سايت فولاد سازي فولاد مبارکه قسمت ششم

دماي مذاب در واحد فولاد سازی بر اساس جدول زير محاسبه مي گردد:

1538-[55(%c)+80(%c)^2+13(%si)+5(%mg)+30(%p+si)+4(%ni)+1.5(%cr)+5(%cu)

+37(%al)]

در جدول زير مقادير نوعي حداقل و حداكثر دماي ذوب بر مبناي گروه هاي فولاد مشاهده مي شود:

.

زمان كامل ريخته گري در واحد فولاد سازی بر اساس جدول زيرصورت مي پذيرد:

.

متالورژي ثانويه در واحد فولاد سازی:

مقدمه:

امروزه پاتيل بعنوان يك راكتور متالوژيكي محسوب مي شود كه در آن فرايند هاي متالوژيكي مهم انجام مي پذيرد. در اين تالار با هدف بررسي متالوژيكي فرايند، موارد ذيل به تفصيل مورد تجزيه و تحليل قرار خواهد گرفت.

1-تصفيه فولاد: به معني حذف و يا تغيير شكل ناخالصي هاي فلزي ويا غير فلزي بوده و خود شامل مراحل ذيل مي باشد:

1-1)اكسيژن زدايي: هدف از آن به حداقل رساندن اكسيژن محلول مذاب وسرباره پاتيل مي باشد. انجام اين عمليات شرط لازم براي شروع عمليات بعدي مي باشد.

مزاياي ناشي از اكسيژن زدايي:

-امكان تثبيت دقيق آناليز ذوب

-كاهش تغييرات lf

-افزايش yeild  فولاد

-افزايش yeild  فرو آلياژ هاي مصرفي

-تشكيل سرباره سفيد

-انجام مؤثرترين عمليات سولفورزدايي

-كاهش مصرف نسوز پاتيل به واسطه كاهش خاصيت خورندگي آن

-ايجاد امكان بازيابي سرباره پاتيل و استفاده مجدد از آن بعنوان ماده سرباره ساز

1-2)سرباره سازي: هدف از آن ايجاد سرباره اي سيال با بازيسيته مناسب جهت انجام واكنش هاي لازم با ذوب مي باشد. يك بخش از اين عمليات با افزودن مواد سرباره ساز در هنگام تخليه ذوب از كوره به پاتيل و بخش ديگر با افزودن مواد سرباره ساز و انجام عمليات خاص در كوره پاتيلي انجام مي پذيرد.

.

مزاياي ناشي از سرباره سازي در واحد فولاد سازی:

-ايجاد يك سرباره سيال با نقطه ذوب پايين جهت انجام فعل و انفعالات لازم ما بين ذوب و سرباره

-ايجاد يك سرباره با بازيسيته مناسب جهت سولفور زدايي مؤثر

-امكان تخليه كامل سرباره از پاتيل پس از ريخته گري و به دنبال آن تميزي پاتيل و همچنين امكان بازيابي سرباره موجود

-پوشش مناسب قوس و در نتيجه كاهش مصرف انرژي الكتريكي و همچنين كاهش آلودگي صوتي

2-تنظيم آناليز شيميايي: هدف از آن تنظيم آناليز شيميايي ذوب بر اساس استاندارد تعيين شده و با استفاده از افزودن فرو آلياژ به ذوب مي باشد.

3-ايجاد قوس الكتريكي: هدف از آن ايجاد توان الكتريكي لازم براي افزايش دماي ذوب مي باشد.

مزاياي ناشي از قوس الكتريكي:

-افزايش دماي سرباره

-افزايش سياليت

-افزايش دما تا حد مورد نياز جهت انجام عمليات دمش آرگون براي شناور كردن ناخالصي ها

-افزايش دما جهت ارسال ذوب به واحد ريخته گري

4-دمش آرگون از كف پاتيل: هدف از آن انجام موفقيت آميز عمليات ثانويه بوده كه در اين راستا واحد متالوژي ثانويه نيز از اين سيستم بهره مند مي باشد.

مزاياي ناشي از دمش گاز آرگون از كف پاتيل:

-كمتر شدن دما و آناليز شيميايي ذوب در اثر تلاطم ايجاد شده در ذوب

-ايجاد شرايط لازم براي شناور شدن ناخالصي ها

-كاهش دما در صورت لزوم جهت ارسال ذوب به واحد ريخته گري

سرباره در واحد فولاد سازی:

اصولا سرباره مجموعه اي متشكل از انواع اكسيد هاي فلزي و غير فلزي مي باشد كه سر منشا ورودي آن از مواد اوليه شارژ شده در كوره هاي قوس الكتريكي مي باشد.

از جمله مهمترين اكسيد هاي موجود در سرباره مي توان به موارد ذيل اشاره نمود:

خصوصيات يك سرباره مناسب خروج از كوره پاتيلي    (LF) در واحد فولاد سازی:

بر اساس تحقيقات و تجربيات بدست آمده در ارتباط با شناخت آناليز يك سرباره ايده آل خروجي از LF تركيب ذيل بعنوان يك نمونه مناسب معرفي مي گردد:

از جمله مزاياي اصلي وجود چنين سرباره اي در واحد متالوژي ثانويه مي توان به موارد زير اشاره نمود:

الف)عدم وجود منبع اكسيد كننده(درصد بسيار پايين از M  NO-FEO ): اين مورد به مفهوم انجام صحيح عمليات تثبيت آناليز ذوب و همچنين عدم اكسيد شدن برخي عناصر محلول در ذوب مثل AL,C,MN,SI,  و ايجاد ناخالصي هايي چون MNO,SIO2,AL2O3   مي باشد.

AL2O3+FEO→AL2O3+FE↓

ب)وجود سياليت مناسب با هدف تصفيه فولاد: چنين سرباره اي داراي سيليت كافي در جذب ناخالصي ها و تصفيه فولاد مي باشد. ناخالصي هاي موجود در فولاد در اثر وجود يك دمش آرام و مناسب، پس از تماس با چنين سرباره اي به فاز سرباره مي پيوندد و از مذاب فولاد خارج مي گردد.

ج)حفاظت مذاب از تماس با هواي محيط و اكسيد شدن عناصر محلول در فولاد، همچنين عمل كردن به عنوان يك لايه مناسب عايق حرارتي و جلوگيري از افت سريع دماي مذاب.

د)امكان انجام صحيح عمليات سولفور زدايي در توليد فولادها: چنين سرباره اي داراي بازيسيته و سياليت مناسب در حذف عناصر مضر نظير گوگرد مي باشد.    Cao+(fes , mns) → cas+(feo , mno)

بر طبق تعريف، بازيسيته سرباره مطابق فرمول زير تعريف مي گردد:

B=CAO+2.3MGO/SIO2+P2O5+1.2(AL2O3+FEO+MNO)

كه مطابق با تركيب سرباره ايده آل، يك بازيسيته مناسب براي انجام موفقيت آميز عمليات سولفورزدايي در مقادير B>2.5-3  بدست مي آيد.

چ)پوشش دادن مناسب قوس: چنين سرباره اي باعث كاهش سر و صداي حاصل از قوس زدن، كاهش مصرف انرژي و … خواهد شد.

توجه: همانگونه كه ملاحظه ميگردد از اصلي ترين وظايف يك سرباره مناسب در كوره هاي پاتيلي حذف ناخالصي هاي موجود در فولاد مي باشد. اين مورد محقق نمي گردد مگر در كنار وجود يك دمش بسيار آرام در طول عمليات آماده سازي ذوب كه در مورد فولاد هاي API  (انجام كامل گوگرد زدايي) وجود دمش بسيار آرام در ده دقيقه پاياني عمليات آماده سازي بسيار ضروري مي باشد.

.

خصوصيات يك سرباره كه از تركيب مناسب دور باشد(عدم انجام عمليات سرباره سازي) در واحد فولاد سازی:

 الف) وجود درصد بالاي منبع اكسيد كننده (MNO , FEO)

اين عمليات تثبيت عمليات ذوب را با مشكلات بسيار زيادي مواجه مينمايد. ضمن اينكه علاوه بر عدم تصفيه ذوب توسط چنين سرباره اي خود به عنوان يك منبع ايجاد ناخالصي عمل خواهد نمود.

استفاده از آلومينيوم ريزدانه ضمن احيا نمودن سرباره در بالا بردن درصد AL2O3  و بدنبال آن افزايش سياليت سرباره نيز كمك خواهد نمود.

ب) عدم دارا بودن سياليت مناسب كه معايبي چون عدم تصفيه مناسب ذوب، عدمايجاد يك لايه عايق حرارتي و همچنين عدم قطع ارتباط كامل ذوب با هوا و جذب اكسيژن و نيتروژن را به دنبال خواهد داشت.

ج) عدم پوشش مناسب قوس ، بالا رفتن مصرف انرژي، ايجاد سر و صداي زياد در موقع قوس زدن و … از معايب وجود چنين سرباره اي در كوره هاي پاتيلي مي باشد.

.

در واحد فولاد سازی چگونه به تركيب سرباره ايده آل برسيم:   

بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد سرباره ورودي به LF  در واحد فولاد سازي داراي تركيبي نزديك به جدول ذيل مي باشد:

همانگونه كه مشاهده مي گردد مقادير اكسيد هاي فلزي FEO , MNO كه به عنوان منابع اكسيد كننده در ذوب عمل مي كنند نسبت به حد مورد نظر بايد كاهش زيادي از خود نشان دهد(سرباره كامل احيا نشود)همچنين درصد AL2O3  موجود در چنين سرباره اي تا حد مناسب خود فاصله داشته و بايستي افزايش يابد. اين افزايش در مورد فاز CAO  نيز به چشم مي خورد بنابراين بطور خلاصه و كلي سرباره سازي در LF  را مي توان به شكل زير در نظر گرفت:

1)                 احيا سرباره:(كاهش مقادير feo, mno)

در اينجا با افزودن عناصر اكسيد شونده قوي مثل al كروي، بروي سطح سرباره، احيا سرباره صورت مي گيرد. مسلما انجام واكنش هاي سرباره و كاهش AL + (FEO, MNO) → AL2O3 + (FE , MN) ريز دانه در يك سرباره سيال به مراتب مؤثرتر و سريع تر صورت خواهد پذيرفت. بنابراين در صورت عدم سيال بودن سرباره ورودي، از قوس زدن و استفاده همزمان از CAC2  (و احيانا پودر آلومينا در صورت امكان) براي سيال كردن نسبي سرباره و افزايش سرعت سرد شدن ذوب بهره مي بريم.

استفاده از AL  ريز دانه ضمن انجام احيا سرباره در بالا بردن درصد AL2O3  و به دنبال آن افزايش سياليت سرباره را بدنبال خواهد داشت.

2)                 افزايش درصد AL2O3 (سيال شدن سرباره):

همانگونه كه ذكر گرديد سرباره ايده آل خروجي از LF در حدود 25 تا 30 درصد AL2O3  را به خود اختصاص مي دهد. محاسبات و بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد كه علاوه بر افزايش درصد AL2O3  به واسطه احيا سرباره مقاديري از پودرAL2O3  بين 100تا250 كيلو گرم براي رسيدن به مقادير نهايي درصد AL2O3  نياز خواهد بود. زمان افزودن اين مقدار از آلومينا در هنگام تخليه ذوب مي باشد در برخي موارد نيز جبران كمبود مقادير  AL2O3 توسط سرباره مصنوعي تحت عنوان كلسيم آلومينات صورت مي گيرد كه اين ماده داراي تركيبات تقريبي 50 درصد AL2O3 به همراه 50 درصد CAO ميباشد و محل افزودن آن نيز در هنگام تخليه مي باشد.

3)                 افزايش درصد CAO در سرباره براي رسيدن به بازيسيته مناسب:

براي رسيدن به مقدار نهايي درصد CAO مورد نياز در سرباره بايد مقداري از آهك در LF به ذوب اضافه گردد. مسلما افزودن CAO در سرباره بايد تحت شرايط سيال بودن كامل سرباره صورت پذيرد تا از كلوخه شدن و سفت شدن سرباره جلوگيري به عمل آيد.

.

عمليات سولفور زدايي در پاتيل فولاد در بخش LF در واحد فولاد سازی:

بر اساس آناليز استاندارد و نوع فولاد، در صورتي كه ميزان گوگرد مذاب تخليه شده از حد قابل قبول استاندارد بالاتر باشد از اين دستور العمل جهت كاهش آن اضافه مي شود.

تذكر: با توجه به سطح تماس مذاب و سرباره، و امكان انجام عمليات سرباره گيري، بهتر است عمليات گوگرد زدايي در كوره هاي قوس الكتريكي صورت پذيرد .

براي انجام عمليات گوگرد زدايي در پاتيل ابتدا مقدار 300 كيلو پودر سرباره ساز و سپس700 كيلو آهك در حين تخليه به مذاب اضافه مي گردد كه دماي مناسب براي انجام عمليات سولفورزدايي بالاتر از 1600 درجه ميباشد كه بايد دما را در اين درجه حرارت حفظ كرد و ضخامت اندازه گيري شود كه اگر ضخامت سرباره بيش از 6 سانتي متر باشد سرباره گيري لازم الاجرا مي باشد.

در اين حين عمليات سرباره سازي كه شامل كاهش FEO + MNO  و تنظيم بازيسيته و سياليت سرباره است انجام مي گيرد. كه اين عمليات به همراه قوس زدن تا رسيدن به درجه حرارت بالاتر از1600 درجه ادامه مي يابد پس از رسيدن به دماي بالاتر از 1600 درجه و با توجه به ميزان سولفور در نمونه آخر گرفته شده 15-10 دقيقه دمش ملايم آرگون بدون قوس زدن جهت حذف ناخالصي ها و سولفور انجام گرفته و سپس نمونه گرفته مي شود.

در صورتي كه ميزان سولفور در نمونه گرفته شده در محدوده استاندارد نباشد عمليات افزايش دما و سپس دمش ملايم آرگون تكرار مي گردد. و هنگامي كه عمليات سولفور زدايي تا حد مطلوب مذاب انجام گرفت تنظيم دما انجام شده، پودر پوششي اضافه و ذوب به واحد ريخته گري ارسال مي گردد.

نقش آرگون براي همگن كردن مذاب و خروج CO  به همراه ناخالصي هاي ديگر مي باشد و سولفور زدايي با آهك انجام مي پذيرد كه اين عمليات در دماي بالاي 1600 درجه انجام مي گيرد.

.

افزودن فروآلياژهاي خاص در كوره هاي پاتيلي lf :

شرايط افزودن فروآلياژهاي خاص (FE NB-FE V-FE TI) و مقدار مورد نياز هر كدام به شرح زير است:

-فرو نيوبيوم(FE NB):

پس از افزودن آلومينيوم كروي و نواري به منظور احيا ذوب و سرباره در مرحله اولو قبل از گرفتن نمونه از مذاب مي توان فرونيوبيوم را به ذوب افزود.

مقدار لازم براي هر پوينت(01/.) 30 كيلو گرم مي باشد.درصد تثبيت نيويبوم برابر با مينيمم استاندارد مي باشد كه در فولاد مباركه در بسته هاي 10 كيلو گرمي به مذاب اضافه مي گردد.

-فروواناديم(FE V):

اين فرو آلياژ پس از افزودن آلومينيوم كروي و نواري در مرحله اول و قبل از گرفتن نمونه اول مذاب مي توان اين فروآلياژ را به ذوب افزود كه مقدار لازم براي هر پوينت(01/. درصد) 30 كيلو گرم مي باشد.درصد تثبيت واناديوم برابر با مينيموم استاندارد مي باشد كه در فولاد مباركه در كيسه هايي به وزن 10 كيلوگرم به مذاب اضافه مي شود.

-فروتيتانيوم(FE TI):

اين فرو آلياژ در دماي بالاتر از 1570 درجه و در حالي كه فولاد و سرباره كاملا كشته شده باشد اضافه مي گردد.

مقدار لازم براي هر پوينت (01/. درصد) تيتانيوم 40 تا 45 كيلوگرم مي باشد. درصد تثبيت تيتانوم در ذوب يك پوينت (01/. درصد) كمتر از ماكزيموم مي باشد و در فولاد مباركه فرو تيتانيوم در بسته هاي 10 كيلو گرمي در دسترس مي باشد.

جدول افزودن فروآلياژ و آلومينيوم به پاتيل به ازاي هر پوينت در واحد LF:

در قسمت  جهت جلو گيري از افت دماي مذاب در پايان عمليات تصفيه فولاد مقدار 150 تا 80 كيلوگرم پودر پوششي كه در كيسه هاي 20 كيلوگرمي مي باشد به مذاب افزوده مي شود.

.

منبع : مجموعه پژوهش های سامانه یال wwww.ial.ir