1. Struktur dan prinsip kerja relau perapian terbuka
Bentuk relau perapian terbuka menyerupai rumah beratap rata. Perapian terbuka dibina dengan batu bata refraktori, dan struktur utamanya termasuk kepala relau, ruang relau, saluran menaik, ruang penyimpanan haba, ruang sedimen, dan serombong. Mengikut keasidan dan kealkalian yang berbeza bagi bahan refraktori yang digunakan, relau perapian terbuka dibahagikan kepada relau perapian terbuka alkali dan relau perapian terbuka berasid. Oleh kerana penggunaan besi babi dengan kandungan fosforus yang tinggi dan sejumlah besar keluli sekerap, kebanyakan relau perapian terbuka beralkali digunakan pada masa ini. Relau perapian terbuka ialah ruang segi empat tepat yang terdiri daripada bahagian atas relau, dinding relau dan bahagian bawah relau. Saiz relau perapian terbuka dinyatakan dari segi keluaran keluli yang boleh dicairkan dalam setiap relau. Sebagai contoh, relau perapian terbuka 300 tan bermakna setiap relau boleh mencairkan 300 tan keluli. Pembuatan keluli perapian terbuka menggunakan gas arang batu atau minyak berat sebagai bahan api, dan memasukkan bahan api dan udara ke dalam relau melalui kepala relau. Sebelum besi cair masuk ke dalam relau, ia perlu dipanaskan pada suhu sekitar 1100 darjah untuk memastikan relau boleh mencapai suhu tinggi 1700 darjah dan menjimatkan bahan api semasa pembuatan keluli.
2. Bahan mentah untuk pembuatan keluli perapian terbuka
Bahan mentah utama untuk pembuatan keluli perapian terbuka ialah keluli sekerap dan besi babi (besi cair atau blok besi babi), dengan besi babi menyumbang kira-kira 50-80% daripada bahan mentah dan selebihnya ialah keluli sekerap.
3. Proses pembuatan keluli perapian terbuka
Proses pengeluaran utama pembuatan keluli perapian terbuka termasuk pemuatan, pencairan, penapisan, penyahoksidaan dan penorehan keluli. Pertama, keluli sekerap, bijih besi, batu kapur, dll. dimuatkan ke dalam relau. Apabila bahan relau ini dipanaskan pada suhu melebihi takat lebur besi babi (1100 darjah), besi cair dituangkan ke dalam relau. Peringkat ini dipanggil tempoh makan. Selepas besi cair dicampur, ia terus dipanaskan, dan unsur-unsur seperti karbon, mangan, dan silikon teroksida. Selepas semua bahan relau cair, ia memasuki tempoh lebur. Melalui tindak balas pengoksidaan, kandungan karbon, sulfur, fosforus, mangan, silikon, dan lain-lain secara berterusan berkurangan. Pada masa ini, kapur agen pembuat sanga boleh menukar kekotoran yang tidak diingini menjadi sanga dan secara beransur-ansur menghapuskannya, menjadikan keluli mencapai komposisi yang diperlukan. Tempoh ini dipanggil tempoh penapisan. Akhir sekali, penyahoksida seperti ferroalloys ditambah untuk penyahoksidaan. Setelah keluli mencapai komposisi yang diperlukan, ia boleh dikeluarkan dari keluli. Ini adalah peringkat akhir, yang dikenali sebagai tempoh penyahoksidaan. Peringkat di atas tidak mutlak, kerana proses pembuatan keluli sebenar adalah berterusan, dengan peringkat bergantian dan bertindih. Dari awal pemakanan, bahan relau telah mula dipanaskan, dan tindak balas pengoksidaan kekotoran semasa tempoh lebur juga sedang dijalankan. Tetapi pada setiap peringkat, tumpuan adalah berbeza. Sebagai contoh, peringkat lebur tertumpu pada peleburan keluli sekerap, manakala peringkat penapisan tertumpu pada pengoksidaan kekotoran. Oleh itu, adalah munasabah untuk membahagikan pembuatan keluli kepada empat peringkat. Relau perapian terbuka boleh menapis keluli biasa dan keluli berkualiti tinggi. Kelemahannya ialah masa peleburan yang lama, pelaburan pembinaan yang besar, kecekapan haba bahan api yang rendah, dan kecekapan pengeluaran yang rendah. Sebagai contoh, ia mengambil masa kira-kira 7 jam untuk memproses satu relau keluli dalam 300 tan relau perapian terbuka. Walau bagaimanapun, dalam keadaan semasa di China, pembuatan keluli perapian terbuka masih memegang kedudukan tertentu di antara pelbagai kaedah pembuatan keluli. Untuk meningkatkan kualiti peleburan dan kecekapan pengeluaran, pelbagai proses tiupan oksigen telah diterima pakai dalam relau perapian terbuka, dengan hasil yang ketara.
4. Penunjuk teknikal dan ekonomi utama pembuatan keluli perapian terbuka
(1) Pekali penggunaan bawah: merujuk kepada pengeluaran keluli setiap meter persegi kawasan bawah setiap hari dan malam. Semakin tinggi pekali penggunaan bahagian bawah relau, semakin tinggi produktiviti buruh relau perapian terbuka ini. (2) Kehidupan relau perapian terbuka: konsep hayat relau perapian terbuka dan hayat penukar adalah sama, yang merujuk kepada haba relau pembuatan keluli daripada pembinaan baru kepada kerosakan, dan dipanggil hayat relau relau terbuka. (3) Kadar penggunaan bahan api: merujuk kepada jumlah bahan api yang digunakan bagi setiap tan keluli ditapis. Disebabkan oleh bahan api yang berbeza yang digunakan, sebagai perbandingan, haba yang digunakan bagi setiap tan keluli ditapis dikira dalam kilokalori setiap tan keluli.