เพื่อให้บรรลุผลอย่างแท้จริง “เหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูง,” การถลุงเตาเหนี่ยวนำจะต้องพัฒนาจากความเรียบง่าย การควบคุมการหลอมละลาย มีความซับซ้อน ความแม่นยำ การควบคุมเคมีของอินเทอร์เฟซ. ด้านล่างนี้คือการขยายเชิงลึกของเสาหลักทางเทคนิคหลักสามประการ, ครอบคลุมหลักการทางอุณหพลศาสตร์, เส้นทางจลนศาสตร์, และพารามิเตอร์การปฏิบัติงานจริง.
ฉัน. คู่มือการใช้สารกำจัดออกซิไดซ์แบบผสม (สีบา, พอดูได้) ในเตาเหนี่ยวนำ
ข้อจำกัดของดีออกซิไดเซอร์แบบองค์ประกอบเดียว (และ, MN) อยู่ในผลิตภัณฑ์กำจัดออกซิเดชั่น, ซึ่งมักเป็นของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวสูง (เช่น, SiO2 ละลายที่ 1723° C). เมื่อพิจารณาจากเวลาปฏิกิริยาตะกรัน-โลหะที่ค่อนข้างอ่อนในเตาเหนี่ยวนำ, อนุภาคขนาดจิ๋วเหล่านี้ยากต่อการกำจัดมาก.
1. ผลการทำงานร่วมกันทางอุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบคอมโพสิต
สารกำจัดออกซิไดซ์แบบคอมโพสิต (เช่น Si-Ca, สีบา, และซีอัลบา) ไม่ใช่แค่ส่วนผสมของส่วนผสมเท่านั้น; พวกมันเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญโดยลดกิจกรรมของผลิตภัณฑ์กำจัดออกซิเดชั่น.
- ลดชั้นออกซิเจนลง: ตามสมดุลทางอุณหพลศาสตร์, การทำงานร่วมกันขององค์ประกอบต่างๆ สามารถลดความเข้มข้นสมดุลของออกซิเจนที่ตกค้างในเหล็กหลอมเหลวได้อย่างมาก.
- บทบาทเฉพาะของแบเรียม (บ): ด้วยน้ำหนักอะตอมที่สูง, แบเรียมช่วยลดความดันไอของแคลเซียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ (แคลิฟอร์เนีย), ยืดเวลาการคงอยู่ของมันออกไปในการหลอมละลาย. พร้อมกัน, ช่วยให้ผลิตภัณฑ์ดีออกซิเดชัน $BaO$ รวมกับออกไซด์อื่นๆ ได้, ก่อตัวเป็นของเหลวเชิงซ้อนที่มีความหนาแน่นสูงกว่าซึ่งรวมตัวกันได้ง่าย.
2. จลนพลศาสตร์ของการรวม “การเจริญเติบโตและการลอยตัว”
- การควบคุมแรงตึงผิว: การรวมซิลิเกตเหลวที่เกิดจากคอมโพสิตดีออกซิไดเซอร์จะรักษาความตึงเครียดระหว่างพื้นผิวกับเหล็กหลอมเหลว, ทำให้พวกเขาง่ายขึ้น “บีบออก” ของการละลาย.
- ความถี่การชนกัน: โดยการใช้การพาความร้อนแรงของการกวนแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ, ความน่าจะเป็นที่ของเหลวขนาดเล็กมากจะชนกันจนกลายเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น, จึงเอาชนะ “คอขวดรัศมี” กำหนดโดย สโตกส์’ กฎ.
ครั้งที่สอง. การควบคุมอลูมินา “การอุดตันของหัวฉีด” ในการถลุงแร่แบบเหนี่ยวนำ
อะลูมิเนียมดีออกซิเดชั่นเป็นหนทางสำคัญในการบรรลุเหล็กดีออกซิไดซ์แบบลึก ([โอ] < 20ppm), แต่การตกตะกอนของ Al2O3 ที่มีลักษณะคล้ายกระจุกนั้นเป็นฝันร้ายสำหรับหัวฉีดแบบหล่อต่อเนื่อง.
1. การปรับเปลี่ยนการรวม
วัตถุประสงค์หลักคือการเปลี่ยนแปลงจุดหลอมเหลวสูง, Al2O3 เหลี่ยมเป็นจุดหลอมเหลวต่ำ, แคลเซียมอะลูมิเนตเหลวทรงกลม.
- การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ: 2[อัล] + 3[โอ] →Al2O3(ส) +Ca → 12CaO · 7Al2O3(ล).
- การควบคุมหน้าต่างของเหลว: ต้องควบคุมอัตราส่วน Ca/Al ในเหล็กอย่างแม่นยำ. ตามแผนภาพเฟสไบนารี CaO-Al2O3, สินค้าเป็นของเหลวเต็มที่ที่ 1600° C เฉพาะเมื่อเนื้อหา CaO อยู่ภายใน 45%–55% พิสัย.
2. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ
| ขั้นตอน | ประเด็นสำคัญในการดำเนินงาน | วัตถุประสงค์ |
| ก่อนการดีออกซิเดชัน | เพิ่ม Si-Mn ก่อนเพื่อลด [โอ] ถึงระดับปานกลาง. | ลดการเผาผลาญอัลและป้องกันการเกิดมวลของ Al2O3. |
| ดีออกซิเดชั่นที่รุนแรง | ใส่แท่งอัลหรือป้อนลวดอัล. | เข้าถึงความลึกของการกำจัดออกซิเดชันเป้าหมายอย่างรวดเร็ว. |
| การบำบัดด้วยแคลเซียม | ป้อนลวด Si-Ca 3-5 นาทีหลังจากการดีออกซิเดชันขั้นสุดท้าย. | ดำเนินการ “การทำให้เป็นทรงกลม” การปรับเปลี่ยนอนุภาคอลูมินาที่มีอยู่. |
| อาร์กอนเดือดปุดๆ/ยืน | คนอย่างอ่อนเป็นเวลา 5-10 นาที. | ปล่อยให้การรวมของเหลวที่แก้ไขแล้วลอยได้; หลีกเลี่ยงการกวนอย่างรุนแรงเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันทุติยภูมิ. |
III. การใช้ตะกรันสังเคราะห์จะทำให้เตาเหนี่ยวนำสามารถลดปริมาณฟอสฟอรัสได้
การกำจัดฟอสฟอรัสถือเป็นจุดอ่อนทางเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเตาเหนี่ยวนำ เนื่องจากชั้นตะกรันอาศัยการถ่ายเทความร้อนจากการหลอม (การสร้าง “ตะกรันเย็น”), ในขณะที่การลดระดับฟอสฟอรัสต้องใช้ความพื้นฐานสูงและความลื่นไหลสูง.
1. ที่ “อุณหภูมิต่ำ – ออกซิเดชันสูง” หน้าต่าง
การลดระดับฟอสฟอรัสเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน; ในทางทฤษฎี, ยิ่งอุณหภูมิต่ำลง, ค่าคงที่สมดุลก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น.
- การลดฟอสฟอไรเซชันของเฟสการหลอมละลาย: ช่วงเวลาที่เหมาะสมคือเมื่อประจุเพิ่งละลาย, และรักษาอุณหภูมิโดยรอบ 1530°ซ–1580°ซ. ในขั้นตอนนี้, การเกิดออกซิเดชันของคาร์บอนยังไม่รุนแรง, และศักยภาพของออกซิเจนก็เพียงพอที่จะรองรับการเกิดออกซิเดชันของฟอสฟอรัส.
- อัตราส่วนตะกรันสังเคราะห์: ส่วนผสมที่แนะนำคือ 50%แคลเซียมโอ + 25%เฟ2O3 + 15%CaF2 + 10%MGO. ที่นี่, เฟ2O3 ให้ออกซิเจน, ในขณะที่ CaF2 ทำหน้าที่เป็นกระแสในการแก้ “ตะกรันเย็น” ปัญหาความคล่องตัว.
2. เส้นทางการดำเนินงานที่ได้รับการปรับปรุง
ตรรกะหลักคือการ การลดฟอสฟอรัสอย่างสมบูรณ์ก่อนที่อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นและดีออกซิเดชั่น.
- แบทช์ตะกรัน: เพิ่มตะกรันสังเคราะห์ในช่วงต้นของขั้นตอนการหลอมเหลวเพื่อเพิ่มการสัมผัสตะกรันกับโลหะผ่านการกวนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า.
- การเป่าออกซิเจนแบบบังคับ (ไม่จำเป็น): ใช้การเป่าด้วยออกซิเจนต่ำเพื่อเพิ่มอุณหภูมิตะกรันในท้องถิ่นและศักยภาพของออกซิเจน.
- การกำจัดตะกรันอย่างทั่วถึง: ฟอสฟอรัสมีอยู่ในตะกรันเป็น P2O5, ซึ่งมีความไม่แน่นอนอย่างมาก. เมื่อขั้นตอนการทำความร้อน/ลดความร้อนเริ่มต้นขึ้น (เพิ่มสารกำจัดออกซิไดซ์), ฟอสฟอรัสจะกลับคืนสภาพเป็นเหล็กทันที. ดังนั้น, ต้องกำจัดตะกรันการลดฟอสฟอรัสออกทั้งหมดก่อนที่จะเริ่มระยะเวลาการลด.
สรุป: ห่วงโซ่กระบวนการสำหรับเหล็กที่มีความบริสุทธิ์สูง
ประจุฟอสฟอรัส P ต่ำ + ตะกรันการลดฟอสฟอไรเซชันที่อุณหภูมิต่ำในระยะหลอมละลาย + อัลดีออกซิเดชันที่แข็งแกร่ง + การปรับเปลี่ยนการรักษา Ca + การลอยตัวกวนที่อ่อนแอ.
ขั้นตอนการทำงานนี้จะยกระดับเตาเหนี่ยวนำจากเครื่องหลอมแบบธรรมดาเป็นสถานะของถังกลั่น.
