مقدمة لعملية صناعة الصلب بفرن القوس الكهربائي والعمليات الرئيسية

مقدمة لعملية صناعة الفولاذ في الفرن الكهربائي القوسي والعمليات الرئيسية

1. الشحن

الشحن هو العملية الأولية في الفرن الكهربائي القوسي (EAF) لعملية صناعة الفولاذ، والتي تتضمن تحميل المواد الخام، بشكل أساسي خردة الفولاذ وأحيانًا الحديد السائل (الحديد المصهور)، في الفرن.

2. تكوين الخبث

تتضمن هذه العملية تعديل تركيبة الخبث، والقاعدية، واللزوجة، والتفاعل. على سبيل المثال، أثناء نفخ الأكسجين، الهدف هو توليد خبث بمرونة وقاعدية كافية لنقل الأكسجين بفعالية إلى سطح المعدن. هذا يسهل تقليل الكبريت والفوسفور إلى مستويات أقل من الحدود المحددة لدرجة الفولاذ المستهدفة، مع تقليل التناثر وانسكاب الخبث.

3. إزالة الخبث

اعتمادًا على ظروف الصهر والأهداف المحددة، يتم إجراء إزالة الخبث أو استبداله في مراحل مختلفة. على سبيل المثال:

   عند استخدام ممارسة الخبث الواحد، يجب إزالة الخبث المؤكسد ("التخلص منه") في نهاية فترة الأكسدة.

   عند استخدام ممارسة الخبث المزدوجة لإنشاء خبث مختزل، يجب إزالة الخبث المؤكسد الأولي تمامًا لمنع عودة الفوسفور (عودة الفوسفور من الخبث إلى الفولاذ المصهور).

4. تحريك الحمام

يتم توفير الطاقة للحمام المصهور لتحفيز الحركة في الفولاذ المصهور والخبث، وبالتالي تحسين حركية التفاعلات المعدنية. يمكن تحقيق التحريك من خلال عدة طرق، بما في ذلك حقن الغاز (مثل الغازات الخاملة مثل الأرجون أو N₂)، والوسائل الميكانيكية، أو الحث الكهرومغناطيسي.

5. إزالة الفسفور

هذا هو التفاعل الكيميائي الذي يهدف إلى تقليل محتوى الفوسفور في الفولاذ المصهور. الفوسفور هو شوائب ضارة، حيث يمكن أن تسبب المستويات المرتفعة هشاشة في الفولاذ في درجات الحرارة المنخفضة، والمعروفة باسم "التقصف البارد". يزداد تأثير التقصف سوءًا مع زيادة محتوى الكربون. تحدد المواصفات القياسية عادةً الفوسفور بحد أقصى 0.045٪ للدرجات الشائعة، مع حدود أكثر صرامة للفولاذ عالي الجودة.

6. التحريك السفلي للفرن الكهربائي القوسي

يتم حقن الغازات مثل N₂، Ar، CO₂، CO، CH₄، أو O₂ في الحمام المصهور من خلال الفوهات (الفوهات) المثبتة في قاع الفرن. هذا يعمل على تسريع الذوبان وتعزيز التفاعلات المعدنية. تشمل فوائد التحريك السفلي ما يلي:

   تقليل وقت النقر إلى النقر وتقليل استهلاك الطاقة.

   إزالة الفسفور وإزالة الكبريت بكفاءة أكبر.

   زيادة استعادة عناصر السبائك مثل المنغنيز.

   تحسين تجانس تركيبة الفولاذ ودرجة الحرارة، مما يؤدي إلى جودة أفضل وتكاليف أقل وإنتاجية أعلى.

7. فترة الذوبان

على وجه التحديد لعمليات الفرن الكهربائي القوسي، تمتد فترة الذوبان من التشغيل الأولي للطاقة حتى يتم تسييل الشحنة الصلبة بالكامل. الأهداف الأساسية هي إذابة الشحنة بسرعة، ورفع درجة حرارتها، وتشكيل خبث أولي.

8. فترة الأكسدة وإزالة الكربون

في ممارسة الفرن الكهربائي القوسي التقليدية، تبدأ فترة الأكسدة عادةً بعد ذوبان الشحنة وتمتد إلى إزالة الخبث المؤكسد. المهمة الرئيسية هي إزالة الكربون، حيث يتفاعل الأكسجين مع الكربون لتكوين غاز أول أكسيد الكربون. تعتبر إزالة الكربون الكافية (غالبًا >0.2٪) أمرًا بالغ الأهمية لتنقية نقاء الفولاذ عن طريق إزالة الغازات والشوائب. تتعامل فترة الأكسدة أيضًا مع إزالة الفوسفور وتجانس الحمام. مع صعود علم المعادن الثانوي، غالبًا ما يتم تحويل الكثير من هذا التنقية بالأكسدة إلى مغرفة أو وحدات تنقية منفصلة.

9. فترة التنقية

يشير هذا المصطلح العام إلى مراحل العملية التي تتم فيها إزالة العناصر أو المركبات الضارة المحددة من الفولاذ المصهور. يتم تحقيق ذلك من خلال التفاعلات الكيميائية التي تنقلها إلى الطور الغازي أو تطفوها في طبقة خبث للإزالة.

10. فترة الاختزال

في ممارسة الفرن الكهربائي القوسي التقليدية، تتبع فترة الاختزال فترة الأكسدة وتسبق التنصت. الغرض الرئيسي منه هو إنشاء جو خبث مختزل لإزالة الأكسدة النهائية، وإزالة الكبريت، وتعديل التركيب الدقيق، وتجانس درجة الحرارة. يتم التخلص إلى حد كبير من هذه الفترة في عمليات الفرن الكهربائي القوسي الحديثة عالية الطاقة وعالية الطاقة للغاية، والتي تركز على الذوبان السريع ومهام التنقية بالنقل إلى وحدات خارجية.

11. علم المعادن الثانوي (تنقية المغرفة)

يتضمن هذا نقل الفولاذ المصهور الأولي من الفرن الكهربائي القوسي (أو وعاء صناعة الفولاذ الأولي الآخر) إلى وعاء منفصل لمزيد من التنقية. وبالتالي، تنقسم عملية صناعة الفولاذ إلى خطوتين:

   الصهر الأولي: الذوبان، وإزالة الفسفور الأولية، وإزالة الكربون، والسبائك الخشنة في جو مؤكسد.

   التنقية: إزالة الغازات النهائية، وإزالة الأكسدة، وإزالة الكبريت، وإزالة الشوائب، والضبط الدقيق للتركيب، غالبًا تحت الفراغ أو الغاز الخامل أو الأجواء المختزلة.

يعزز هذا التقسيم جودة الفولاذ، ويقصر وقت الفرن الأولي، ويحسن التكلفة ومرونة العملية. تختلف طرق تنقية المغرفة على نطاق واسع، وتصنف حسب الضغط (الضغط الجوي أو الفراغ) ونهج المعالجة (معالجة المغرفة مقابل تنقية فرن المغرفة المخصصة).

12. تحريك المغرفة

يعد تحريك الفولاذ المصهور أثناء علم المعادن الثانوي أمرًا بالغ الأهمية. إنه يوحّد درجة الحرارة والتركيب ويسرع تفاعلات التنقية عن طريق تحسين نقل الكتلة عند واجهات الطور. يمكن إكمال التفاعلات التي قد تستغرق 30-60 دقيقة بشكل ثابت (مثل إزالة الكبريت) في 3-5 دقائق مع التحريك. يؤدي التحريك أيضًا إلى زيادة كبيرة في المعدل الذي تطفو به الشوائب غير المعدنية خارج حمام الفولاذ.

13. تغذية الأسلاك بالمغرفة

تتضمن هذه التقنية تغذية الأسلاك ذات النواة أو الصلبة (مثل تلك التي تحتوي على مسحوق سبيكة Ca-Si والألومنيوم أو الكربون) في مغرفة الفولاذ المصهور باستخدام وحدة تغذية الأسلاك. إنها تمكن من إزالة الكبريت العميقة، ومعالجة الكالسيوم (للتحكم في شكل الشوائب)، والسبائك الدقيقة أو تقليم التركيب. كما أنها تساهم في إزالة الأكسدة النهائية وتحسين نظافة الفولاذ.

نحن شركة تصنيع أفران كهربائية محترفة. لمزيد من الاستفسارات، أو إذا كنت بحاجة إلى أفران القوس المغمور، أو أفران القوس الكهربائي، أو أفران تنقية المغرفة، أو معدات الصهر الأخرى، فيرجى عدم التردد في الاتصال بنا على  susan@aeaxa.com