Công nghệ loại bỏ xỉ hiệu quả giúp cải thiện độ tinh khiết của kim loại và bảo vệ lớp lót lò

Trong quá trình luyện kim loại, Deslagging (Loại bỏ xỉ) is a critically important yet highly challenging operation. Effective deslagging techniques not only significantly enhance the purity of the metal by removing harmful impurities but also extend the service life of the furnace refractory lining, thereby reducing production costs and achieving a more efficient and sustainable smelting process. This article provides an in-depth exploration of different slagging agents and deslagging methods, and elaborates on how to strike a balance between effective impurity removal and the protection of the refractory lining.

Ⅰ. Precision Slag Formation: The First Step to Efficient Impurity Removal

The primary goal of slag formation is to introduce fluxing agents (slagging agents) that react with oxides, lưu huỳnh, phosphorus, and other impurities within the molten metal. Phản ứng này tạo thành xỉ có điểm nóng chảy thấp và mật độ thấp không thể trộn lẫn với kim loại nóng chảy, cho phép nó nổi lên bề mặt để loại bỏ tiếp theo. Lựa chọn chất xỉ thích hợp là điều kiện tiên quyết để khử xỉ thành công.

Các tác nhân xỉ phổ biến và chức năng của chúng

Chìa khóa để hình thành xỉ hiệu quả nằm ở việc kiểm soát quá trình “tính cơ bản.” Tính bazơ của xỉ (thường được biểu thị bằng tỷ lệ CaO/SiO2) là một chỉ số quan trọng về tính chất hóa học của xỉ.

• Xỉ có tính bazơ cao (>1): Thuận lợi cho việc loại bỏ phốt pho và lưu huỳnh, nhưng có thể có tính lưu động kém và có tính ăn mòn đối với lớp lót chịu lửa có tính axit.
• Xỉ có tính bazơ thấp (<1): Có tính lưu động tốt nhưng kém hiệu quả hơn trong việc loại bỏ phốt pho và lưu huỳnh, và hung hăng đối với lớp lót chịu lửa cơ bản.

Vì thế, trong quá trình luyện kim, thành phần chất tạo xỉ phải được điều chỉnh linh hoạt dựa trên thành phần kim loại được gia công, tạp chất mục tiêu, và vật liệu chịu lửa để đạt được tính bazơ và tính lưu loát lý tưởng của xỉ.

Ⅱ. Giảm xỉ thông minh: Nghệ thuật cân bằng sự tinh khiết và bảo vệ

Khi xỉ đã hình thành và hấp thụ hoàn toàn các tạp chất, Thách thức cốt lõi của hoạt động loại bỏ xỉ là làm thế nào để loại bỏ nó một cách hiệu quả và triệt để đồng thời giảm thiểu sự xáo trộn đối với kim loại nóng chảy và làm hỏng lớp lót chịu lửa.

Các phương pháp khử xỉ phổ biến

1. Cào thủ công:
   • Phương pháp: Người vận hành dùng cào có cán dài tự tay kéo xỉ nổi từ cửa lò vào nồi xỉ.
   • Ưu điểm: Linh hoạt, yêu cầu thiết bị đơn giản, and is suitable for small furnaces or localized slag removal.
   • Cons: High labor intensity, low safety, results depend heavily on operator experience, often leads to metal loss, and can be incomplete.
2. Mechanical Skimming:
   • Phương pháp: Utilizes a specialized deslagging machine with a rake or blade at the end of an arm that extends into the furnace. These can be pneumatically or hydraulically driven.
   • Ưu điểm: High degree of automation, fast deslagging speed, safer operation, and significantly reduces labor intensity.
   • Cons: Higher initial investment, specific requirements for furnace design, and higher maintenance costs for the mechanical arm.
3. Tilting and Pouring:
   • Phương pháp: The furnace is tilted to pour the molten metal from the taphole, while the less dense slag is held back by a slag dam, slag ball, or is raked off from a separate slag door.
   • Ưu điểm: Thích hợp cho bộ chuyển đổi lớn và EAF, cho phép tách nhanh khối lượng lớn xỉ và thép.
   • Cons: Yêu cầu công nghệ chặn xỉ hiệu quả cao; hoạt động không đúng cách có thể dẫn đến “xỉ mang theo,” làm ảnh hưởng đến độ tinh khiết của thép nóng chảy.
4. Hút nước/Chân không Khử xỉ:
   • Phương pháp: Một ống siphon làm bằng vật liệu chịu lửa được đưa vào lớp xỉ, và dùng chân không để hút xỉ ra ngoài.
   • Ưu điểm: Loại bỏ xỉ cực kỳ triệt để mà hầu như không gây tổn thất kim loại, mang lại độ tinh khiết kim loại rất cao.
   • Cons: Thiết bị phức tạp và chi phí bảo trì cao; chủ yếu được sử dụng trong quá trình tinh luyện các hợp kim đặc biệt hoặc các loại thép có yêu cầu chất lượng nghiêm ngặt.
5. Xả khí hỗ trợ khử xỉ:
   • Phương pháp: Trong khi khử xỉ, một loại khí trơ (như argon) được thổi vào bể nóng chảy thông qua gạch thấm ở đáy hoặc tường lò. Tác dụng khuấy trộn của khí đẩy xỉ nổi về phía cửa xỉ, tạo điều kiện cho việc loại bỏ nó.
   • Ưu điểm: Loại bỏ xỉ hiệu quả từ “vùng chết,” nâng cao hiệu quả và tính đầy đủ của quá trình khử xỉ.
   • Cons: Yêu cầu hệ thống cung cấp khí bổ sung và có thể làm giảm nhiệt độ nhẹ trong kim loại nóng chảy.

Ⅲ. Bảo vệ lớp lót chịu lửa: Chiến lược cốt lõi để kéo dài tuổi thọ dịch vụ

Sự xói mòn lớp lót vật liệu chịu lửa là một quá trình hóa lý phức tạp được thúc đẩy bởi ba yếu tố chính: ăn mòn hóa học, mài mòn vật lý, và sự nứt vỡ nhiệt.

Cơ chế chính của xói mòn vật liệu chịu lửa

• Ăn mòn hóa học: Đây là nguyên nhân gây xói mòn nghiêm trọng nhất. Một số thành phần trong xỉ (ví dụ., FeO, SiO2) phản ứng hóa học với các oxit cơ bản của lớp lót chịu lửa (ví dụ., MGO, CaO), hình thành các hợp chất có điểm nóng chảy thấp làm cho vật liệu lót tan chảy và phân hủy. Ví dụ, xỉ axit chứa SiO2 sẽ ăn mòn lớp lót gạch magie-cacbon bazơ.
• mài mòn vật lý: Dòng chảy của kim loại nóng chảy và xỉ tạo ra sự cọ rửa và mài mòn liên tục trên lớp lót, đặc biệt là ở cửa sạc, lỗ vòi, và dòng xỉ.
• Tách nhiệt: Sự dao động nhiệt độ mạnh mẽ trong chu kỳ nấu chảy gây ra ứng suất nhiệt trong vật liệu chịu lửa. Khi ứng suất này vượt quá cường độ của vật liệu, nó dẫn đến nứt và vỡ.

Các biện pháp hiệu quả để bảo vệ lớp lót chịu lửa

1. điều hòa xỉ:
   • Tăng MgO Độ bão hòa: Đảm bảo xỉ chứa hàm lượng MgO vừa đủ và bão hòa là cách hiệu quả nhất để bảo vệ lớp lót gốc magie (phổ biến trong EAF và bộ chuyển đổi). Khi xỉ bão hòa MgO, xu hướng của nó “nước rỉ ra” MgO từ lớp lót bị giảm đáng kể. Điều này có thể đạt được bằng cách thêm dolomite hoặc magie nung nhẹ trong quá trình hình thành xỉ.
   • Duy trì tính cơ bản hợp lý: Duy trì độ bazơ xỉ tương đối ổn định, vừa phải và tránh biến động mạnh có thể làm chậm tốc độ ăn mòn hóa học trên lớp lót.
   • Giảm bớt FeO Nội dung: Hàm lượng FeO quá cao trong xỉ làm tăng tốc độ oxy hóa của vật liệu chịu lửa chứa carbon và sự ăn mòn của lớp lót gốc magie. Điều này có thể được quản lý bằng cách kiểm soát hợp lý quá trình thổi oxy và cân bằng carbon-oxy..
2. Xỉ bắn tung tóe:
   • Đây là kỹ thuật bảo trì lớp lót chủ động. Sau khi gõ nhẹ vào thép, một lượng nhỏ xỉ được điều chỉnh thành phần được cố ý để lại trong lò.
   • Nitơ áp suất cao sau đó được thổi qua ống dẫn oxy để phun xỉ nhớt này đều lên thành lò., forming a protective coating.
   • Cái này “slag glaze” effectively insulates the refractory from direct contact with and corrosion by the high-temperature molten steel and slag of the next heat, significantly extending the lining’s life. Slag splashing is a key technology for achieving long campaign lives in modern large converters.
3. Improving Deslagging Operations:
   • Gentle Operation: Avoid violent impacts on the refractory lining from mechanical deslagging arms.
   • Control Deslagging Time: Minimize the time the furnace door is open to reduce thermal radiation loss and thermal shock to the lining.
   • Avoid Excessive Skimming: Trong một số trường hợp, leaving a thin layer of well-conditioned slag at the slag line can actually serve as a protective barrier.

Phần kết luận

Effective deslagging is not a single operation but an integrated system encompassing độ chính xác slag formation, intelligent deslagging, Và proactive refractory protection. It is a core element in the modern metallurgical industry’s pursuit of high quality, low cost, and long furnace life. By scientifically selecting and proportioning slagging agents, the properties of the slag can be controlled from the outset, laying the foundation for efficient impurity removal. By adopting advanced deslagging methods and equipment, metal purity can be guaranteed while reducing metal loss and operational risks. Most critically, by optimizing slag chemistry and implementing cutting-edge techniques like slag splashing, what was once waste can be transformed into a tool for protecting the furnace lining.

Nắm vững và áp dụng các kỹ thuật toàn diện này là chìa khóa để đạt được chiến thắng kép về độ tinh khiết của kim loại được nâng cao và khả năng bảo vệ vật liệu chịu lửa mạnh mẽ, cuối cùng dẫn đến hiệu quả, ổn định, và hoạt động luyện kim tiêu thụ thấp trong một thị trường cạnh tranh.