Principios de las calderas siderúrgicas
1. Clasificación por método de fundición:
Acero de solera abierta: incluye acero al carbono y acero de baja aleación. Según los diferentes materiales de revestimiento, se puede dividir en acero de hogar abierto ácido y acero de hogar abierto alcalino.
Acero convertidor: incluye acero al carbono y acero de baja aleación. Según las diferentes posiciones de soplado de oxígeno, existen tres tipos de acero convertidor: soplado inferior, soplado lateral y soplado superior de oxígeno.
Acero para hornos eléctricos: principalmente acero aleado. Según el tipo de horno eléctrico, existen cuatro tipos: acero para horno de arco eléctrico, acero para horno de inducción, acero para horno de inducción al vacío y acero para horno de electroescoria.
Acero en ebullición, acero calmado, acero semiacabado: se distinguen por el grado de desoxidación y el sistema de compuerta.
2. Clasificación por composición química:
Acero al carbono: Es una aleación de hierro y carbono. Se informa que, además de hierro y carbono, también contiene silicio, manganeso, fósforo, azufre y otros elementos. Según los diferentes contenidos de carbono, se puede dividir en tres tipos: acero con bajo contenido de carbono (C: 0,60). El acero con un contenido de carbono inferior a 0,04 se denomina hierro puro industrial.
Acero ordinario de baja aleación: se añade una pequeña cantidad de elementos de aleación (como silicio, calcio, titanio, niobio, boro y elementos de tierras raras, etc. La cantidad total no supera los 3) sobre la base. de acero al carbono ordinario con bajo contenido de carbono. Se pueden obtener calidades de acero con mejores propiedades integrales.
Acero aleado: Es un tipo de acero que contiene uno o más elementos de aleación adecuados y que presenta buenas propiedades especiales. Según el contenido total de elementos de aleación, se puede dividir en acero de baja aleación (total: 10).
3. Clasificación por uso:
Acero estructural: Según los diferentes usos se puede dividir en dos tipos: acero de construcción y acero mecánico. El acero de construcción se utiliza para construir calderas, barcos, puentes, fábricas y otros edificios. El acero mecánico se utiliza para fabricar máquinas o piezas mecánicas.
Acero para herramientas: acero con alto contenido de carbono y acero con contenido medio de carbono que se utilizan para fabricar diversas herramientas, incluido el acero para herramientas al carbono, el acero para herramientas de aleación y el acero para herramientas de alta velocidad.
Acero especial: Acero especial con propiedades físicas y químicas especiales, incluyendo acero inoxidable resistente a ácidos, acero resistente al calor, aleaciones electrotérmicas y materiales magnéticos.
Métodos de fundición comunes
1. Fabricación de acero por convertidor:
Un método de fabricación de acero que utiliza arrabio líquido como materia prima principal y no requiere una fuente de calor externa. . Su característica principal es utilizar el calor físico del arrabio líquido en el convertidor y el calor generado por la reacción química de varios componentes del arrabio como carbono, manganeso, silicio, fósforo, etc. con el oxígeno alimentado al horno. como fuente de calor de fundición para fabricar acero. Además del hierro fundido, también se pueden añadir materiales de escoria (cal, cal, fluorita, etc.) para ajustar la temperatura, chatarra de acero y una pequeña cantidad de arrabio frío y mineral. Los convertidores se pueden dividir en alcalinos (revestidos con magnesia o dolomita) y ácidos (revestidos con materiales silíceos) según las propiedades del revestimiento refractario. Según la parte del gas que se inyecta en el horno, se divide en soplado inferior, soplado superior y soplado lateral, según el gas utilizado, se divide en convertidor de aire y convertidor de oxígeno; El convertidor de ácido no puede eliminar el azufre y el fósforo del arrabio, y se debe utilizar arrabio de alta calidad, por lo que su rango de aplicación es limitado. Los convertidores alcalinos son adecuados para la fabricación de acero con arrabio con alto contenido de fósforo, que se ha desarrollado enormemente en Europa occidental. Debido a su alto contenido de nitrógeno y materias primas limitadas, el acero convertidor de soplado no puede incorporar más chatarra de acero, por lo que no se ha promocionado internacionalmente. El convertidor de oxígeno de soplado superior se introdujo en 1952 y se ha convertido en el método de fabricación de acero dominante en el mundo. Sobre la base de la fabricación de acero con convertidor de soplado superior con oxígeno, para soplar arrabio con alto contenido de fósforo, apareció la fabricación de acero con convertidor de soplado superior con oxígeno en polvo de cal. Con el exitoso desarrollo de la tecnología de toberas de soplado de oxígeno en el fondo, Alemania y Francia construyeron convertidores de soplado de oxígeno en el fondo en 1967, respectivamente. Después de que Estados Unidos introdujera esta tecnología en 1971, desarrolló un convertidor con oxígeno de fondo y cal en polvo para fundir arrabio que contenía fósforo. En 1975, Francia y Luxemburgo desarrollaron con éxito el método de fabricación de acero con convertidor de soplado combinado de arriba a abajo.
2. Fabricación de acero con convertidor de soplado superior con oxígeno:
Un método de fabricación de acero con convertidor, o método LD, que utiliza oxígeno puro para soplar hierro fundido desde la parte superior del convertidor para formar acero; En los Estados Unidos, a menudo se le llama método BOF, también conocido como método BOP. Este es el principal método de fabricación de acero moderno. El horno es un recipiente vertical similar a un crisol, y se inserta una lanza de oxígeno vertical enfriada por agua desde la parte superior del horno para suministrar oxígeno. El cuerpo del horno se puede inclinar. La carga suele ser hierro fundido, chatarra de acero y materiales de escoria; también se puede añadir una pequeña cantidad de arrabio frío y mineral de hierro. Utilice una lanza de oxígeno para expulsar oxígeno puro a alta presión (que contenga O 299,5 o más) desde la parte superior del baño fundido para oxidar y eliminar silicio, manganeso, carbono y fósforo en el hierro fundido, y crear escoria para la desfosforización y desulfuración. .
El calor generado por la oxidación de varios elementos calienta el metal líquido en el baño fundido, llevando el acero fundido a su composición química y temperatura actuales. Se utiliza principalmente para fundir acero sin alear y acero de baja aleación, pero mediante el refinado también se puede utilizar para fundir acero aleado, como el acero inoxidable.
3. Fabricación de acero con convertidor de soplado por el fondo con oxígeno:
Un método de fabricación de acero con convertidor que sopla oxígeno al baño fundido en el horno a través de la boquilla de oxígeno en la parte inferior del convertidor para fundir el material fundido. hierro en acero. Sus características son: la altura y el diámetro del horno son relativamente pequeños; el fondo del horno es plano y se puede desmontar y reemplazar rápidamente; la tobera, el sistema distribuidor y el sistema de suministro de oxígeno en el cuerpo del horno se utilizan para reemplazar el sistema de lanza de oxígeno de el convertidor de oxígeno de soplado superior. El convertidor de oxígeno de soplado inferior tiene un soplado suave, menos salpicaduras, menos humo y polvo, bajo contenido de óxido de hierro en la escoria y el rendimiento de metal es 1 a 2 mayor que el del convertidor de oxígeno de soplado superior. Al utilizar materiales en polvo que producen escoria, debido a las partículas pequeñas y la gran superficie específica, la interfaz de reacción aumenta, por lo que la producción de escoria es rápida, lo que es beneficioso para la desulfuración y desfosforización. Este método es particularmente adecuado para soplar arrabio con contenido medio de fósforo, por lo que es el más utilizado en Europa occidental.
4. Fabricación continua de acero:
Un método de fabricación de acero, independientemente del número de hornos, las materias primas (hierro fundido y chatarra de acero) se añaden continuamente desde un extremo del horno, y el producto terminado (acero fundido) se agrega desde un extremo del horno y el otro extremo se descarga continuamente. La idea de un proceso continuo de fabricación de acero apareció ya en el siglo XIX. Debido a las ventajas potenciales de este proceso, como equipo pequeño y proceso simple y estable, muchos países han llevado a cabo una gran cantidad de experimentos con varios métodos durante décadas, incluido el método del tanque, el método de aspersión, el método de espuma, etc., pero hasta ahora no ha sido puesto en producción industrial.
5. Fabricación de acero mixta:
Método de fabricación de acero en el que un horno fabrica acero, otro horno eléctrico produce escoria reducida o escoria reducida y aleación, y luego las mezcla a una altura determinada. Este método puede mejorar la calidad del acero mediante el tratamiento del agua de fabricación de acero en hornos de solera abierta, convertidores y hornos eléctricos. La mezcla puede aumentar el área de contacto entre la escoria y el acero, acelerar reacciones químicas, desoxidar y desulfurar, y tiene la función de adsorber y polimerizar gases e inclusiones, mejorando así la pureza y calidad del acero.
6. Fabricación de acero con convertidor de doble soplado:
Basado en los métodos de fabricación de acero con convertidor de oxígeno de soplado superior y soplado inferior, combinando sus ventajas y superando sus deficiencias, se ha creado un nuevo método de fabricación de acero. es soplar diferentes gases en el fondo del convertidor de soplado superior original para mejorar la agitación del charco fundido. En la actualidad, la mayoría de los países del mundo adoptan este método de fabricación de acero y han desarrollado varios tipos de tecnología de fabricación de acero con convertidor de doble soplado, como el método BSC-BAP desarrollado por British Steel Company, que utiliza aire N2 o Ar2 como gas de soplado del fondo. N2 como gas refrigerante. El método KMS desarrollado por la planta metalúrgica Klokner-Max de Alemania utiliza una pistola de fondo de protección natural para inyectar carbón y oxígeno en el charco fundido desde el fondo. El método K-BOP desarrollado por la Kawasaki Steel Company de Japón inyecta el 30% del oxígeno total en el fondo. piscina fundida desde el fondo El oxígeno se mezcla con cal en polvo. El método LD desarrollado por Nippon Steel Corporation inyecta oxígeno que representa del 10 al 20% del oxígeno total desde el fondo y utiliza propano o gas natural para enfriar la boquilla en el fondo. abajo.
7. Fabricación de acero de hogar abierto con oxígeno por soplado superior:
Desde mediados de la década de 1950, se han insertado de 1 a 5 lanzas de oxígeno enfriadas por agua en la cámara de fusión desde la parte superior de en el horno y se sopla directamente en la masa fundida durante la producción en piscina de hogar abierto. Este método mejora las condiciones cinéticas de la reacción del baño fundido, cambia el efecto térmico de la reacción carbono-oxígeno de endotérmico a exotérmico y mejora las condiciones térmicas. La productividad ha mejorado mucho.
8. Fabricación de acero en horno de arco eléctrico:
Método de fabricación de acero que utiliza el efecto térmico del arco para fundir metal y otros materiales. Los hornos de arco eléctrico de CA trifásicos para la fabricación de acero son los hornos de arco eléctrico de calentamiento directo más comunes. Durante el proceso de fabricación de acero, dado que no hay gas en el horno, se pueden formar atmósferas y condiciones oxidantes o reductoras de acuerdo con los requisitos del proceso, por lo que puede usarse para fundir acero no aleado y acero aleado de alta calidad. Según la capacidad del horno por tonelada, los hornos de arco eléctrico se pueden dividir en hornos de arco eléctrico de potencia ordinaria, hornos de arco eléctrico de alta potencia y hornos de arco eléctrico de potencia ultraalta. El propósito de desarrollar la fabricación de acero en hornos de arco eléctrico a alta y ultra alta potencia es acortar el tiempo de fundición, reducir el consumo de energía, mejorar la productividad y reducir los costos. Con la aparición de los hornos eléctricos de alta y ultra alta potencia, los hornos de arco eléctrico se han convertido en hornos de fusión y todos los procesos de refinación se llevan a cabo en dispositivos de refinación. En la última década, los hornos de arco eléctrico de CC se han desarrollado rápidamente debido a su bajo consumo de electrodos, pequeñas fluctuaciones de voltaje y bajo nivel de ruido, y pueden usarse para fundir acero y ferroaleaciones de alta calidad.
9. Método del decodificador:
El texto original es el proceso de soplado superior-inferior de Sumitomo, que es un método de fabricación de acero con convertidor de soplado superior desarrollado por Sumitomo Metal Corporation de Japón. .
Este método combina las ventajas de la fabricación de acero con convertidor de soplado superior con oxígeno y la fabricación de acero con convertidor de soplado inferior con oxígeno. Cuando se utiliza para soplar acero con bajo contenido de carbono, el efecto de desfosforización es bueno y el costo se reduce significativamente. El gas de soplado de fondo utilizado es O2, CO2, N2, etc. Sobre la base del método STB, se desarrolló el método de pulverización superior STB-P para mejorar aún más las condiciones de desfosforización del acero con alto contenido de carbono y utilizarse para refinar el acero inoxidable.
10. Método de humedad relativa:
También conocido como tratamiento de vacío cíclico. Desarrollado por la empresa alemana Ruerstal/Heraeus * * *. Hay dos conductos debajo de la cámara de vacío en los que se inyecta acero fundido. Después de aplicar el vacío, el acero fundido se eleva a una cierta altura y luego el gas inerte Ar se sopla hacia el tubo ascendente, impulsando el acero fundido hacia la cámara de vacío para el tratamiento al vacío y luego fluye de regreso a la cuchara a través de otro conducto. La cámara de vacío está equipada con un sistema de suministro de aleación. Este método se ha convertido en el principal método para el tratamiento al vacío de acero fundido en cucharas de gran capacidad (> > 80t).
11. RH-OB:
Método de soplado de oxígeno RH. Se agrega soplado de oxígeno al método de desgasificación del ciclo de vacío (RH) para aumentar la temperatura. Para refinar acero inoxidable, la reacción de descarburación se puede llevar a cabo a presión reducida; cuando se usa para refinar acero ordinario, se puede reducir la carga del convertidor. El aluminio también se puede utilizar para aumentar las temperaturas.
12. Método OBM-S:
El texto original es Oxygen Bottom Maxhutte-Scarp, que es una acería con convertidor de oxígeno por soplado en el fondo que utiliza gas natural o propano como medio de enfriamiento. El método de la lanza de oxígeno por soplado desde abajo, inventado por la fábrica Maxhutte-Klockner en Alemania. OBM-S instala una lanza de oxígeno lateral en la cubierta del horno del convertidor de soplado de oxígeno inferior de OBM. La lanza de oxígeno inferior inyecta gas de carbón y gas natural para precalentar la chatarra de acero y aumentar la proporción de chatarra de acero.
13, método NK-CB:
El texto original es el sistema de doble soplado NKK, un método de fabricación de acero con convertidor de doble soplado superior e inferior establecido por Japan Steel Pipe Company en 1973, es decir , soplado superior Al mismo tiempo, se sopla una pequeña cantidad de gas (Ar, CO2, N2) desde el fondo del horno para mejorar la agitación de la escoria de acero y controlar la presión parcial de CO en el acero fundido. Este método utiliza boquillas de ladrillos porosos, que pueden reducir los costos cuando se usan para fundir acero con bajo contenido de carbono. Usarlo para fundir acero con alto contenido de carbono es beneficioso para la desfosforización. Este método debe combinarse con el proceso de pretratamiento del hierro fundido.
14. MVOD:
Se agrega una pistola de oxígeno enfriada por agua al equipo del método VAD para soplar oxígeno al vacío para la descarburación. Dado que la descarburación al vacío es una reacción exotérmica, el calentamiento al vacío. Se pueden omitir las medidas del método VAD. El proceso de operación es el mismo que el método VOD.
15, método LF:
El texto original es horno cuchara, que es un método de refinación con horno cuchara desarrollado por Japan Special Steel Company (Datong Special Steel Company) en 1971. Sus equipos y procesos consisten en agitación de argón, calentamiento por arco sumergido y sistemas de suministro de aleaciones. Las ventajas de este proceso son: puede controlar con precisión la composición química y la temperatura del acero fundido; reduce el contenido de inclusiones y tiene un alto rendimiento de elementos de aleación; El horno LF se ha convertido en un equipo de refinación externo indispensable entre el horno de fabricación de acero y la máquina de colada continua.
16. Método de fabricación de acero por convertidor:
En 1952, la planta de Linz de la Austrian Steel Company y la planta de Donawitz de la Austrian Alpine Mining and Metallurgical Company fueron las primeras en desarrollar industrialmente el oxígeno. Método de fabricación de acero por convertidor de soplado superior, que lleva el nombre de las iniciales de las dos plantas. Después de que salió esta ley, rápidamente se extendió por todo el mundo. Estados Unidos llama a este método BOF o método BOP, que es la abreviatura de horno o proceso de oxígeno básico. Consulte el convertidor y soplado superior de oxígeno para obtener más detalles.
17. Método OTB de diodo láser:
El texto original es el proceso LD-OX Gyen Top an Bottom, que es un proceso de fabricación de acero con convertidor de soplado combinado de arriba a abajo desarrollado por Kobe Steel. Planta Ka Ogawa. Su característica es el uso de una boquilla de hendidura monovuelta especial de soplado de fondo (boquilla SA), que permite controlar el cuerpo de soplado de fondo dentro de un amplio rango. Se sopla gas inerte hacia el fondo.
18, método LD-HC:
El texto original es LD-Hainaut Saubre CRM, que es un método de fabricación de acero con convertidor de soplado combinado de arriba a abajo desarrollado por Bélgica para soplar con alto contenido de fósforo. hierro fundido, es decir, fondo LD Soplar oxígeno y proteger la salida de agua con hidrocarburos.
19, método LD-AC:
El texto original es LD-Arbed-Centre National, un método de fabricación de acero desarrollado por el Instituto Francés del Hierro y el Acero, utilizado para soplar metales con alto contenido de fósforo. hierro fundido.
20. Método KS:
La fabricación de acero original de Klöckner era un proceso de fabricación de acero convertidor con soplado por el fondo de carbón pulverizado y oxígeno y operación de 100 materiales sólidos. La proporción de oxígeno del soplado inferior es de 60 ~ 100.
21, método K-ES:
El método de fabricación de acero en horno de arco eléctrico combina tecnología de gas de soplado inferior, tecnología de combustión secundaria y tecnología de inyección de carbón pulverizado. Es un producto de Tokyo Steelmaking Company. En Japón, la tecnología desarrollada conjuntamente con la empresa alemana Kiokner puede sustituir la electricidad por carbón.
22. Método FINKL-VAD:
Método de desgasificación por cuchara calefactora por arco o método de desgasificación por arco al vacío. Su característica es que se agrega un dispositivo de calentamiento por arco a la tapa de la cámara de vacío y se usa gas argón para agitar al vacío. Este método tiene un efecto de desgasificación estable y puede desulfurar, descarburar y agregar una gran cantidad de aleaciones. El equipo consta principalmente de una cámara de vacío, un sistema de calentamiento de arco, un dispositivo de suministro de aleación, un sistema de vacío y un sistema hidráulico.
23. Método DH:
Dispositivo de procesamiento al vacío desarrollado por Hodel United Metallurgical Company en Dortmund, Alemania. En una cámara de vacío revestida con material refractario, se inserta un conducto revestido con material refractario en la cuchara, y la cámara de vacío o cuchara se baja y levanta periódicamente de manera que una porción del acero fundido entre en la cámara de vacío y regrese a la cuchara después tratamiento. La parte superior está equipada con un dispositivo de aleación y un dispositivo de aislamiento y calentamiento por vacío. Este equipo ya no se construye.
24. Método CLU:
Un método de refinado del acero inoxidable. El principio es el mismo que el del método AOD y el objetivo es sustituir el argón por vapor. Este método fue desarrollado con éxito por la empresa francesa Creusot-Loire y la empresa sueca Uddeholm y puesto en producción en 1973. El vapor se descompone en H2 y O2 después del contacto con el acero fundido; el H2 reduce la presión parcial del monóxido de carbono. Al mismo tiempo, la reacción de descomposición es endotérmica, por lo que se puede suprimir el aumento de temperatura del acero fundido. Sin embargo, la pérdida de cromo por combustión por oxidación es más grave que la del método AOD.
25. Método de fundición:
El texto original se sella soplando argón para ajustar la composición, que es un método de refinación fuera del horno que ajusta finamente la composición de la aleación bajo gas argón. caza de focas. En este método, se sopla argón desde el fondo de la cuchara. Después de descargar la escoria, se baja la campana de impregnación, se continúa soplando argón y luego se agrega la aleación para afinar la composición. Sus ventajas son el control preciso de la composición y el alto rendimiento de la aleación.
26. Método CAS-OB:
El texto original es una mezcla de soplado de argón sellado, que es un método de refinación fuera del horno que agrega una pistola de soplado de oxígeno al equipo de fundición. . Además de ajustar la composición de la aleación, el calentamiento también se puede realizar añadiendo aluminio y soplando oxígeno (método químico térmico), con una velocidad de calentamiento de 5 ~ 13 °C/min. Este método puede controlar con precisión la temperatura del acero fundido dentro de los 3°C, lo que resulta beneficioso para la producción de fundición continua.
27.Método ASEA-SKF:
Método de refinado en cucharón desarrollado en Suecia. Adopta agitación electromagnética de baja frecuencia, calentamiento por arco a presión normal, escoriación y refinación en la cuchara y desgasificación al vacío en otra estación. Está equipado con una lanza de oxígeno, que puede soplar oxígeno y reducir la presión para la descarburación. Para mejorar el efecto de refinación, también se puede soplar argón a través de los ladrillos porosos en el fondo del cucharón para agitarlos, y se pueden agregar aleaciones para ajustar la composición del acero fundido.
28. Método AOD:
La descarburación con oxígeno y argón es el principal método de refinado para fundir acero inoxidable con bajo contenido de carbono. Fue desarrollado con éxito por la American Carbide Company en 1964 y utilizado en la producción real en 1968. El principio metalúrgico es diluir el CO con Ar, reducir su presión parcial y lograr un efecto de vacío, eliminando así el carbono a un nivel muy bajo. El cuerpo del horno y el dispositivo de transmisión del AOD son similares a los del convertidor. Los orificios de aire están dispuestos en la pared lateral cerca de la parte inferior del horno y se sopla una mezcla de gas Ar O2 al horno. La materia prima es acero fundido en el horno de fusión primario. El proceso de soplado se divide en etapa de oxidación, etapa de reducción y etapa de refinación. Se ha convertido en el principal proceso de producción del acero inoxidable.
Métodos metalúrgicos especiales
Incluyendo refundición de electroescoria, metalurgia al vacío, metalurgia por plasma, fusión por haz de electrones, fusión por zonas y otros métodos de fabricación de acero. Algunos aceros especiales o de alta tecnología que requieren una pureza ultraalta se pueden refinar utilizando métodos metalúrgicos especiales si la fabricación y refinación de acero ordinaria fuera del horno no pueden cumplir con los requisitos.
Refusión de electroescoria: proceso de refinación, también conocido como ESR, en el que el acero fundido se funde o se forja en electrodos y se vuelve a fundir dos veces mediante el calor de resistencia de la escoria. La fuente de calor proviene del calor de resistencia de la escoria. Durante la refundición, el electrodo consumible se sumerge en la escoria fundida y la corriente pasa a través de la escoria ionizada, lo que hace que la temperatura de la escoria sea mucho más alta que el punto de fusión del electrodo consumible fundido. El electrodo consumible insertado en la escoria se funde para formar gotas fundidas, que pasan a través del baño de escoria para lavar y refinar la escoria por su propio peso, y luego ingresan al baño de metal fundido en condiciones que reducen la contaminación del aire. La formación de una fina capa de escoria entre el lingote y la pared del cristalizador no sólo ralentiza el enfriamiento radial sino que también mejora la calidad de la superficie del lingote terminado. Con la ayuda del enfriamiento con agua en el fondo del cristalizador, el lingote refundido se solidifica en un lingote refundido con menos tendencia a la cristalización axial y segregación, lo que mejora la plasticidad del procesamiento en caliente.
Metalurgia por plasma: Proceso metalúrgico que utiliza el flujo de plasma como fuente de calor, es decir, utiliza una pistola de plasma para convertir la energía eléctrica en energía térmica en un chorro de plasma direccional. El chorro de plasma tiene las características de arco estable, calor concentrado y temperatura extremadamente alta. La temperatura de funcionamiento de algunas pistolas de plasma alcanza los 5000 ~ 20000 ℃. Las pistolas de plasma pueden utilizar gas inerte (Ar) y gas reductor (H2) como medios para lograr diferentes propósitos metalúrgicos. Los hornos de plasma se pueden utilizar para fundir metales de alto punto de fusión y metales reactivos, así como para purificar metales o aleaciones. La tecnología del plasma también se utiliza en el tratamiento de residuos de plantas siderúrgicas y en los procesos de producción de ferroaleaciones.
Metalurgia por pulverización: para acelerar la reacción física y química entre el metal líquido y los materiales, se envían materiales en polvo al metal líquido mediante inyección de gas para completar la reacción metalúrgica, también llamada metalurgia por pulverización en polvo. Este proceso se usa ampliamente en el pretratamiento del hierro fundido y el refinado en cuchara para lograr el propósito de desulfuración, desoxidación, ajuste fino de la composición y desnaturalización de la inclusión. Este proceso tiene una velocidad de reacción rápida y una alta tasa de utilización del material.
Fundición de zona: Proceso de refinación de metales utilizando la diferencia de solubilidad de elementos impurezas en fase líquida y fase sólida propuesto por W.G.Pfann en 1952. Su principio de funcionamiento es: suponiendo que un pequeño trozo de metal en una varilla de metal sólido uniforme se funde en un líquido, entonces si este pequeño trozo de líquido se mueve lentamente de izquierda a derecha, las impurezas se redistribuirán cada vez que se mueva y el efecto Equivale a eliminar las impurezas. Correr hacia la derecha. Después de repetir este proceso muchas veces, el metal del extremo izquierdo puede alcanzar una gran pureza.
Metalurgia al vacío: Procesos metalúrgicos en condiciones desde menos de 0,1 MPa hasta vacío ultraalto [133,3 x (< 760 ~ 10-12)pa), incluido el refinado, la fundición, la refundición, el refinado, la conformación y el calor. tratamiento. Los objetivos principales son: ① Reducir la contaminación por metales en fase gaseosa; (2) Reducir el contenido de gas o impurezas volátiles disueltas en el metal; ③ Promover reacciones químicas con productos gaseosos; ④ Evitar la contaminación causada por contenedores refractarios; Satisfacer las necesidades de materiales metálicos de alto rendimiento y nuevos materiales metálicos. Ante la necesidad de producir nuevos materiales metálicos de alto rendimiento, como materiales electrotérmicos, aleaciones eléctricas, aleaciones magnéticas blandas y aleaciones a base de níquel de alta temperatura, se han desarrollado varios métodos de fusión al vacío, incluida la fusión por resistencia al vacío, la fusión por inducción al vacío y la fusión por inducción al vacío. refundición por arco y fusión electrónica.
Fusión por arco al vacío: Proceso de refundición de metales y aleaciones mediante calentamiento por arco en condiciones de vacío (10-2 ~ 10-1pa), también llamado método VAR. El proceso es el siguiente: un crisol de cobre enfriado por agua sirve como electrodo positivo, y el electrodo consumible a fundir se conecta a un electrodo virtual que ingresa al horno a través de un sello deslizante como electrodo negativo; Cuando se introduce, se genera un arco entre el electrodo y el fondo del crisol, y el metal se calienta mediante el arco y la refundición de la aleación. A medida que el electrodo consumible se funde, al controlar la velocidad de descenso del electrodo, el electrodo consumible se vuelve a fundir en un lingote refundido con una composición uniforme, estructura densa, alta pureza y menos segregación. No solo se utiliza para refundir metales activos y metales refractarios resistentes al calor, sino también para refundir aleaciones de alta temperatura y aceros especiales con requisitos estrictos.
Fusión por haz de electrones al vacío: En alto vacío (133,3×10-4 ~ 133,3×10-8pa), se utiliza un cañón de electrones para emitir haces de electrones para bombardear el material a fundir (como ánodo), provocando que se derrita y gotee. Un método de fundición para solidificar el cobre en lingotes usando un cristalizador enfriado por agua. Los lingotes se extraen continuamente mediante dispositivos mecánicos. Este método puede ajustar la distribución de energía y controlar la velocidad de fusión. La pureza de los materiales refundidos por haz de electrones es mayor que la de otros métodos de fusión al vacío.
Adecuado para fundir tungsteno, molibdeno y sus aleaciones, aceros aleados de alta calidad, aleaciones de alta temperatura, metales ultrapuros y otros metales.
Fusión por resistencia al vacío: Método de fundición que utiliza el calor generado por la corriente que pasa a través de un conductor como fuente de calor en condiciones de vacío. Generalmente se utiliza calentamiento indirecto y el calentador eléctrico transfiere energía térmica a los materiales en el horno. La atmósfera en un horno de resistencia puede ser inerte o protectora según se desee. Los hornos de resistencia al vacío pueden diseñarse como hornos de fusión o como hornos de tratamiento térmico.
Fusión por inducción al vacío: Proceso que utiliza el efecto electrotérmico de inducción para fundir metales y aleaciones al vacío. Seleccione la frecuencia de alimentación según la carga y la capacidad. Se puede dividir en alta frecuencia (> 104 Hz), media frecuencia (50 ~ 104 Hz) y frecuencia industrial (50 o 60 Hz). Los hornos de inducción se dividen en dos categorías: con núcleo (tipo tanque cerrado) y sin núcleo (tipo crisol). El primero tiene una alta eficiencia de calentamiento eléctrico y un alto factor de potencia, pero requiere un punto de fusión y una temperatura de fusión baja, por lo que es adecuado para la fusión continua de una sola variedad; el segundo tiene una temperatura de fusión alta y una baja eficiencia de calentamiento eléctrico, y es adecuado para; Fusión de aceros especiales y aleaciones a base de níquel. La fusión por inducción al vacío se utiliza ampliamente en la producción de aleaciones de alta temperatura, aceros de alta resistencia y aceros de ultra alta resistencia.
Proceso de fabricación de acero
Escoria: operación de ajuste de la composición, alcalinidad, viscosidad y reactividad de la escoria en la producción de acero. El propósito es fundir metal con la composición y temperatura requeridas mediante la reacción escoria-metal. Por ejemplo, las operaciones de producción de escoria y soplado de oxígeno del convertidor de oxígeno de soplado superior tienen como objetivo generar escoria con suficiente fluidez y alcalinidad para reducir el azufre y el fósforo por debajo del límite superior de la calidad de acero planificada y minimizar la cantidad de salpicaduras y escoria. Derrame durante el soplado de oxígeno.
Escoria: Según las diferentes condiciones y propósitos de fundición, durante el proceso de fundición se realiza la operación de remoción de escoria o remoción de escoria. Si se utiliza el método de escoria simple para la fundición, la escoria oxidada se debe raspar al final de la oxidación; cuando se utiliza el método de escoria doble para producir la escoria reducida, se debe descargar toda la escoria de óxido original para evitar que fluya el fósforo; atrás.
Agitación del baño fundido: Proporciona energía al baño de metal fundido para mover el metal fundido y la escoria, mejorando así las condiciones cinéticas de la reacción metalúrgica. La agitación del baño fundido se puede lograr mediante gas, maquinaria, inducción electromagnética y otros métodos.
Soplado del fondo del horno eléctrico: según los requisitos del proceso, se sopla N2, Ar, CO2, CO, CH4, O2 y otros gases al baño fundido del horno a través de la boquilla colocada en el fondo del horno. Horno para acelerar la fusión y promover reacciones metalúrgicas. El proceso de soplado de fondo puede acortar el tiempo de fundición, reducir el consumo de energía, mejorar las operaciones de desfosforización y desulfuración, aumentar la cantidad de manganeso residual en el acero y aumentar el rendimiento de metales y aleaciones. Puede hacer que la composición y la temperatura del acero fundido sean más uniformes, mejorando así la calidad del acero, reduciendo los costos y aumentando la productividad.
Período de fusión: El período de fusión de la fabricación de acero es principalmente la fabricación de acero en hogar abierto y horno eléctrico. El período de fusión de la fabricación de acero en horno de arco eléctrico se denomina período de fusión desde el inicio del suministro de energía hasta la fusión completa de la carga. El período de fusión de la fabricación de acero con hogar abierto se denomina período de fusión desde el final de la mezcla del hierro fundido hasta la fusión completa. del cargo. La tarea del período de fusión es fundir y aumentar la temperatura de la carga lo más rápido posible y crear escoria durante el período de fusión.
Etapa de oxidación y etapa de descarburación: la etapa de oxidación de la fabricación de acero con horno de arco eléctrico ordinario generalmente se refiere a la etapa del proceso desde la disolución de la carga, el muestreo y el análisis hasta la eliminación de la escoria oxidada. Algunas personas piensan que todo comienza soplando oxígeno o agregando mineral para la descarburación. Las principales tareas de la etapa de oxidación son oxidar el carbono y el fósforo del acero fundido; eliminar gases e impurezas y calentar el acero fundido de manera uniforme para aumentar la temperatura; La descarburación es un proceso operativo importante en la etapa de oxidación. Para garantizar la pureza del acero, se requiere que la descarburación sea superior a 0,2. Con el desarrollo de la tecnología de refinación fuera del horno, la refinación por oxidación de los hornos de arco eléctrico se lleva a cabo principalmente en cucharas u hornos de refinación.
Período de refinación: mediante la fabricación de escoria y otros métodos, algunos elementos y compuestos perjudiciales para la calidad del acero se seleccionan en la fase gaseosa o se descargan mediante reacciones químicas o se introducen en la escoria, quedando así excluidos del proceso del acero fundido. período de operación.
Período de reducción: en las operaciones ordinarias de fabricación de acero en hornos de arco eléctrico, el período desde el final de la oxidación hasta el roscado suele denominarse período de reducción. Su tarea principal es producir escoria de reducción para difusión, desoxidación, desulfuración, control de composición química y regulación de temperatura. Actualmente, se ha eliminado el período de reducción para las operaciones de fabricación de acero con hornos de arco eléctrico de alta y ultra alta potencia.
Refinado fuera de horno: proceso de fabricación de acero que mueve acero fundido que ha sido inicialmente refinado en un horno de fabricación de acero (convertidor, horno eléctrico, etc.). ) a otro recipiente para refinación, también llamado metalurgia secundaria. Por tanto, el proceso de fabricación de acero se divide en dos pasos: refinado primario y refinado. Refinado primario: La carga se funde, se desfosforiza, descarbura y se alea principalmente en una atmósfera oxidante.
Refinación: Desgasificar, desoxidar, desulfurar, eliminar inclusiones y afinar la composición del acero fundido en un recipiente con vacío, gas inerte o atmósfera reductora. Las ventajas de la fabricación de acero en dos pasos son: mejorar la calidad del acero, acortar el tiempo de fundición, simplificar el proceso y reducir los costos de producción. Hay muchos tipos de refinación en horno externo, que se pueden dividir aproximadamente en dos tipos: refinación en horno externo a presión atmosférica y refinación en horno externo al vacío. Según los diferentes métodos de tratamiento, se puede dividir en refinación fuera del horno del tipo de tratamiento en cuchara y refinación fuera del horno del tipo de refinación en cuchara.
Agitación de acero fundido: Agitación del acero fundido durante el refinado fuera del horno. Homogeneiza la composición y temperatura del acero fundido y promueve reacciones metalúrgicas. La mayoría de los procesos de reacción metalúrgica son reacciones de interfaz de fase, y la velocidad de difusión de los reactivos y productos es el eslabón limitante en estas reacciones. En estado estático, la velocidad de reacción metalúrgica del acero fundido es muy lenta. Por ejemplo, la desulfuración del acero fundido estático en un horno eléctrico tarda de 30 a 60 minutos durante el refinado en el horno, solo se necesitan de 3 a 5 minutos para agitarlo; acero fundido para desulfurarlo. En el estado estático del acero fundido, las inclusiones se eliminan flotando hacia arriba, y la velocidad de eliminación es lenta cuando se agita el acero fundido, la velocidad de eliminación de las inclusiones aumenta exponencialmente, lo que está relacionado con la intensidad y el tipo de agitación; Características y concentración de las inclusiones.
Alambre de alimentación de la cuchara: alimente el polvo de desoxidación, desulfuración y ajuste fino recubierto de hierro en la cuchara a través del alimentador de alambre, o alimente directamente alambre de aluminio o alambre de carbono para la desulfuración profunda y el tratamiento de calcio con extracción de Ca-Si. , Métodos para afinar los componentes de carbono y aluminio en acero. También tiene la función de purificar el acero fundido y mejorar la forma de las inclusiones no metálicas.
Tratamiento en cuchara: Es la abreviatura de tratamiento en cuchara tipo refinado fuera del horno. Se caracteriza por un tiempo de refinación corto (alrededor de 10 ~ 30 minutos), una sola tarea de refinación, sin dispositivo de calentamiento para compensar la caída de la temperatura del acero fundido, una operación de proceso simple y una baja inversión en equipo. Dispone de dispositivos para desgasificar y desulfurar acero fundido, controlar la composición y cambiar la forma de las inclusiones. Como el método de desgasificación por ciclo de vacío (RH, DH), el método de soplado de argón al vacío en cuchara (Gazid), el método de pulverización de polvo en cuchara (IJ, TN, SL), etc.
Refinado en cuchara: abreviatura de refinado en cuchara fuera del horno. Se caracteriza por un tiempo de refinación más largo (aproximadamente 60 ~ 180 minutos) que el procesamiento en cuchara, una variedad de funciones de refinación y un dispositivo de calentamiento para compensar la caída de temperatura del acero fundido. Es adecuado para refinar varios aceros de alta aleación y. Aceros de rendimiento especial (como el acero ultrapuro). Descarburación de oxígeno al vacío (VOD), desgasificación por calentamiento por arco al vacío (VAD), refinación en cuchara (ASEA-SKF), ajuste fino de la composición de soplado de argón cerrado (CAS), etc. , todos entran en esta categoría; de manera similar, está la descarburación con oxígeno y argón (AOD).
Tratamiento con gas inerte: soplar gas inerte en el acero fundido. El gas inerte no participa en la reacción metalúrgica, pero cada pequeña burbuja que sube en el acero fundido equivale a una "pequeña cámara de vacío" (H2). , N2 y La presión parcial de CO es cercana a cero), que tiene la función de "depuración de gases". El principio de producción de acero inoxidable mediante el método de refinado en horno externo es utilizar la relación equilibrada entre carbono, cromo y temperatura bajo diferentes presiones parciales de CO. La descarburación refinada con gas inerte y oxígeno puede reducir la presión parcial de CO en la reacción carbono-oxígeno. A temperaturas más bajas, el contenido de carbono se reduce y el cromo no se oxida.
Prealeación: El proceso de añadir uno o más elementos de aleación al acero fundido para que cumpla con las especificaciones de composición del acero acabado se denomina aleación. En la mayoría de los casos, la desoxidación y la aleación se llevan a cabo simultáneamente. Parte del desoxidante agregado al acero se consume durante la desoxidación del acero y se convierte en productos de desoxidación y la otra parte es absorbida por el acero fundido y desempeña un papel de aleación; . Antes de que la operación de desoxidación se complete por completo, el efecto de aleación de la aleación agregada al mismo tiempo que el desoxidante es absorbido por el acero fundido, lo que se denomina prealeación.
Control de composición: operación para garantizar que todos los componentes del acero acabado cumplen los requisitos estándar. El control de la composición abarca cada paso, desde el procesamiento por lotes hasta el roscado, pero el punto clave es controlar la composición de los elementos de la aleación durante el proceso de aleación. Para el acero de alta calidad, a menudo se requiere controlar con precisión la composición dentro de un rango estrecho; generalmente, se controla en los límites medio e inferior sin afectar el rendimiento del acero;
Adición de silicio: Al final del soplado, el contenido de silicio en el acero fundido es extremadamente bajo. Para cumplir los requisitos de contenido de silicio de varios tipos de acero, se debe añadir una cierta cantidad de silicio en forma de aleaciones. Además de consumirse como desoxidante, el silicio en el acero fundido también aumenta. La cantidad de silicio añadido debe calcularse con precisión y no debe exceder el rango permitido de acero soplado.
Control del punto final: al final de la fabricación de acero y el soplado del convertidor de oxígeno, la composición química y la temperatura del metal se controlan para cumplir con los requisitos planificados de extracción de acero. Hay dos métodos para controlar el punto final: carburación y extracción de carbón.
Roscado: Operación de roscado de acero cuando la temperatura y la composición del acero fundido cumplen con los requisitos específicos de la variedad siderúrgica. Al golpear acero, tenga cuidado de evitar que la escoria fluya hacia el cucharón. Al golpear, agregue aditivos a la cuchara o corriente de golpeteo para ajustar la temperatura, composición y desoxidación del acero fundido.