1. Struktur dan prinsip kerja tungku perapian terbuka
Bentuk tungku perapian terbuka menyerupai rumah beratap datar. Perapian terbuka dibangun dengan batu bata tahan api, dan struktur utamanya meliputi kepala tungku, ruang tungku, saluran naik, ruang penyimpanan panas, ruang sedimen, dan cerobong asap. Menurut perbedaan keasaman dan alkalinitas bahan tahan api yang digunakan, tungku perapian terbuka dibagi menjadi tungku perapian terbuka basa dan tungku perapian terbuka asam. Karena penggunaan pig iron dengan kandungan fosfor tinggi dan sejumlah besar baja bekas, sebagian besar tungku perapian terbuka basa saat ini digunakan. Tungku perapian terbuka adalah ruang persegi panjang yang terdiri dari bagian atas tungku, dinding tungku, dan bagian bawah tungku. Ukuran tungku perapian terbuka dinyatakan dalam keluaran baja yang dapat dicairkan di setiap tungku. Misalnya, tungku perapian terbuka seberat 300 ton berarti setiap tungku dapat melelehkan 300 ton baja. Pembuatan baja perapian terbuka menggunakan gas batubara atau minyak berat sebagai bahan bakar, dan memasukkan bahan bakar dan udara ke dalam tungku melalui kepala tungku. Sebelum besi cair masuk ke dalam tungku, perlu dipanaskan hingga suhu sekitar 1100 derajat untuk memastikan tungku dapat mencapai suhu tinggi 1700 derajat dan menghemat bahan bakar selama pembuatan baja.
2. Bahan baku pembuatan baja perapian terbuka
Bahan mentah utama untuk pembuatan baja tungku terbuka adalah baja bekas dan pig iron (besi cair atau blok pig iron), dengan pig iron menyumbang sekitar 50-80% dari bahan mentah dan sisanya adalah baja bekas.
3. Proses pembuatan baja perapian terbuka
Proses produksi utama pembuatan baja perapian terbuka meliputi pemuatan, peleburan, pemurnian, deoksidasi, dan penyadapan baja. Pertama, besi tua, bijih besi, batu kapur, dll dimasukkan ke dalam tungku. Ketika bahan tungku ini dipanaskan hingga suhu di atas titik leleh besi kasar (1100 derajat), besi cair dituangkan ke dalam tungku. Tahap ini disebut masa makan. Setelah besi cair dicampur, ia terus dipanaskan, dan unsur-unsur seperti karbon, mangan, dan silikon teroksidasi. Setelah semua bahan tungku meleleh, maka memasuki masa peleburan. Melalui reaksi oksidasi, kandungan karbon, belerang, fosfor, mangan, silikon, dll terus menurun. Pada saat ini, bahan pembuat terak kapur dapat mengubah kotoran yang tidak diinginkan menjadi terak dan secara bertahap menghilangkannya, sehingga baja mencapai komposisi yang dibutuhkan. Periode ini disebut periode pemurnian. Terakhir, deoksidasi seperti ferroalloy ditambahkan untuk deoksidasi. Setelah baja mencapai komposisi yang dibutuhkan, baja dapat dikeluarkan dari baja. Ini adalah tahap terakhir, yang dikenal sebagai periode deoksidasi. Tahapan di atas tidak mutlak, karena proses pembuatan baja sebenarnya berlangsung terus menerus, dengan tahapan yang bergantian dan tumpang tindih. Sejak awal pengumpanan, bahan tungku sudah mulai memanas, dan reaksi pengoksidasi pengotor selama periode peleburan juga sedang berlangsung. Namun pada setiap tahap, fokusnya berbeda-beda. Misalnya, tahap peleburan berfokus pada peleburan baja bekas, sedangkan tahap pemurnian berfokus pada oksidasi pengotor. Oleh karena itu, masuk akal untuk membagi pembuatan baja menjadi empat tahap. Tungku perapian terbuka dapat memurnikan baja biasa dan baja berkualitas tinggi. Kerugiannya adalah waktu peleburan yang lama, investasi konstruksi yang besar, efisiensi termal bahan bakar yang rendah, dan efisiensi produksi yang rendah. Misalnya, dibutuhkan waktu sekitar 7 jam untuk memproses satu tungku baja dalam tungku perapian terbuka seberat 300 ton. Namun, dalam situasi saat ini di Tiongkok, pembuatan baja perapian terbuka masih menempati posisi tertentu di antara berbagai metode pembuatan baja. Untuk meningkatkan kualitas peleburan dan efisiensi produksi, berbagai proses peniupan oksigen telah diterapkan di tungku perapian terbuka, dan memberikan hasil yang signifikan.
4. Indikator teknis dan ekonomi utama pembuatan baja perapian terbuka
(1) Koefisien pemanfaatan dasar: mengacu pada produksi baja per meter persegi luas dasar per siang dan malam. Semakin tinggi koefisien pemanfaatan bagian bawah tungku, semakin tinggi produktivitas tenaga kerja tungku perapian terbuka tersebut. (2) Umur tungku perapian terbuka: konsep umur tungku perapian terbuka dan umur konverter adalah sama, yang mengacu pada panas tungku pembuatan baja dari konstruksi baru hingga kerusakan, dan disebut umur tungku tungku perapian terbuka. (3) Tingkat konsumsi bahan bakar: mengacu pada jumlah bahan bakar yang dikonsumsi per ton baja yang dimurnikan. Karena perbedaan bahan bakar yang digunakan, sebagai perbandingan, panas yang dikonsumsi per ton baja yang dimurnikan dihitung dalam kilokalori per ton baja.