So Sánh RH Và VOD [PDF]

Zitiervorschau

Tìm hiểu về tinh luyện thép RH (Ruhrstahl-Heraeus)  Khái quat về công nghệ RH Trong công nghệ sản xuất các loại thép chất lượng cao và thép có ứng dụng đặc biệt, tinh luyện thép lỏng trong chân không có vai trò quan trọng. Đối với thép các bon cực thấp, người ta đã ứng dụng phương pháp tinh luyện chân không tuần hoàn khử khí (gọi tắt là RH) để giảm hàm lượng các bon (C) xuống dưới 30 ppm (≈ 0,003 %), đồng thời khử sâu các tạp chất khí hòa tan  như ôxy (O) và nitơ (N) [1]. Thép các bon cực thấp (ULC – ultra- low carbon) với hàm lượng C nhỏ hơn 100 ppm – tương ứng với 0,01 % (trong nhiều trường hợp còn thấp hơn 50 ppm – tương ứng với 0,005 %) được sử dụng rộng rãi trong các ngành gia công tạo hình yêu cầu có tính dập sâu cao, ví dụ như thép có hàm lượng C < 20 ppm (≈ 0,002 %) được sử dụng trong ngành sản xuất vỏ ôtô do có khả năng tạo hình tốt [2].  Chức năng chính của lò RH 1. khử O, C, H, N trong chân không 2. hợp kim hóa trong chân không 3. hợp kim hóa và sự liên quan trực tiếp đến gia tăng sản lượng hợp kim 4. Thêm thép phế để điều chỉnh nhiệt độ và kích thích tạp chất nổi lên bề mặt 5. trong môi trường chân không thổi chất khử S để khử S 6. RH-PB/RH-MFB có thổi chất khử S để khử S trong RH-PB/RH-MFB 7. RHKTB/RH-MFB có thổi đỉnh oxy để gia nhiệt bằng hóa học và khử C  Giản đồ RH Giản dồ tại nhà máy CSC nhật bản

Sơ dồ RH thông dùng - Buồng 1 có hình trụ , nắp buồng có cửa quan sắt , cửa nạp fero , ống hút chân không 13 - Buồng chân không được nối với thùng rót 7 bằng 2 ống bên dưới : ống hút kim loại vào buồng 4 và ống thoát kim loại vào buồng 5 - Khí trơ được cấp vào ống hút để hút để hút kim loại vào buồng chân không và chảy về thùng rót qua ống thoát . Quy trình cứ thế tuần hoàn trong thiết bị  Đặc điểm của dây truyền công nghệ - khử khí và khử cacbon rất sâu - Thời gian tinh luyện ngắn - Kim loại luôn được nung trong quá trình tinh luyện - Hiệu quả khử khí cao - Tuổi thọ lớp lót buồng chân không thấp - Nhiệt độ kim loại giảm trong quá trình tinh luyện  Quy trình tinh luyện - Chắn đáy 2 ống bằng các tấm nhôm để tạo chân không ban đầu trong buồng - Nhúng các ống vào kim loại lỏng : tấm nhôm chảy , kim loại được hút lên độ cao 1m-1,5 m - Dẫn khí trơ vào ống hút khí sẽ dãn nở dẽ kéo theo kim loại vào buồng chân không với vận tốc khoảng 5m/s, tạo tia phun cao hơn mức kim loại trong buồng - Qua ống thoát kim loại đi trở lại thùng rót , xuống đáy thùng tạo điều kiện khuấy trộn kim loại .Do sự phun bắn của kim loại trong buồng chân không và bột khí Ar nên diện tích bề mặt phân pha kim loại - khí rất cao tạo điều kiện tốt cho quá trình khử khí

Công nghệ VOD:  Công nghệ : Cũng là phương pháp tinh luyện thép lỏng trong chân không sản xuất thép cacbon thấp và siêu thấp [C]= 0,3-0,5%, [Si]= 0,3% [S]< 0,06%. Xuất phát điểm cho rằng các khí [N] và [H] hòa tan trong thép lỏng với áp suất riêng phần bằng không có thể khuếch tán ào trong bọt khí tro. Ngoài ra tạp chất phi kim sẽ bị hút bám vào bề mặt các bọt khí cũng như ở các bề mặt tiếp xúc kim loại – bọt khí và tách ra khỏi kim lọai. Muốn vậy khí nổi phải thỏa mãn: Bọt khí càng nhỏ càng tốt, cuồng độ khí phải đủ để xáo trộn mạnh trong gàu kim loại  Chức năng chính của lò VOD: 1. Giảm hàm lượng H,N,O 2. Hạ thấp hàm lượng tạp chất phi kim 3. Làm đồng đều thành phần và nhiệt dộ thép lỏng 4. Giảm độ nhớt của thép lỏng avf cải thiện tính đúc 5. Tăng cường phản ứng giữ xỉ tổng hợp và thép lỏng 6. Việc thổi khí vào kim loại thông qua đầu phun bằng vật liệu xốp hoặc gạch thấu khí đi qua đáy lò  Giản đồ: Do phương pháp tinh luyện chân không không có giá thành cao, thiệt bị phức tạp nên người ta đã nghĩ đến các phương pháp tinh luyện thép ở điều kiện áp suất khí quyển mà vẫn đạt được một hiệu suất khử khả quan ở điều kiện khí quyển cũng có thể tinh luyện được thép lỏng bằng phương pháp thổi khí trơ. Phương pháp này có khi được thực hiện riêng rẽ nhưng hầu hết được phối hợp với một hoặc nhiều phương pháp khác. Cơ chế đưcọ trình bày như hình:

1234-

Sơ đồ cơ chế khử khí và tạp chất phi kim bằng khí trơ Khâu tạo mầm Khâu lớn lên của tạp chất phi kim Khâu nổi tạp chất phi kim Khâu chuyển tạp chất phi kim từ thép vào xỉ + Khử khí : khí nguyên tử H,N ở trong thép chuyển tới mặt bọt Ar ra phản ứng tạo phân tử khí ở đó, sau đó chúng chuyển vào bọt Ar rồi chuyển ra khí quyển + Khử tạp chất phi kim: Thổi khí trơ đã thúc đẩy quá trình khử tạp chất phi kim. Với thép đã khử Oxi thì tạp chất phi kim bám vào bề mặt bọt Ar rồi chuyển vào xỉ, với thép chưa khử Oxi thì việc thổi Ar vào thép đã thúc đẩy phản ứng oxi hóa C. Nếu khi thổi bị phun bắn sẽ làm tăng sự xâm nhập N,O,H vào thép

Cấu tạo gạch thổi Lò tinh luyện VOD 1. Ống thổi 2. Vỏ thép 3. Gạch thổi 4. Vữa chịu lửa 

Đặc điểm dây chuyền công nghệ:

+ Ưu điểm: - Không phải thay đổi kết cấu tường gàu, không gây sự cố bục gàu - Khử khí và [C]tốt khoảng 0,5% - Chi phí thấp có thể thay khí Ar bằng N2 để giảm chi phí - Nhiệt độ đồng đều, độ khuấy trộn cao, có thêm hệ thống thổi đỉnh bằng O2 - Nên chọn loại vật liệu thông khí đảm bảo chế độ thổi, chịu nhiệt độ tải trọng tốt, chống ăn mòn hóa học - Không cần hệ thống khử bụi + Nhược điểm: - Sự phân tán bọt khí không đồng đều trên tiết diện ngang - Chỉ điều khiển gián tiếp, điều chỉnh nhiệt dộ không tiện - Chi phí cao - Thời gian nấu luyện khá lâu 60-90 phút

+ Điều kiện: - Bán kính bọt khí càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc vàng lớn - Tốc độ nổi tỉ lệ nghịch với bán kính bọt - Khí không hòa tan trong chất nóng chảy, không phản ứng với chất khí khử - Chỉ có 1 loại khí hoàn tan, và có sự cân bằng giữa khí nổi lên và kim loại lỏng * Quy trình tinh luyện: - Kim loại được rót vào thùng và chuyển đến buồng chân không - Thổi oxi vào kim loại lỏng - Kim loại được khử oxi ( trong chân không) và được điều chỉnh thành phần bằng cách cho thêm fero hợp kim, cùng lúc đó khí Ar được thổi vào từ đáy lò - Kim loại được khử S ( trong chân không) bằng xỉ bazo và khí Ar thổi đáy