مقدمه ای بر فرآیند فولادسازی کوره قوس الکتریکی و عملیات کلیدی

مقدمه ای بر فرآیند فولادسازی کوره قوس الکتریکی و عملیات کلیدی

1. بارگیری

بارگیری عملیات اولیه در فرآیند فولادسازی کوره قوس الکتریکی (EAF) است که شامل بارگیری مواد اولیه، عمدتاً قراضه فولاد و گاهی اوقات آهن مذاب (آهن گداخته) به داخل کوره می شود.

2. تشکیل سرباره

این عملیات شامل تنظیم ترکیب، بازی، ویسکوزیته و واکنش پذیری سرباره است. به عنوان مثال، در طول دمیدن اکسیژن، هدف ایجاد سرباره ای با سیالیت و بازی کافی برای انتقال موثر اکسیژن به سطح فلز است. این امر کاهش گوگرد و فسفر را به سطوحی کمتر از حد مجاز برای گرید فولاد مورد نظر تسهیل می کند، در حالی که پاشش و ریزش سرباره را نیز به حداقل می رساند.

3. حذف سرباره

بسته به شرایط و اهداف ذوب خاص، حذف یا جایگزینی سرباره در مراحل مختلف انجام می شود. به عنوان مثال:

   هنگام استفاده از روش تک سرباره، سرباره اکسید کننده باید در پایان دوره اکسیداسیون حذف شود ("برداشتن").

   هنگام استفاده از روش دو سرباره برای ایجاد سرباره احیا کننده، سرباره اکسید کننده اولیه باید به طور کامل حذف شود تا از برگشت فسفر (بازگشت فسفر از سرباره به فولاد مذاب) جلوگیری شود.

4. هم زدن حمام

انرژی به حمام مذاب تامین می شود تا حرکت در فولاد مذاب و سرباره ایجاد شود، در نتیجه سینتیک واکنش های متالورژیکی بهبود می یابد. هم زدن را می توان از طریق چندین روش از جمله تزریق گاز (به عنوان مثال، گازهای بی اثر مانند Ar یا N₂)، روش های مکانیکی یا القای الکترومغناطیسی به دست آورد.

5. فسفرزدایی

این واکنش شیمیایی با هدف کاهش محتوای فسفر در فولاد مذاب است. فسفر یک ناخالصی مضر است، زیرا سطوح بالای آن می تواند باعث شکنندگی فولاد در دماهای پایین شود که به عنوان "کوتاهی سرد" شناخته می شود. اثر شکنندگی با افزایش محتوای کربن بدتر می شود. مشخصات استاندارد معمولاً فسفر را به حداکثر 0.045٪ برای گریدهای رایج محدود می کند، با محدودیت های سختگیرانه تر برای فولادهای با کیفیت بالا.

6. هم زدن کف کوره قوس الکتریکی

گازهایی مانند N₂، Ar، CO₂، CO، CH₄ یا O₂ از طریق نازل هایی که در کف کوره نصب شده اند به حمام مذاب تزریق می شوند. این امر به تسریع ذوب و افزایش واکنش های متالورژیکی کمک می کند. مزایای هم زدن کف عبارتند از:

   کاهش زمان ضربه به ضربه و کاهش مصرف برق.

   فسفرزدایی و گوگردزدایی کارآمدتر.

   افزایش بازیابی عناصر آلیاژی مانند منگنز.

   بهبود همگن سازی ترکیب و دمای فولاد که منجر به کیفیت بهتر، هزینه های کمتر و بهره وری بالاتر می شود.

7. دوره ذوب

به طور خاص برای عملیات EAF، دوره ذوب از روشن شدن اولیه تا زمانی که بار جامد کاملاً مایع شود، ادامه دارد. اهداف اصلی ذوب سریع بار، افزایش دمای آن و تشکیل سرباره اولیه است.

8. دوره اکسیداسیون و کربن زدایی

در روش EAF معمولی، دوره اکسیداسیون معمولاً پس از ذوب بار شروع می شود و تا حذف سرباره اکسید کننده ادامه دارد. یک کار کلیدی کربن زدایی است، جایی که اکسیژن با کربن واکنش می دهد و گاز CO را تشکیل می دهد. کربن زدایی کافی (اغلب >0.2٪) برای تصفیه خلوص فولاد با حذف گازها و ناخالصی ها بسیار مهم است. دوره اکسیداسیون همچنین حذف فسفر و همگن سازی حمام را انجام می دهد. با ظهور متالورژی ثانویه، بخش زیادی از این تصفیه اکسیداسیون اکنون اغلب به پاتیل یا واحدهای تصفیه جداگانه منتقل می شود.

9. دوره تصفیه

این اصطلاح کلی به مراحل فرآیندی اشاره دارد که در آن عناصر یا ترکیبات مضر خاص از فولاد مذاب حذف می شوند. این امر از طریق واکنش های شیمیایی که آنها را به فاز گاز منتقل می کنند یا آنها را به یک لایه سرباره برای حذف شناور می کنند، به دست می آید.

10. دوره احیا

در روش EAF معمولی، دوره احیا پس از دوره اکسیداسیون و قبل از ضربه زدن انجام می شود. هدف اصلی آن ایجاد یک اتمسفر سرباره احیا کننده برای داکسیداسیون نهایی، گوگردزدایی، تنظیم دقیق ترکیب و همگن سازی دما است. این دوره تا حد زیادی در عملیات EAF مدرن با قدرت بالا و فوق العاده بالا حذف می شود، که بر ذوب سریع و انتقال وظایف تصفیه به واحدهای خارجی تمرکز دارد.

11. متالورژی ثانویه (تصفیه پاتیل)

این شامل انتقال فولاد مذاب اولیه از EAF (یا سایر ظروف فولادسازی اولیه) به یک ظرف جداگانه برای تصفیه بیشتر است. بنابراین فرآیند فولادسازی به دو مرحله تقسیم می شود:

   ذوب اولیه: ذوب، فسفرزدایی اولیه، کربن زدایی و آلیاژسازی تقریبی در یک اتمسفر اکسید کننده.

   تصفیه: گاززدایی نهایی، داکسیداسیون، گوگردزدایی، حذف ناخالصی ها و تنظیم دقیق ترکیب، اغلب تحت خلاء، گاز بی اثر یا اتمسفر احیا کننده.

این تقسیم کیفیت فولاد را افزایش می دهد، زمان کوره اولیه را کوتاه می کند و هزینه و انعطاف پذیری فرآیند را بهینه می کند. روش های تصفیه پاتیل بسیار متفاوت است، که بر اساس فشار (اتمسفری یا خلاء) و رویکرد درمان (پردازش پاتیل در مقابل تصفیه کوره پاتیل اختصاصی) طبقه بندی می شوند.

12. هم زدن پاتیل

هم زدن فولاد مذاب در طول متالورژی ثانویه بسیار مهم است. دما و ترکیب را همگن می کند و واکنش های تصفیه را با بهبود انتقال جرم در فصل مشترک فازها تسریع می کند. واکنش هایی که ممکن است 30-60 دقیقه به صورت ایستا طول بکشد (به عنوان مثال، گوگردزدایی) را می توان در 3-5 دقیقه با هم زدن تکمیل کرد. هم زدن همچنین سرعت شناور شدن ناخالصی های غیر فلزی از حمام فولاد را به طور چشمگیری افزایش می دهد.

13. تغذیه سیم پاتیل

این تکنیک شامل تغذیه سیم های هسته دار یا جامد (به عنوان مثال، حاوی پودر آلیاژ Ca-Si، آلومینیوم یا کربن) به داخل پاتیل فولاد مذاب با استفاده از یک تغذیه کننده سیم است. این امر گوگردزدایی عمیق، عملیات کلسیم (برای کنترل شکل ناخالصی ها) و میکروآلیاژسازی یا اصلاح دقیق ترکیب را امکان پذیر می کند. همچنین به داکسیداسیون نهایی کمک می کند و تمیزی فولاد را بهبود می بخشد.

ما یک تولید کننده حرفه ای کوره های الکتریکی هستیم. برای سوالات بیشتر، یا اگر به کوره های قوس زیر آب، کوره های قوس الکتریکی، کوره های تصفیه پاتیل یا سایر تجهیزات ذوب نیاز دارید، لطفاً دریغ نکنید با ما در تماس باشید.susan@aeaxa.com