การจำแนกประเภทของอุปกรณ์การผลิตและกลั่นเหล็ก

การจำแนกประเภทของการกลั่นเหล็ก:

สามารถแบ่งออกเป็นการกลั่นในเตาหลอมและการกลั่นนอกเตาหลอม การกลั่นนอกเตาหลอมหมายถึงการบำบัดการกลั่นเหล็กหลอมเหลวภายนอกเตาหลอมเหล็ก เช่น การขจัดก๊าซสุญญากาศ การพ่นผง ฯลฯ การกลั่นในเตาหลอมหมายถึงกระบวนการกลั่น เช่น การเป่าออกซิเจนในเตาหลอมเหล็ก เพิ่มแร่ ฯลฯ

จำแนกตามวัตถุประสงค์ในการประมวลผล:

สามารถแบ่งออกเป็นการกลั่นเหล็กทั่วไปและการกลั่นเหล็กสมรรถนะสูง การกลั่นเหล็กทั่วไปหมายถึงการบำบัดการกลั่นเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ ฯลฯ และการกลั่นเหล็กสมรรถนะสูงหมายถึงการบำบัดการกลั่นเหล็กกล้าความแข็งแรงสูง เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าเครื่องมือ ฯลฯ

เตาหลอมอาร์คไฟฟ้า: ใช้ความร้อนจากอาร์คที่เกิดจากขั้วไฟฟ้าและวัสดุเตาหลอมในการหลอมวัสดุเตาหลอม โดยส่วนใหญ่ใชเศษเหล็กเป็นวัตถุดิบ และยังสามารถเพิ่มเศษเหล็กหรือเหล็กที่ลดโดยตรงได้อีกด้วย การผลิตเหล็กกล้าด้วยเตาหลอมอาร์คไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะคือมีความยืดหยุ่นสูง ความสามารถในการผลิตเหล็กหลายประเภท และการปรับตัวที่แข็งแกร่งกับวัตถุดิบ ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตเหล็กพิเศษและเหล็กกล้าโลหะผสมสูง

เตาหลอมกลั่น Ladle (LF): อุปกรณ์ที่รวมฟังก์ชันการให้ความร้อนและการกลั่นของเตาหลอมเหล็ก ฟังก์ชันหลัก ได้แก่ การเพิ่มอุณหภูมิและการฉนวนของเหล็กหลอมเหลว การให้พลังงานความร้อนใหม่แก่เหล็กหลอมเหลวผ่านการให้ความร้อนด้วยอาร์ค การอำนวยความสะดวกในการเพิ่มโลหะผสมและการปรับองค์ประกอบ การเพิ่มวัสดุสแลก และการขจัดกำมะถันและการขจัดออกซิเจนของเหล็กหลอมเหลวอย่างล้ำลึก ฟังก์ชันการกวนด้วยอาร์กอนเป่าก๊าซอาร์กอนเข้าไปในเหล็กหลอมเหลวผ่านอิฐที่ซึมผ่านได้ที่ด้านล่างของ Ladle ทำให้เหล็กถูกกวนและทำให้เป็นเนื้อเดียวกันในแง่ขององค์ประกอบและอุณหภูมิ เตาหลอมกลั่น Ladle บางเตาหลอมยังมีฟังก์ชันการขจัดก๊าซสุญญากาศ ซึ่งสามารถกำจัดก๊าซ เช่น ไฮโดรเจนและไนโตรเจนออกจากของเหล็กได้ ลดปริมาณออกซิเจนและกำมะถันลงอีก และได้รับของเหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้น

อุปกรณ์เตาหลอมการผลิตและกลั่นเหล็ก

I. เตาหลอมเหล็กเบื้องต้น

1. เตาหลอมอาร์คไฟฟ้า (EAF)

• หลักการหลัก: ใช้ความร้อนสูงที่เกิดจากอาร์คระหว่างขั้วไฟฟ้ากราไฟต์และประจุเพื่อหลอมวัตถุดิบ (ส่วนใหญ่เป็นเศษเหล็ก) และทำให้กระบวนการผลิตเหล็กเสร็จสมบูรณ์ผ่านการเป่าออกซิเจน การทำสแลก และการดำเนินการอื่นๆ
• คุณสมบัติโครงสร้าง: ประกอบด้วยตัวเตาหลอม ระบบยกขั้วไฟฟ้า ฝาเตาหลอม กลไกการเอียง และระบบกำจัดฝุ่น เตาหลอมอาร์คไฟฟ้าสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็น เตาหลอมอาร์คไฟฟ้ากำลังสูงพิเศษ (UHP) เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการถลุง
• ข้อดี: การปรับตัวของวัตถุดิบที่ยืดหยุ่น (สามารถใช้เศษเหล็กได้ 100%) รอบการถลุงสั้น มลพิษต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ (ติดตั้งระบบกำจัดฝุ่นที่มีประสิทธิภาพ) และเหมาะสำหรับการผลิตเหล็กพิเศษและเหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูง
• พารามิเตอร์หลัก: ระดับพลังงาน (เกรด UHP โดยทั่วไปคือ 600 - 1200 kVA/t) รอบการถลุง (40 - 60 นาทีต่อความร้อน) อุณหภูมิการแตะ (1600 - 1650°C)

2. เตาหลอมออกซิเจนขั้นพื้นฐาน (BOF)

• หลักการหลัก: ใช้เหล็กหลอมเหลวเป็นวัตถุดิบหลัก เป่าออกซิเจนบริสุทธิ์สูงเข้าไปในเหล็กหลอมเหลวจากด้านบนหรือด้านล่าง ออกซิไดซ์คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส และสิ่งสกปรกอื่นๆ ในเหล็กหลอมเหลว และปล่อยความร้อนจำนวนมากเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลว
• คุณสมบัติโครงสร้าง: ส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวเตาหลอม (เปลือกเหล็ก + ซับในอิฐแมกนีเซียคาร์บอน) ระบบหัวฉีดออกซิเจน ฝาครอบควันปากเตาหลอม และอุปกรณ์เอียง ตามวิธีการเป่าออกซิเจน แบ่งออกเป็นตัวแปลงเป่าด้านบน ตัวแปลงเป่าด้านล่าง และตัวแปลงเป่าแบบรวม
• ข้อดี: ประสิทธิภาพการผลิตสูง (ความจุเตาหลอมเดี่ยวสามารถเข้าถึง 300 - 400 ตัน) ต้นทุนการผลิตต่ำ และเหมาะสำหรับการผลิตเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไปอย่างต่อเนื่องในขนาดใหญ่
• สถานการณ์การใช้งาน: อุปกรณ์หลักของโรงงานเหล็กแบบบูรณาการขนาดใหญ่ จับคู่กับกระบวนการผลิตอย่างต่อเนื่องของเตาหลอมระเบิด - ตัวแปลง

3. เตาหลอมเหนี่ยวนำ

• หลักการหลัก: ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อสร้างกระแสไหลวนในประจุ และอาศัยผลกระทบจากความร้อนของกระแสไหลวนเพื่อหลอมวัตถุดิบ แบ่งออกเป็นเตาหลอมเหนี่ยวนำแบบไม่มีแกนและเตาหลอมเหนี่ยวนำแบบช่อง
• ข้อดี: ความเร็วในการให้ความร้อนที่รวดเร็ว อุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวสม่ำเสมอ การควบคุมองค์ประกอบที่แม่นยำ และพื้นที่ใช้สอยขนาดเล็ก
• สถานการณ์การใช้งาน: เหมาะสำหรับโรงงานเหล็กขนาดเล็กและขนาดกลาง ใช้สำหรับการถลุงเหล็กพิเศษ เหล็กกล้าโลหะผสม และการผลิตชิ้นงานหล่อแม่นยำ

II. เตาหลอมกลั่นทุติยภูมิ

1. เตาหลอม Ladle (LF)

• ฟังก์ชันหลัก: ไม่มีการขจัดก๊าซสุญญากาศ ส่วนใหญ่สำหรับการให้ความร้อน การขจัดออกซิเจน การขจัดกำมะถัน และการปรับองค์ประกอบของเหล็กหลอมเหลว ใช้ขั้วไฟฟ้ากราไฟต์เพื่อสร้างอาร์คใน Ladle เพื่อให้ความร้อนแก่เหล็กหลอมเหลว และกำจัดสิ่งเจือปนโดยการเพิ่มสารทำสแลก (ปูนขาว ฟลูออไรต์)
• ข้อดีหลัก: สามารถปรับอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวได้อย่างแม่นยำ (ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ ±5°C) ปรับปรุงความสะอาดของเหล็กหลอมเหลว และขยายเวลาการเทของการหล่ออย่างต่อเนื่อง
• การใช้งาน: ใช้กันอย่างแพร่หลายในการจับคู่สายการผลิตเตาหลอมอาร์คไฟฟ้าและตัวแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกลั่นเหล็กพิเศษ

2. เตาหลอมขจัดก๊าซสุญญากาศ RH

• หลักการหลัก: ใช้หลักการดูดสุญญากาศและการไหลเวียนเพื่อยกเหล็กหลอมเหลวจาก Ladle เข้าไปในห้องสุญญากาศ กำจัดก๊าซที่ละลาย (H, N) ในเหล็กหลอมเหลวภายใต้สภาวะสุญญากาศสูง และตระหนักถึงการขจัดไฮโดรเจน การขจัดไนโตรเจน และการขจัดก๊าซ
• คุณสมบัติโครงสร้าง: ประกอบด้วยห้องสุญญากาศ ท่อยก ระบบสุญญากาศ และระบบขับเคลื่อนการไหลเวียนของเหล็กหลอมเหลว
• ข้อดี: ประสิทธิภาพการขจัดก๊าซสูง (ปริมาณไฮโดรเจนสามารถลดลงเหลือ ≤2 ppm) ระยะเวลาในการประมวลผลสั้น และเหมาะสำหรับการผลิตเหล็กคุณภาพสูงในขนาดใหญ่ (เช่น เหล็กแผงรถยนต์ เหล็กท่อ)

3. เตาหลอมกลั่นสุญญากาศ VD/VOD

• VD (เตาหลอมขจัดก๊าซสุญญากาศ): คล้ายกับ RH ในฟังก์ชัน เป็นอุปกรณ์ขจัดก๊าซสุญญากาศแบบคงที่ เหมาะสำหรับการกลั่น Ladle ขนาดเล็กและขนาดกลาง โดยมีการลงทุนอุปกรณ์ต่ำ
• VOD (เตาหลอมขจัดคาร์บอนด้วยออกซิเจนสุญญากาศ): บนพื้นฐานของ VD เพิ่มฟังก์ชันการเป่าออกซิเจน ซึ่งสามารถตระหนักถึงการขจัดคาร์บอนภายใต้สภาวะสุญญากาศ และส่วนใหญ่ใช้สำหรับการถลุงเหล็กกล้าไร้สนิม (ลดปริมาณคาร์บอนให้อยู่ต่ำกว่า 0.03% ในขณะที่ยังคงโครเมียม)

4. เตาหลอม AOD (เตาหลอมขจัดคาร์บอนด้วยอาร์กอนออกซิเจน)

• หลักการหลัก: เป่าส่วนผสมของอาร์กอนและออกซิเจนเข้าไปในเหล็กหลอมเหลว ลดความดันบางส่วนของ CO โดยอาร์กอน ตระหนักถึงการขจัดคาร์บอนที่อุณหภูมิต่ำกว่า และหลีกเลี่ยงการสูญเสียออกซิเดชันของโครเมียม
• สถานการณ์การใช้งาน: อุปกรณ์สำคัญสำหรับการถลุงเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าโลหะผสมโครเมียมสูง โดยมีผลผลิตโลหะสูงและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่มั่นคง

III. ระบบสนับสนุนหลัก

1. ระบบ Ladle: รับผิดชอบในการขนส่งเหล็กหลอมเหลวระหว่างเตาหลอมเหล็ก เตาหลอมกลั่น และเครื่องหล่ออย่างต่อเนื่อง และวัสดุซับใน (อิฐแมกนีเซียคาร์บอน อิฐอะลูมิเนียมแมกนีเซียมคาร์บอน) มีผลกระทบโดยตรงต่อการสูญเสียอุณหภูมิและความสะอาดของเหล็กหลอมเหลว
2. ระบบทำสแลก: เพิ่มสารทำสแลก (ปูนขาว ฟลูออไรต์ ซิลิกา) เพื่อสร้างชั้นสแลกป้องกัน ซึ่งมีบทบาทในการขจัดออกซิเจน การขจัดกำมะถัน และการดูดซับสิ่งเจือปน
3. ระบบควบคุมอัตโนมัติ: ตระหนักถึงการตรวจสอบและปรับพารามิเตอร์การถลุงแบบเรียลไทม์ (อุณหภูมิ ปริมาณออกซิเจน กระแสไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้า) และปรับปรุงเสถียรภาพและระดับอัตโนมัติของกระบวนการถลุง

IV. แนวโน้มการพัฒนา

1. สีเขียวและคาร์บอนต่ำ: เผยแพร่เทคโนโลยีการประหยัดพลังงาน เช่น การนำความร้อนเหลือทิ้งของก๊าซไอเสียกลับมาใช้ใหม่และการเคลือบสเปรย์ความร้อนของขั้วไฟฟ้า พัฒนาเตาหลอมอาร์คไฟฟ้าโดยใช้ก๊าซลดไฮโดรเจนเพื่อลดการปล่อยคาร์บอน
2. การทำให้เป็นอัจฉริยะ: ใช้เทคโนโลยีต่างๆ เช่น ข้อมูลขนาดใหญ่ ปัญญาประดิษฐ์ และฝาแฝดดิจิทัล เพื่อตระหนักถึงการควบคุมอัจฉริยะตลอดกระบวนการของการผลิตและกลั่นเหล็ก และทำนายคุณภาพของเหล็กหลอมเหลว
3. ขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพสูง: พัฒนาตัวแปลงความจุขนาดใหญ่ (400 - 500 ตัน) และเตาหลอมอาร์คไฟฟ้ากำลังสูงพิเศษเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตเตาหลอมเดี่ยวและลดการใช้พลังงานต่อหน่วย