Phân loại thiết bị luyện thép và tinh luyện

Phân loại tinh luyện thép:

Có thể chia thành tinh luyện ngoài lò và tinh luyện trong lò. Tinh luyện ngoài lò là xử lý tinh luyện thép nóng chảy bên ngoài lò luyện thép, chẳng hạn như khử khí chân không, phun bột, v.v. Tinh luyện trong lò là quá trình tinh luyện, chẳng hạn như thổi oxy, trong lò luyện thép. Thêm quặng, v.v.

Phân loại theo đối tượng xử lý:

Có thể chia thành tinh luyện thép thông thường và tinh luyện thép hiệu suất cao. Tinh luyện thép thông thường đề cập đến việc xử lý tinh luyện thép carbon thông thường, thép hợp kim thấp, v.v., và tinh luyện thép hiệu suất cao đề cập đến việc xử lý tinh luyện thép cường độ cao, thép không gỉ, thép dụng cụ, v.v.

Lò hồ quang điện: sử dụng nhiệt hồ quang được tạo ra giữa điện cực và vật liệu lò để làm nóng chảy vật liệu lò, chủ yếu sử dụng phế liệu thép làm nguyên liệu thô và cũng có thể thêm một số gang hoặc sắt khử trực tiếp. Luyện thép bằng lò hồ quang điện có các đặc điểm là tính linh hoạt cao, khả năng sản xuất nhiều loại thép và khả năng thích ứng mạnh mẽ với nguyên liệu thô, khiến nó phù hợp để sản xuất thép đặc biệt và thép hợp kim cao.

Lò tinh luyện rót (LF): Thiết bị kết hợp các chức năng gia nhiệt và tinh luyện của lò luyện thép. Các chức năng chính bao gồm nâng cao nhiệt độ và cách nhiệt của thép nóng chảy, cung cấp năng lượng nhiệt mới cho thép nóng chảy thông qua gia nhiệt hồ quang, tạo điều kiện cho việc thêm hợp kim và điều chỉnh thành phần, thêm vật liệu xỉ và đạt được quá trình khử lưu huỳnh và khử oxy sâu của thép nóng chảy; Chức năng khuấy argon thổi khí argon vào thép nóng chảy thông qua các viên gạch thấm ở đáy thùng rót, cho phép thép được khuấy và đồng nhất về thành phần và nhiệt độ; Một số lò tinh luyện rót còn có chức năng khử khí chân không, có thể loại bỏ các loại khí như hydro và nitơ khỏi chất lỏng thép, giảm hơn nữa hàm lượng oxy và lưu huỳnh, đồng thời thu được chất lỏng thép có độ tinh khiết cao hơn.

Thiết bị lò luyện thép và tinh luyện

I. Lò luyện thép sơ cấp

1. Lò hồ quang điện (EAF)

• Nguyên tắc cốt lõi: Sử dụng nhiệt độ cao do hồ quang giữa các điện cực graphite và vật liệu nạp để làm nóng chảy nguyên liệu thô (chủ yếu là phế liệu thép) và hoàn thành quá trình luyện thép thông qua việc thổi oxy, tạo xỉ và các thao tác khác.
• Đặc điểm cấu trúc: Bao gồm thân lò, hệ thống nâng điện cực, nắp lò, cơ chế nghiêng và hệ thống hút bụi. Lò hồ quang điện hiện đại chủ yếu là lò hồ quang điện siêu cao thế (UHP) để cải thiện hiệu quả nung chảy.
• Ưu điểm: Khả năng thích ứng nguyên liệu thô linh hoạt (có thể sử dụng 100% phế liệu thép), chu kỳ nung chảy ngắn, ít ô nhiễm môi trường (được trang bị hệ thống hút bụi hiệu quả) và phù hợp để sản xuất thép đặc biệt và thép carbon chất lượng cao.
• Thông số chính: Mức công suất (cấp UHP thường là 600 - 1200 kVA/t), chu kỳ nung chảy (40 - 60 phút mỗi mẻ), nhiệt độ rót (1600 - 1650°C).

2. Lò thổi oxy cơ bản (BOF)

• Nguyên tắc cốt lõi: Lấy gang nóng chảy làm nguyên liệu thô chính, thổi oxy có độ tinh khiết cao vào gang nóng chảy từ trên xuống hoặc từ dưới lên, oxy hóa carbon, silicon, mangan và các tạp chất khác trong gang nóng chảy, và giải phóng một lượng lớn nhiệt để tăng nhiệt độ của thép nóng chảy.
• Đặc điểm cấu trúc: Chủ yếu bao gồm thân lò (vỏ thép + lớp lót gạch magnesia carbon), hệ thống ống thổi oxy, chụp khói miệng lò và thiết bị nghiêng. Theo phương pháp thổi oxy, nó được chia thành lò chuyển đổi thổi trên, lò chuyển đổi thổi dưới và lò chuyển đổi thổi kết hợp.
• Ưu điểm: Hiệu quả sản xuất cao (dung tích lò đơn có thể đạt 300 - 400 tấn), chi phí sản xuất thấp và phù hợp với sản xuất liên tục quy mô lớn thép carbon thông thường.
• Kịch bản ứng dụng: Thiết bị cốt lõi của các nhà máy thép tích hợp quy mô lớn, phù hợp với quy trình sản xuất liên tục lò cao - lò chuyển đổi.

3. Lò cảm ứng

• Nguyên tắc cốt lõi: Sử dụng cảm ứng điện từ để tạo ra dòng điện xoáy trong vật liệu nạp, và dựa vào hiệu ứng nhiệt của dòng điện xoáy để làm nóng chảy nguyên liệu thô. Nó được chia thành lò cảm ứng không lõi và lò cảm ứng kênh.
• Ưu điểm: Tốc độ gia nhiệt nhanh, nhiệt độ thép nóng chảy đồng đều, kiểm soát thành phần chính xác và diện tích sàn nhỏ.
• Kịch bản ứng dụng: Thích hợp cho các nhà máy thép vừa và nhỏ, được sử dụng để nung chảy thép đặc biệt, thép hợp kim và sản xuất phôi đúc chính xác.

II. Lò tinh luyện thứ cấp

1. Lò rót (LF)

• Chức năng cốt lõi: Không thực hiện khử khí chân không, chủ yếu để gia nhiệt, khử oxy, khử lưu huỳnh và điều chỉnh thành phần của thép nóng chảy. Nó sử dụng các điện cực graphite để tạo ra hồ quang trong thùng rót để gia nhiệt thép nóng chảy và loại bỏ các tạp chất bằng cách thêm các chất tạo xỉ (vôi, fluorit).
• Ưu điểm chính: Có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ của thép nóng chảy (độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±5°C), cải thiện độ sạch của thép nóng chảy và kéo dài thời gian rót của đúc liên tục.
• Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong việc kết hợp các dây chuyền sản xuất lò hồ quang điện và lò chuyển đổi, đặc biệt là để tinh luyện thép đặc biệt.

2. Lò khử khí chân không RH

• Nguyên tắc cốt lõi: Sử dụng nguyên tắc hút chân không và tuần hoàn để nâng thép nóng chảy từ thùng rót vào buồng chân không, loại bỏ khí hòa tan (H, N) trong thép nóng chảy trong điều kiện chân không cao và thực hiện quá trình khử hydro, khử nitơ và khử khí.
• Đặc điểm cấu trúc: Bao gồm buồng chân không, ống nâng, hệ thống chân không và hệ thống dẫn động tuần hoàn thép nóng chảy.
• Ưu điểm: Hiệu quả khử khí cao (hàm lượng hydro có thể giảm xuống ≤2 ppm), thời gian xử lý ngắn và phù hợp với sản xuất quy mô lớn thép chất lượng cao (chẳng hạn như thép tấm ô tô, thép ống).

3. Lò tinh luyện chân không VD/VOD

• VD (Lò khử khí chân không): Tương tự như RH về chức năng, nó là một thiết bị khử khí chân không tĩnh, thích hợp cho tinh luyện rót vừa và nhỏ, với đầu tư thiết bị thấp.
• VOD (Lò khử cacbon oxy chân không): Trên cơ sở VD, thêm chức năng thổi oxy, có thể thực hiện khử cacbon trong điều kiện chân không và chủ yếu được sử dụng để nung chảy thép không gỉ (giảm hàm lượng carbon xuống dưới 0,03% trong khi vẫn giữ lại crom).

4. Lò AOD (Lò khử cacbon argon oxy)

• Nguyên tắc cốt lõi: Thổi hỗn hợp argon và oxy vào thép nóng chảy, giảm áp suất riêng phần của CO bằng argon, thực hiện khử cacbon ở nhiệt độ thấp hơn và tránh mất mát oxy hóa của crom.
• Kịch bản ứng dụng: Thiết bị chủ chốt để nung chảy thép không gỉ và thép hợp kim cao crom, với sản lượng kim loại cao và chất lượng sản phẩm ổn định.

III. Hệ thống hỗ trợ chính

1. Hệ thống rót: Chịu trách nhiệm vận chuyển thép nóng chảy giữa lò luyện thép, lò tinh luyện và máy đúc liên tục, và vật liệu lót của nó (gạch magnesia carbon, gạch nhôm magiê carbon) ảnh hưởng trực tiếp đến sự mất nhiệt độ và độ sạch của thép nóng chảy.
2. Hệ thống tạo xỉ: Thêm các chất tạo xỉ (vôi, fluorit, silica) để tạo thành một lớp xỉ bảo vệ, có vai trò khử oxy, khử lưu huỳnh và hấp thụ các tạp chất.
3. Hệ thống điều khiển tự động hóa: Thực hiện giám sát và điều chỉnh theo thời gian thực các thông số nung chảy (nhiệt độ, hàm lượng oxy, dòng điện điện cực) và cải thiện mức độ ổn định và tự động hóa của quá trình nung chảy.

IV. Xu hướng phát triển

1. Xanh và ít carbon: Phổ biến các công nghệ tiết kiệm năng lượng như thu hồi nhiệt thải của khí thải và lớp phủ phun nhiệt điện cực; phát triển lò hồ quang điện sử dụng khí khử giàu hydro để giảm lượng khí thải carbon.
2. Thông minh hóa: Áp dụng các công nghệ như dữ liệu lớn, trí tuệ nhân tạo và cặp song sinh kỹ thuật số để thực hiện kiểm soát thông minh toàn bộ quá trình luyện thép và tinh luyện, đồng thời dự đoán chất lượng của thép nóng chảy.
3. Quy mô lớn và hiệu quả cao: Phát triển các lò chuyển đổi dung lượng lớn (400 - 500 tấn) và lò hồ quang điện siêu cao thế để cải thiện hiệu quả sản xuất lò đơn và giảm tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị sản phẩm.