมบัติบางอย่างก็เกินกว่าเตาแบบเปิดด้วยซ้ำ ข้อได้เปรียบเดิมของเหล็กแปรรูป เช่น การลงทุนต่ำ การก่อสร้างที่รวดเร็ว ความสามารถในการปรับตัวเข้ากับวัตถุดิบสูง และความสามารถในการผลิตสูง ได้ถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่ ดังนั้นการผลิตเหล็กแบบคอนเวอร์เตอร์จึงเป็นวิธีการผลิตเหล็กที่มีแนวโน้มดีมาก จากสถานการณ์ในประเทศต่างๆ ทั่วโลก การผลิตเหล็กแบบแปรรูปมีศักยภาพที่ดีในการทดแทนการผลิตเหล็กแบบเปิด ตามสถิติ ในปี 1960 เหล็กที่ผลิตโดยการผลิตเหล็กแบบใช้ออกซิเจนเป่าด้านบนคิดเป็นสัดส่วนเพียง 4% ของการผลิตเหล็กทั่วโลก แต่ในปี 1969 ได้เพิ่มขึ้นเป็น 37% และในปี 1972 ก็เพิ่มขึ้นเป็น 53% ซึ่งเกินกว่านั้นมาก การผลิตเหล็กเตาแบบเปิด ปัจจุบัน ประเทศจีนใช้ตัวแปลงออกซิเจนแบบเป่าด้านบน (อัลคาไลน์) และเครื่องแปลงออกซิเจนแบบเป่าด้านข้าง (อัลคาไลน์) เป็นหลัก
2. กระบวนการผลิตเครื่องแปลงออกซิเจนแบบเป่าด้านบน
ภายนอกของคอนเวอร์เตอร์เป่าออกซิเจนด้านบนทำจากแผ่นเหล็กและบุด้วยอิฐทนไฟอัลคาไลน์ วัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตเหล็กคือเหล็กหลอมเหลว ซึ่งใช้ส่วนหนึ่งของเศษเหล็ก (หรือแร่เหล็ก) เป็นสารหล่อเย็น เช่นเดียวกับวัสดุที่สร้างตะกรัน เช่น ปูนขาวและฟลูออไรต์ (CaF2) ที่เติมเพื่อกำจัดกำมะถันและฟอสฟอรัส สารกำจัดออกซิไดซ์ เช่น เหล็กแมงกานีส เหล็กซิลิคอน หรืออลูมิเนียม ก็ใช้สำหรับการกำจัดออกซิเดชันเช่นกัน กระบวนการผลิตเหล็กสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสามขั้นตอน: การบรรทุก การเป่า และการกำจัดออกซิเดชัน ขั้นแรก ให้ใส่เศษเหล็กและแร่เหล็กบางส่วน ตามด้วยเหล็กหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิประมาณ 1200-1300 องศา จากนั้น แลนซ์ออกซิเจนจะถูกแทรกเข้าไปในพวยกาของเตาเพื่อเป่าออกซิเจน คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส และองค์ประกอบอื่น ๆ ในเหล็กหลอมเหลวจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็ว ขณะเดียวกันก็ปล่อยความร้อนจำนวนมากเพื่อละลายเศษเหล็กและแร่เหล็ก ในระหว่างกระบวนการเป่าออกซิเจน วัสดุที่สร้างตะกรันจะถูกเติมเพื่อกำจัดฟอสฟอรัสและกำมะถัน หลังจากเป่าออกซิเจนเป็นระยะเวลาหนึ่ง คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส และองค์ประกอบอื่นๆ จะลดลงจนถึงช่วงหนึ่ง หยุดเป่าออกซิเจนและแยกหอกออกซิเจนออก หากอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวสูงเกินไปในเวลานี้ ให้เติมเศษเหล็กเพื่อระบายความร้อน เมื่อองค์ประกอบและอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวเป็นไปตามข้อกำหนด จึงสามารถผลิตเหล็กได้ โดยปกติแล้ว สารดีออกซิไดเซอร์จะถูกเติมลงในทัพพีเหล็กหลอมเหลวในระหว่างการผลิตเหล็ก เวลาเป่าของคอนเวอร์เตอร์ขนาด 300 ตัน น้อยกว่า 20 นาที รวมเวลาเสริมไม่เกิน 1 ชั่วโมง การผลิตเหล็กแบบคอนเวอร์เตอร์เป่าด้วยออกซิเจนด้านบนมีผลผลิตสูงและคุณภาพดี และเป็นวิธีการผลิตเหล็กที่มีแนวโน้มดีมาก กำลังการผลิตของคอนเวอร์เตอร์แสดงในรูปของน้ำหนักของเหล็กหลอมเหลวที่สามารถฉีดเข้าไปได้ในระหว่างกระบวนการเป่าแต่ละครั้ง ตัวอย่างเช่น หากสามารถฉีดเหล็กหลอมเหลวได้ 10 ตันในระหว่างกระบวนการเป่าแต่ละครั้ง จะเรียกว่าคอนเวอร์เตอร์ขนาด 10 ตัน