1. Structuur en werkingsprincipe van open haardoven
De vorm van de open haard lijkt op een huis met een plat dak. De open haard is gebouwd met vuurvaste stenen en de hoofdstructuur omvat de ovenkop, de ovenkamer, het stijgende kanaal, de warmteopslagkamer, de sedimentkamer en het rookkanaal. Afhankelijk van de verschillende zuurgraad en alkaliteit van de gebruikte vuurvaste materialen, worden openhaardovens onderverdeeld in alkalische openhaardovens en zure openhaardovens. Door het gebruik van ruwijzer met een hoog fosforgehalte en een grote hoeveelheid schroot worden momenteel de meeste alkalische open haardovens gebruikt. De open haardoven is een rechthoekige ruimte die bestaat uit de oventop, de ovenwand en de ovenbodem. De grootte van een open haardoven wordt uitgedrukt in termen van de staalproductie die in elke oven kan worden gesmolten. Een open haardoven van 300 ton betekent bijvoorbeeld dat elke oven 300 ton staal kan smelten. Bij de staalproductie in de open haard wordt steenkoolgas of zware olie als brandstof gebruikt en via de ovenkop brandstof en lucht in de oven gebracht. Voordat het gesmolten ijzer de oven in gaat, moet het worden verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 1100 graden om ervoor te zorgen dat de oven een hoge temperatuur van 1700 graden kan bereiken en brandstof kan besparen tijdens de staalproductie.
2. Grondstoffen voor de staalproductie in de open haard
De belangrijkste grondstoffen voor de staalproductie in de open haard zijn schroot en ruwijzer (gesmolten ijzer of ruwijzerblokken), waarbij ruwijzer ongeveer 50-80% van de grondstoffen uitmaakt en de rest schroot is.
3. Proces van staalproductie in de open haard
De belangrijkste productieprocessen bij de staalproductie in de open haard omvatten laden, smelten, raffineren, deoxidatie en het tappen van staal. Eerst worden schroot, ijzererts, kalksteen enz. in de oven geladen. Wanneer deze ovenmaterialen worden verwarmd tot een temperatuur boven het smeltpunt van ruwijzer (1100 graden), wordt gesmolten ijzer in de oven gegoten. Deze fase wordt de voederperiode genoemd. Nadat het gesmolten ijzer is gemengd, wordt het nog steeds verwarmd en worden elementen zoals koolstof, mangaan en silicium geoxideerd. Nadat alle ovenmaterialen zijn gesmolten, gaat de smeltperiode in. Door oxidatiereacties neemt het gehalte aan koolstof, zwavel, fosfor, mangaan, silicium, enz. voortdurend af. Op dit moment kan het slakvormende middel kalk ongewenste onzuiverheden omzetten in slakken en deze geleidelijk elimineren, waardoor het staal de vereiste samenstelling bereikt. Deze periode wordt de raffinageperiode genoemd. Ten slotte worden deoxidatiemiddelen zoals ferrolegeringen toegevoegd voor deoxidatie. Zodra het staal de gewenste samenstelling heeft bereikt, kan het van het staal worden verwijderd. Dit is de laatste fase, bekend als de deoxidatieperiode. De bovenstaande fasen zijn niet absoluut, aangezien het eigenlijke staalproductieproces continu is, met afwisselende en overlappende fasen. Vanaf het begin van de toevoer is het ovenmateriaal al begonnen met verwarmen en is de reactie van oxiderende onzuiverheden tijdens de smeltperiode ook aan de gang. Maar in elke fase is de focus anders. De smeltfase richt zich bijvoorbeeld op het smelten van schroot, terwijl de raffinagefase zich richt op het oxideren van onzuiverheden. Daarom is het redelijk om de staalproductie in vier fasen te verdelen. Openhaardoven kan gewoon staal en hoogwaardig staal verfijnen. De nadelen zijn een lange smelttijd, grote bouwinvesteringen, een laag thermisch brandstofrendement en een lage productie-efficiëntie. Het duurt bijvoorbeeld ongeveer 7 uur om één staaloven te verwerken in een open haardoven van 300 ton. In de huidige situatie in China neemt de staalproductie in de open haard echter nog steeds een bepaalde positie in onder de verschillende staalproductiemethoden. Om de kwaliteit van het smelten en de productie-efficiëntie te verbeteren, zijn er verschillende zuurstofblaasprocessen toegepast in open haardovens, met significante resultaten.
4. Belangrijkste technische en economische indicatoren van de staalproductie in de open haard
(1) Bodembenuttingscoëfficiënt: verwijst naar de staalproductie per vierkante meter bodemoppervlak per dag en nacht. Hoe hoger de benuttingscoëfficiënt van de ovenbodem, hoe hoger de arbeidsproductiviteit van deze open haardoven. (2) Levensduur van open haardovens: het concept van de levensduur van open haardovens en de levensduur van omvormers is hetzelfde, dat verwijst naar de hitte van staalovens, van nieuwbouw tot schade, en wordt de ovenlevensduur van de open haardoven genoemd. (3) Brandstofverbruik: verwijst naar de hoeveelheid verbruikte brandstof per ton geraffineerd staal. Vanwege de verschillende gebruikte brandstoffen wordt ter vergelijking de verbruikte warmte per ton geraffineerd staal berekend in kilocalorieën per ton staal.