Quy trình sản xuất thép

Các công ty thép, chiếm hơn 80% công suất ngành luyện kim màu của thế giới, sử dụng công nghệ sản xuất quy trình dài truyền thống là "thiêu kết - luyện sắt - luyện thép - cán". Công nghệ này có những ưu điểm như hiệu suất cao và sản xuất thép quy mô lớn, vượt xa sản lượng của quá trình luyện thép bằng lò hồ quang điện và các quá trình khử sắt trực tiếp. Dưới đây, chúng ta sẽ xem xét quy trình sản xuất của một nhà máy cụ thể để hiểu rõ hơn về sản xuất thép:

luyện cốc

Quy trình sản xuất cốc: Cốc là quá trình trộn, nghiền than cốc, sau đó đưa vào lò cốc để chưng cất khô tạo ra cốc nóng và khí lò cốc.

Thiêu kết

Quy trình sản xuất thiêu kết: Quá trình thiêu kết bao gồm trộn và tạo hạt bột quặng sắt, các chất trợ khác nhau và than cốc mịn, sau đó đưa hỗn hợp vào máy thiêu kết thông qua hệ thống cấp liệu. Than cốc mịn được đốt cháy bằng lò đánh lửa và phản ứng thiêu kết được hoàn thành bằng quạt thông gió. Quặng thiêu kết ở nhiệt độ cao sau đó được nghiền, làm nguội và sàng lọc trước khi đưa vào lò cao làm nguyên liệu chính để luyện sắt.

Pelletizing

Quá trình tạo hạt của máy làm mát lò nung hình khuyên có máy nghiền ghi chủ yếu bao gồm các bộ phận sau: hệ thống chuẩn bị than, hệ thống nguyên liệu thô, hệ thống trộn khô, hệ thống tạo hạt và rang, và hệ thống nghiền. Quá trình tạo hạt có thể được tóm tắt như sau: nguyên liệu thô đã chuẩn bị sẵn (nghiền mịn và phụ gia, v.v.) được trộn khô theo một tỷ lệ nhất định, sau đó được đưa vào hệ thống tạo hạt để tạo hạt, sau đó vào máy làm mát hình khuyên bằng lò quay quay để sấy khô, rang ở nhiệt độ cao và làm mát cho đến khi cuối cùng được gửi đến hệ thống thành phẩm. Quá trình rang ở nhiệt độ cao trong lò quay là bước quan trọng nhất, quyết định hiệu suất và năng suất của viên, như thể hiện trong sơ đồ trên.

Luyện gang lò cao

Quy trình sản xuất lò cao: Hoạt động của lò cao bao gồm việc thêm quặng sắt, than cốc và chất trợ dung vào lò từ trên xuống, sau đó là vụ nổ nóng ở nhiệt độ cao được thổi qua tuyeres ở phía dưới. Điều này tạo ra khí khử, khử quặng sắt và tạo ra sắt và xỉ nóng chảy.

Luyện gang không lò cao

Phương pháp luyện sắt khử trực tiếp liên quan đến việc khử quặng sắt trong lò trục sử dụng khí khử ở nhiệt độ cao hoặc chất khử rắn. Được phát minh vào năm 1932 bởi Martin Wiberg, nhà máy sản xuất đầu tiên được xây dựng ở Thụy Điển và được gọi là quy trình Wiberg Soderfors. Ban đầu, phương pháp này sử dụng than củi để tạo ra khí khử. Sau này vì lý do kinh tế nên than cốc được sử dụng thay thế. Vào những năm 1960, với sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí tự nhiên, phương pháp khử trực tiếp lò trục sử dụng khí tự nhiên làm năng lượng phát triển mạnh mẽ. Trong 30 năm qua, nhiều phương pháp khử trực tiếp lò trục khác nhau đã xuất hiện, bao gồm quy trình Armco, quy trình Purofer, quy trình Midrex, quy trình NSC và quy trình HYL. Đầu những năm 1970, phương pháp khử trực tiếp lò trục gia nhiệt ngoài (quy trình KM) sử dụng than làm chất khử được đưa vào sản xuất.

Công nghệ khử trực tiếp bằng lò quay (RHF) liên quan đến việc cấp bột quặng sắt (hoặc quặng niken Laterite, từ tính vanadi-titan, xỉ axit sulfuric, bụi luyện kim, tro thu bụi, bùn luyện thép, v.v.) thành các viên chứa carbon sau khi trộn, trộn, tạo viên và sấy khô. Những viên này sau đó được thêm vào lò nung quay với lò hình khuyên và lò sưởi quay. Ở nhiệt độ lò khoảng 1350 °C, quặng sắt bị khử bởi cacbon khi lò nung quay một lần. Khi hàm lượng sắt trong bột quặng sắt trên 67%, quy trình RHF tạo ra các viên kim loại hóa để sử dụng trong lò cao. Khi hàm lượng sắt dưới 62%, quy trình khử sắt nóng chảy trong lò nung quay được sử dụng, tạo ra sắt nóng chảy để luyện thép. Thông thường, tỷ lệ kim loại hóa có thể đạt trên 80% và các viên kim loại hóa có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho lò cao.

Quy trình COREX là quy trình luyện gang khử nóng chảy không chứa cốc được phát triển bởi công ty KORF cũ của Tây Đức và công ty VOEST-ALPINE của Áo. Ban đầu được đặt tên là quy trình KR, nó được phát triển dựa trên quy trình khử trực tiếp lò trục Midrex thuộc sở hữu của KORF Engineering.

Finex là một quy trình mới để nấu chảy sắt trực tiếp bằng cách sử dụng bột quặng sắt và bột than không luyện cốc.

Công nghệ then chốt của quy trình Finex là khử bột quặng sắt thành bột DRI (Sắt khử trực tiếp) trong lò phản ứng tầng sôi chính thống. Sau khi ép nóng, các khối sắt ép nóng DRI được nung chảy và khử trở lại thành sắt nóng chảy bằng thiết bị khí hóa nóng chảy. So với quá trình luyện gang lò cao truyền thống, quy trình Finex loại bỏ quy trình luyện cốc và thiêu kết, tạo ra sắt nóng chảy có chất lượng tương đương với quy trình lò cao và Corex. Hiện tại, cơ sở chế biến Finex duy nhất trên thế giới (với công suất sản xuất hàng năm là 1,5 triệu tấn sắt nóng chảy) đã được đưa vào hoạt động tại POSCO vào ngày 10 tháng 4 năm 2007, với công suất thiết kế là 4300 tấn mỗi ngày.

Chuyển đổi thép

Quy trình sản xuất thép chuyển đổi: Nhà máy thép trước tiên gửi thép nóng chảy đến trạm tiền xử lý để khử lưu huỳnh và khử lưu huỳnh. Sau khi thổi bộ chuyển đổi, nó sẽ được gửi đến trạm tinh chế thứ cấp (trạm khử khí chân không RH, trạm thổi bể phun Múc, trạm khử cacbon chân không VOD, trạm trộn STN, v.v.) để xử lý khác nhau nhằm điều chỉnh thành phần thép, tùy thuộc vào đặc điểm và yêu cầu chất lượng của loại thép được đặt hàng. Cuối cùng, nó được đưa đến máy đúc liên tục để phôi thép lớn và phẳng được đúc thành bán thành phẩm phôi thép nóng đỏ. Sau khi kiểm tra, mài hoặc đốt các khuyết tật trên bề mặt, nó có thể được đưa trực tiếp xuống hạ lưu để cán thành các sản phẩm hoàn chỉnh như thanh, thanh dây, tấm, cuộn, tấm.

Sản xuất thép lò điện hồ quang

Sản xuất thép bằng lò hồ quang điện (EAF) chủ yếu sử dụng nhiệt của hồ quang điện, đạt nhiệt độ cao tới 4000oC trong vùng hồ quang. Quá trình nấu chảy thường được chia thành các giai đoạn nóng chảy, oxy hóa và khử. Lò tạo ra cả không khí oxy hóa và khử, dẫn đến quá trình khử phospho và khử lưu huỳnh hiệu quả cao.

Đây là một quá trình sản xuất thép sử dụng điện làm nguồn năng lượng.

Các loại lò hồ quang điện bao gồm lò hồ quang điện, lò cảm ứng, lò điện xỉ, lò chùm tia điện tử và lò hồ quang tiêu hao. Thép lò hồ quang điện, như thường được gọi, là thép được sản xuất trong lò hồ quang điện cơ bản.

Thép lò hồ quang điện thường được sử dụng để sản xuất thép kết cấu carbon, thép công cụ và thép hợp kim chất lượng cao. Những loại thép này có chất lượng tuyệt vời và có tính chất đồng đều. Với cùng hàm lượng carbon, thép lò hồ quang điện thể hiện độ bền và độ dẻo vượt trội so với thép lò lộ thiên. Thép lò hồ quang điện chủ yếu sử dụng thép phế liệu có cùng loại thép làm nguyên liệu thô, đôi khi thay thế một số thép phế liệu bằng sắt xốp. Thành phần hóa học và hàm lượng nguyên tố hợp kim được điều chỉnh bằng cách thêm hợp kim sắt.

Sản xuất thép bằng lò hồ quang điện, sử dụng thép phế liệu làm nguyên liệu thô, đòi hỏi đầu tư cơ sở hạ tầng ít hơn so với phương pháp chuyển đổi lò cao. Đồng thời, sự phát triển của quá trình khử trực tiếp đã cung cấp các viên kim loại hóa cho lò hồ quang điện để thay thế phần lớn thép phế liệu, do đó thúc đẩy đáng kể việc sản xuất thép lò hồ quang điện.