Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 (alta temperatura)
Fe3O4+2CO==3Fe+2CO2 (alta temperatura)
C+O2 ==CO2 (alta temperatura)
C+CO2==2CO (alta temperatura)
La fabricación de hierro consiste en mezclar mineral de hierro o pellets sinterizados, mineral de manganeso, piedra caliza y coque. en una cierta proporción Después de mezclar, se envía al silo y luego al alto horno. Se sopla aire caliente de aproximadamente 1000 °C desde la parte inferior del alto horno para quemar el coque y producir una gran cantidad de alta temperatura. gas reductor, calentando así el material y provocando que sufra una reacción química. Aproximadamente a 1100°C, el mineral de hierro comienza a ablandarse y se funde a 1400°C, formando hierro fundido y escoria líquida, que se estratifican en el horno. Posteriormente se llevan a cabo las operaciones de extracción de hierro y extracción de escoria.
Las materias primas y combustibles necesarios para la fabricación de hierro, la naturaleza de los productos y subproductos y las condiciones ambientales de producción han traído una serie de riesgos laborales potenciales para los trabajadores de la fabricación de hierro. Por ejemplo, se producirá una gran cantidad de polvo durante el transporte, carga y descarga, trituración y cribado, sinterización y cribado de mineral y coque en el patio de extracción frente al alto horno, los equipos, instalaciones y tuberías están densamente dispuestos; , con muchos tipos de operaciones y personal concentrado, que son los factores peligrosos y nocivos que están más concentrados. Por ejemplo, la radiación de alta temperatura frente al horno producirá una gran cantidad de humo y el hierro fundido y la escoria explotarán cuando se expongan al agua. Daños causados por máquinas abridoras de grifos y grúas, etc. Las fugas de gas de las ferreterías pueden provocar intoxicaciones, y el gas de los altos hornos mezclado con el aire puede provocar explosiones, que son muy potentes. La pulverización de polvo de hollín puede provocar una explosión de polvo, además se producen ruidos en la zona de fabricación de hierro y daños a máquinas y vehículos. Hay tantos factores peligrosos que amenazan la seguridad y la salud de la vida del personal de producción.
La fabricación de acero es un proceso de fundición que utiliza arrabio, chatarra de acero y materiales formadores de escoria como materias primas, y produce acero mediante procesos como calentamiento y fusión, formación de escoria, desfosforización, descarburación oxidativa, desgasificación, Proceso de reducción, desoxidación, desulfuración y eliminación de impurezas.
Proceso de fabricación de acero:
Introducción de materias primas
La operación de añadir materias primas como hierro fundido o chatarra de acero a un horno o convertidor eléctrico es el primer paso en la operación siderúrgica.
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, la operación de producción de escoria del convertidor de soplado superior de oxígeno y soplado de oxígeno es generar escoria con suficiente fluidez y alcalinidad, que puede transferir suficiente oxígeno a la superficie del metal para reducir el azufre y el fósforo por debajo del límite superior del tipo de acero planificado, minimizando el tiempo necesario para el soplado de oxígeno. La cantidad de salpicaduras y derrames de escoria. Tapón
La operación de eliminación de escoria o eliminación de escoria se realiza durante el proceso de fundición de acuerdo con las diferentes condiciones y propósitos de fundición durante la fabricación de acero. 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
Aporta 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.
Eliminación de fósforo
Reacción química que reduce el contenido de fósforo en el acero fundido. El fósforo es una de las impurezas nocivas del acero. Los aceros que contienen más fósforo tienden a volverse quebradizos cuando se usan a temperatura ambiente o a temperaturas más bajas, lo que se denomina "fragilidad en frío". Cuanto mayor sea el contenido de carbono en el acero, más grave será la fragilidad causada por el fósforo. Generalmente, el contenido de fósforo en el acero ordinario no supera el 0,045% y el acero de alta calidad tiene menos requisitos de fósforo.
Soplado del fondo del horno eléctrico
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 de acuerdo con Requisitos del proceso para acelerar la fusión. 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. La fabricación de acero en hornos de arco eléctrico comienza desde el momento en que se suministra electricidad al horno.
El período de fusión se denomina período de fusión hasta que se funden todos los materiales. En la fabricación de acero de hogar abierto, se denomina período de fusión desde el momento en que se mezcla el hierro fundido hasta el momento en que la carga se funde por completo. .
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 se empieza soplando oxígeno o añadiendo mineral para descarbonizar. 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 al 0,2%.
Período de refinado
Durante el proceso de fabricación del acero, algunos elementos y compuestos nocivos para la calidad del acero se seleccionan en la fase gaseosa o se descargan o hacen flotar mediante reacciones químicas mediante escoria y otros métodos. en la escoria y, por tanto, excluidos del acero fundido.
Período de reducción
En las operaciones ordinarias de fabricación de acero en hornos de arco eléctrico, el tiempo desde el final de la oxidación hasta el roscado del acero generalmente se denomina 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 externo
: Proceso de fabricación de acero que mueve acero fundido que ha sido inicialmente fundido en un horno de fabricación de acero (convertidor, horno eléctrico, etc.). ) a otro recipiente para su refinación también se denomina 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 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 proceso de 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 flotan y se eliminan, 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, las características; y concentración de inclusiones.
Alambre de alimentación de la cuchara
Alimente el polvo de desoxidación, desulfuración y ajuste fino envuelto en lámina de hierro en la cuchara a través de una máquina de alimentación de alambre, o alimente directamente alambre de aluminio o alambre de carbono para desulfurar profundamente el acero, tratamiento con calcio, métodos de ajuste fino de carbono y aluminio.
Procesamiento en cucharón
El procesamiento en cucharón es la abreviatura de refinamiento externo. 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 equipos. 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.
Refinación en barril
Abreviatura de refinación en cuchara fuera del horno. Su característica es que el tiempo de refinamiento es más largo que el procesamiento en cuchara (alrededor de 60 ~ 180 minutos). Tiene una variedad de funciones de refinación y dispositivos de calentamiento para compensar la caída de temperatura del acero fundido. Adecuado para refinar diversos 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
El gas inerte Ar se inyecta en el acero fundido. Este gas en sí no participa en las reacciones metalúrgicas, pero cada pequeña burbuja que surge del acero fundido equivale a una "pequeña cámara de vacío" (la presión parcial de H2, N2 y CO en la burbuja es cercana a cero) y tiene "gas función de "fregado". El principio de producción de acero inoxidable mediante el método de refinado en horno exterior 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 operativo de agregar uno o más elementos de aleación al acero fundido para que cumpla con las especificaciones de composición del acero terminado se llama 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 con 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;
Aumento 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 terminal
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 de extracción del tipo de acero planificado. Hay dos métodos para controlar el punto final: carburación y extracción de carbón.
Grifo, grifo
: Operación de descarga de acero fundido cuando la temperatura y composición del acero fundido cumplen con los requisitos especificados para el tipo de fabricación de acero. Al golpear acero, tenga cuidado de evitar que la escoria fluya hacia el cucharón. Los aditivos utilizados para ajustar la temperatura, la composición y la desoxidación del acero fundido se agregan a la cuchara o corriente de extracción durante la extracción, también conocida como aleación por desoxidación.