Ðề: Lò thổi (BOF - Basic Oxygen Furnace)
Xin phép bác gttn lan man tí về LF và tinh luyện ngoài lò tí ạ.
Tinh luyện ngoài lò
Theo phương pháp truyền thống, gang-thép được sản xuất trong lò chủ yếu bằng lò cao, lò thổi và lò điện. Tuy nhiên, những năm gần đây, các phương pháp vận chuyển kim loại lỏng được đơn giản hóa nhờ áp dụng các xe chuyên dụng chở gang lỏng (Torpedor car), thùng chở thép lỏng (ladle) v.v….một số biện pháp xử lý trước (pretreatment) hoặc hoàn thiện đã được áp dụng tại các thiết bị vận chuyển kim loại lỏng này nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như giảm lượng xỉ sinh ra đã được áp dụng rộng rãi. Các phương pháp này gọi chung là xử lý ngoài lò hoặc tinh luyện ngoài lò (ladle metallurgy). Quá trình xử lý gang lỏng trong quá trình vận chuyển từ lò cao về lò thổi gọi là xử lý trước kim loại lỏng (hot metal processing), quá trình xử lý thép lỏng trong quá trình vận chuyển từ lò luyện thép (lò điện, lò thổi…) sang máy đúc gọi là tinh luyện (secondary steelmaking).
Mục đích chính của các quá trình xử lý ngoài lò:
1.Xử lý gang lỏng: sử phốt pho, lưu huỳnh, silic.
2.Xử lý thép lỏng: Khử khí (khí ni tơ, hydro, CO), điều chỉnh nhiệt độ, thành phần v.v….
Việc xử lý gang lỏng trước khi cho vào lò thổi có lịch sử lâu đời hơn so với xử lý thép lỏng. Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến việc áp dụng rộng rãi quá trình xử lý thép lỏng trước khi đúc là yêu cầu chất lượng thép ngày càng cao cũng như sự phổ cập hóa công nghệ luyện thép lò thổi BOF v.v…
1.Sự ra đời của phương pháp tinh luyện ngoài lò.
Tinh luyện ngoài lò băt đầu vào những năm 50 của thế kỉ trước. Năm 1952, tại nhà máy Bochumer Verein của Đức, phương pháp tinh luyện chân không (sau này được đặt tên là phương pháp Bochumer) đã được áp dụng trong sản xuất thực tế và bắt đầu cho hàng loạt các phương pháp tinh luyện tiếp theo ra đời. Thành tựu lớn nhất của phương pháp Bochumer là đã loại bỏ được khá nhiều khí hydro ra khỏi thép lỏng, nâng cao được chất lượng vật đúc một cách rõ rệt.Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là thời gian xử lý chân không ngắn. Sau đó, các phương pháp khác có thời gian xử lý chân không dài hơn lần lượt ra đời như phương pháp DH (Hãng Dormund Hörder Hüttenuion, Đức) phương pháp RH (hãng Ruhstahl-hãng Heraeus, Đức), LVD (Ladle Vacuum Degassing, hãng Mannesmann-hãng Witten của Đức, hãng Finkl&Sons của Mĩ) v.v….Các phương pháp này có thể loại bỏ được các loại khí cũng như tạp chất tồn tại trong thép lỏng. Tuy nhiên nhược điểm chính là nhiệt độ thép lỏng bị giảm nhiều trong quá trình xử lý. Để khắc phục nhược điểm này, các loại nắp đậy có gắn điện cực đã được phát minh và đưa vào sử dụng.Vào những năm 1960, các phương pháp
(hãng ASEA, hãng SKF, Thụy Điển), VAD(Vacuum Arc Degassing, Hãng Finkl-Moher, Mỹ), LF (Ladle Furnace, hãng Daido, Nhật) lần lượt ra đời. Nhờ sự ra đời của các phương pháp này, các kĩ thuất sản xuất các loại thép chất lượng cao đã có những tiến bộ vượt bậc.
Theo thống kê tại Nhật năm 1992, tỉ lệ áp dụng công nghệ tinh luyện thép ngoài lò trên tổng sản phẩm sản xuất ra đối với các loại lò như sau: Lò thổi 85%, lò điện 71%. Đối với lò điện, 95% thép đặc biệt sản xuất ra được áp dụng công nghệ tinh luyện ngoài lò.
2. Một số phương pháp tinh luyện ngoài lò
2.1 Tinh luyện chân không
a. RH
RH được phát minh vào khoảng năm 1956. Lúc đầu phương pháp này được áp dụng để sản xuất các loại thép chất lượng cao, tuy nhiên sau đó được áp dụng cho cả các loại thép thông thường. Mặc dù gọi là chân không nhưng áp suất thực tế trong lò thường vào khoảng 1.3-40kPa
Dựa trên nguyên lý ban đầu, ngay trong phương pháp RH cũng có nhiều cải tiến và phương pháp RH-OB (RH-oxygen Blowing), RH-KTB (RH-Kawatetsu Top blowing), RH-MFB (RH-Multiple function Burner), RH-PB (RH-powder blowing)v.v…. lần lượt ra đời và áp dụng rộng rãi trong các nhà máy thép.
b. DH
Phương pháp này cũng ra đời cùng thời và cùng nguyên lý với RH. Cũng giống như RH, có nhiều cải tiến trong DH và lần lượt các phương pháp DH-AD (DH argon degassing) REDA (Revolutionnary degassing Activator). Điểm nổi bật nhất của DH là có thể sản xuất ra các loại thép các bon cực thấp, khoảng 30[ppm]. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của DH là tuổi thọ đầu thổi Ar vào bể kim loại lại rất ngắn.
2.2 Tinh luyện trong các lò có gắn điện cực
Nhờ việc lắp thêm các điện cực mà trong giai đoạn tinh luyện có thể thêm một lượng lớn hợp kim, thêm trợ dung để tạo xỉ, có những trường hợp cần thiết có thể khử được cả khí lẫn trong thép lỏng.
a.
Phương pháp này được phát minh vào khoảng năm 1965. Một thùng lò có hai nắp, một nắp gắn thiết bị hút chân không, một nắp có gắn 3 điện cực 3 pha. Với 3 điện cực này, nhiệt độ có thể tăng được 2độ/phút. Thời gian tinh luyện bằng phương pháp này khá lâu, khoảng 1-2 tiếng.
b. VAD
VAD được phát minh vào khoảng năm 1967.
c. LF
LF được ra đời vào năm 1971 tại nhà máy Ohmori của hãng thép Daido, Nhật bản. LF có chức năng gia nhiệt cho thép lỏng cũng như khuấy thép lỏng bằng khí argon nhưng lại không có chức năng chân không như
và VAD. Xỉ tạo ra trong lò LF thường là xỉ có độ kiềm cao và tính hoàn nguyên cao nên có khả năng khử ô xy, khử lưu huỳnh tốt. Nhờ có chức năng gia nhiệt nên dễ dàng trong việc điều chỉnh nhiệt độ trước khi rót, ngay cả với các loại thép hợp kim cao. Mặt khác nhờ có chức năng khuấy trộn của khí argon, thành phần và nhiệt độ của thép lỏng khá đồng đều. Loại lò LF này cũng rất thích hợp khi kết hợp với lò điện. Theo đó có thể chuyển giai đoạn hoàn nguyên của lò điện sang tiến hành bên lò LF, tiết kiệm được năng lượng và thời gian luyện của lò điện.Mô hình phổ biến trong các nhà máy luyện thép lò điện là EAF-LF-CC.
Tuy nhiên do LF không có chức năng xử lý chân không nên đối với các loại thép yêu cầu đặc biệt về chất lượng, công thức sản xuất sẽ là EAF-LF-RH-CC hoặc EAF-LF-LVD-CC. (LVD-Ladle vacuum Degassing process).
Ngày nay LF cũng được cải tiến và thêm một vài chức năng như phương pháp NK-AP (NKK-Arc refining Process). Phương pháp này cho phép phun các loại bột phụ gia trong quá trình tinh luyện hay PLF (pl
). Phương pháp này thay các điện cực graphit bằng các ống đốt plasma (plasma torch). Nhờ đó có thể sản xuất các loại thép có hàm lượng các bon cực kì thấp do loại bỏ được các bon từ điện cực đi vào thép lỏng.