1. مبدأ العمل في صناعة الصلب المحول
تحويل صناعة الصلب هي طريقة لصناعة الصلب يتم فيها نفخ الهواء أو الأكسجين في الحديد المنصهر لأكسدة الكربون والمنغنيز والسيليكون والفوسفور والكبريت وعناصر أخرى في الحديد المنصهر بسرعة، ويتم استخدام الحرارة المنبعثة أثناء الأكسدة للتسخين دون إضافة التدفئة. يمكن تقسيم المحول إلى ثلاثة أنواع وفقًا لموضع النفخ: المحول المنفوخ السفلي، والمحول المنفوخ الجانبي، والمحول المنفوخ العلوي. وفقًا لحموضة وقلوية المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في بطانة الفرن، يمكن أيضًا تقسيمها إلى محول حمضي ومحول قلوي. في المرحلة المبكرة من صناعة الصلب المحول، يتم استخدام الهواء للنفخ، حيث أن النيتروجين الموجود في الهواء ليس غازًا داعمًا للاحتراق ولا يشارك في التفاعلات الكيميائية. يتسرب كل هذا تقريبًا من فتحة الفرن ويأخذ أيضًا كمية كبيرة من الطاقة الحرارية. يمكن أن يؤدي النيتروجين المتبقي في الفولاذ أيضًا إلى الإضرار بجودته. منذ اعتماد طريقة نفخ الأكسجين، تم التغلب على أوجه القصور في درجات الفولاذ المحدودة والجودة المنخفضة في صهر المحولات. إن جودة الصهر الحالية وتنوع محول الأكسجين المنفوخ قد واكبت الموقد المفتوح، بل إن بعض الخصائص تجاوزت الموقد المفتوح. لقد تم الاستفادة الكاملة من المزايا الأصلية للفولاذ المحول، مثل الاستثمار المنخفض، والبناء السريع، والقدرة العالية على التكيف مع المواد الخام، والإنتاجية العالية. لذلك، تعد صناعة الصلب المحول طريقة واعدة جدًا لصناعة الصلب. من الوضع في مختلف البلدان حول العالم، تتمتع صناعة الصلب المحولات بإمكانية كبيرة لتحل محل صناعة الصلب ذات الموقد المفتوح. وفقًا للإحصاءات، في عام 1960، كان الفولاذ الذي تم إنتاجه عن طريق صناعة الصلب باستخدام محول الأكسجين يمثل 4٪ فقط من إنتاج الصلب في العالم، ولكن بحلول عام 1969 ارتفع إلى 37٪، وبحلول عام 1972 ارتفع إلى 53٪، وهو ما يتجاوز بكثير إنتاج الصلب الموقد المفتوح. في الوقت الحاضر، تستخدم الصين بشكل أساسي محولات الأكسجين ذات النفخ العلوي (القلوية) ومحولات الأكسجين ذات النفخ الجانبي (القلوية).
2. عملية إنتاج محول الأكسجين المنفوخ
الجزء الخارجي لمحول الأكسجين المنفوخ مصنوع من لوحة فولاذية ومبطن بالطوب الحراري القلوي. المادة الخام الرئيسية لصناعة الصلب هي الحديد المنصهر، والذي يستخدم أيضًا جزءًا من خردة الفولاذ (أو خام الحديد) كمبرد، بالإضافة إلى مواد صنع الخبث مثل الجير والفلوريت (CaF2) المضافة لإزالة الكبريت والفوسفور. تُستخدم أيضًا مزيلات الأكسدة مثل حديد المنغنيز أو حديد السيليكون أو الألومنيوم لإزالة الأكسدة. يمكن تقسيم عملية صناعة الفولاذ تقريبًا إلى ثلاث مراحل: التحميل والنفخ وإزالة الأكسدة. أولاً، يتم تحميل بعض خردة الفولاذ وخام الحديد، يليها الحديد المنصهر بدرجة حرارة تبلغ حوالي 1200-1300 درجة. بعد ذلك، يتم إدخال أنبوب الأكسجين في فوهة الفرن لنفخ الأكسجين، وأكسدة الكربون والسيليكون والمنغنيز والعناصر الأخرى الموجودة في الحديد المنصهر بسرعة، بينما يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة لإذابة خردة الفولاذ وخام الحديد. أثناء عملية نفخ الأكسجين، تتم أيضًا إضافة مواد صنع الخبث لإزالة الفوسفور والكبريت. بعد نفخ الأكسجين لفترة معينة من الزمن، يقل الكربون والسيليكون والمنغنيز وعناصر أخرى إلى نطاق معين، ويتوقف نفخ الأكسجين ويستخرج أنبوب الأكسجين. إذا كانت درجة حرارة الفولاذ المنصهر مرتفعة جدًا في هذا الوقت، أضف الفولاذ الخردة للتبريد. عندما يتوافق تكوين ودرجة حرارة الفولاذ المنصهر مع المتطلبات، يمكن إنتاج الفولاذ. عادة ما يتم إضافة مزيل الأكسدة إلى مغرفة الفولاذ المنصهر أثناء صناعة الفولاذ. زمن النفخ لمحول 300 طن أقل من 20 دقيقة، بما في ذلك الوقت الإضافي الذي لا يتجاوز ساعة واحدة. تتميز صناعة الفولاذ بمحول الأكسجين بالنفخ العلوي بإنتاجية عالية وجودة جيدة، وهي طريقة واعدة جدًا لصناعة الفولاذ. يتم التعبير عن الطاقة الإنتاجية للمحول من حيث وزن الحديد المنصهر الذي يمكن حقنه أثناء كل عملية نفخ. على سبيل المثال، إذا كان من الممكن حقن 10 أطنان من الحديد المنصهر أثناء كل عملية نفخ، يطلق عليه محول 10 طن.