Nghiên cứu mối quan hệ giữa oxi, than phun và các loại chất trợ dung cho vào lò để có thể tạo và duy trì xỉ bọt trong suốt quá trình nấu luyện ở lò điện hồ quang Consteel.

- Tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu này! Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015 Tác giả NGUYỄN VĂN CHINH i Mục lục PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT THÉP Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP VIỆT – Ý.
- GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL.
- Đặc điểm của lò điện hồ quang Consteel.
- 6 PHẦN II - KHÁI QUÁT VỀ XỈ BỌT TRONG LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL.
- KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XỈ VÀ XỈ BỌT TRONG LUYỆN THÉP.
- Khái niệm về xỉ trong luyện thép.
- Khái niệm về xỉ bọt trong luyện thép lò điện hồ quang.
- ƯU – NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA XỈ BỌT TRONG LUYỆN THÉP Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL.
- Ưu điểm của xỉ bọt trong luyện thép lò điện hồ quang Consteel.
- TÍNH CHẤT CƠ–LÝ–HÓA CỦA XỈ BỌT TỪ LUYỆN THÉP LÒ EAF……20 III.1.
- Thành phần hóa học của xỉ bọt từ luyện thép lò EAF.
- Tính cơ – lý của xỉ bọt từ luyện thép lò EAF.
- ỨNG DỤNG CỦA XỈ BỌT TỪ LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG.
- Sử dụng xỉ bọt từ luyện thép lò EAF để làm nguyên liệu phụ trong sản xuất vật liệu xây dựng.
- Xỉ bọt từ luyện thép lò EAF là vật liệu thân thiện với môi trường.
- Sử dụng xỉ bọt trong luyện thép lò EAF làm nguyên liệu thay thế không ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường.
- 26 PHẦN III - NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA OXI, THAN PHUN VÀ CÁC LOẠI TRỢ DUNG CHO VÀO LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL ĐỂ TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN.
- NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA OXI, THAN PHUN VÀ CÁC LOẠI TRỢ DUNG CHO VÀO LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL ĐỂ TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN.
- Điều kiện để tạo xỉ bọt trong luyện thép lò EAF.
- Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tạo và duy trì xỉ bọt ở lò EAF Consteel.
- Mối quan hệ giữa oxi, than phun và các loại trợ dung cần dùng để tạo và duy trì xỉ bọt trong lò EAF Consteel.
- 59 ii PHẦN IV - HIỆU QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL TẠI NHÀ MÁY LUYỆN PHÔI CỦA CÔNG TY THÉP VIỆT – Ý.
- HIỆU SUẤT NẤU LUYỆN Ở LÒ EAF CONSTEEL.
- 2 Phương trình phản ứng của xỉ.
- 17 Mối liên hệ giữa nồng độ oxi và sự duy trì xỉ bọt.
- 18 Mối liên hệ giữa nồng độ than phun và sự duy trì xỉ bọt.
- 19 Mối liên hệ giữa nồng độ than cục và sự duy trì xỉ bọt.
- 20 Mối liên hệ giữa nồng độ vôi và sự duy trì xỉ bọt.
- 21 Mối liên hệ giữa nồng độ dolomite và sự duy trì xỉ bọt.
- 22 Mối quan hệ giữa các thành phần và sự duy trì xỉ bọt.
- 1 Thành phần hóa học của xỉ bọt từ luyện thép lò EAF (đơn vị tính.
- 2 So sánh tính chất vật lý của xỉ bọt từ lò EAF với đá vôi tự nhiên.
- 3 Tính chất, ứng dụng của xỉ bọt trong luyện thép lò EAF Consteel.
- 4 Kết quả nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong xỉ bọt lò EAF dạng thô.
- 9 Thành phần hóa học của xỉ để tạo xỉ bọt.
- 10 Thành phần hóa học tiêu chuẩn của xỉ bọt lò EAF Consteel.
- Trong quá trình sản xuất của ngành luyện kim nói chung và luyện thép nói riêng, hàng năm thải ra môi trường sống của con người một lượng rất lớn chất thải rắn nguy hại, trong đó có xỉ luyện thép lò điện.
- Trong khi, Việt Nam hiện nay, chủ yếu sản xuất thép bằng lò điện.
- Tuy nhiên, nếu trong quá trình luyện thép lò điện mà chúng ta có thể tạo và duy trì được xỉ lò ở dạng bọt trong quá trình nấu luyện thì chúng ta sẽ giải quyết được những vấn đề nêu ra ở trên.
- Do đó, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ giữa oxi, than phun và các loại chất trợ dung cho vào lò để có thể tạo và duy trì xỉ bọt trong suốt quá trình nấu luyện ở lò điện hồ quang Consteel” làm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ của mình.
- 2 PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT THÉP Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP VIỆT – Ý I.
- Đây là nhà máy luyện thép lớn nhất Miền Bắc của nước ta với công nghệ luyện thép lò điện hồ quang Consteel hiện đại bậc nhất trên thế giới (đây là nhà máy thứ 23 trên thế giới sử dụng công nghệ lò điện hồ quang Consteel) và đến tháng 3 12/2009 nhà máy sản xuất phôi Thép Việt – Ý tại Hải Phòng chính thức đi vào sản xuất thương mại.
- GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL: 1.
- Đặc điểm của lò điện hồ quang Consteel: 1.1.
- Chi phí vận hành với lò điện hồ quang Consteel®: Consteel® sản xuất thép lỏng sản lượng cao, chu trình mẻ luyện ngắn và có thể hiệu chỉnh chi phí tiêu hao điện năng thấp nhất.
- Consteel® vận hành ở chế độ nấu luyện liên tục, tia hồ quang điện luôn ổn định vì nó được đánh trực tiếp vào bể thép lỏng còn thép phế khi nạp vào lò thì được làm chảy lỏng bởi bể thép lỏng.
- Thép lỏng và chùm tia hồ quang được bao phủ bởi lớp xỉ bọt.
- Do đó, đạt được hiệu quả cao cho việc truyền nhiệt từ tia hồ quang vào thép lỏng, giảm lượng tiêu hao lớp bảo ôn và giảm phụ tải nhiệt lên các panel làm mát bằng nước quanh thân lò và trên nắp lò.
- Công suất của trạm biến áp lò EAF: Với công nghệ lò điện hồ quang Consteel®, quy trình luyện được thực hiện liên tục vì thế công suất máy biến áp được sử dụng hiệu quả hơn, không tốn năng lượng làm chảy phế liệu nguội và không tốn thời gian cho việc nạp liệu bằng giỏ.
- Do đó, yêu cầu về công suất máy biến áp lò không cần cao như các loại lò điện hồ quang có công suất cao và siêu cao.
- Tiêu hao năng lượng điện: Luyện thép bằng công nghệ lò điện hồ quang Consteel®, yêu cầu công suất của máy biến áp lò nhỏ hơn so với các loại lò điện hồ quang có công suất cao và siêu cao, năng suất lò cao, thời gian nấu luyện của một mẻ nấu ngắn.
- Vì vậy, việc sử dụng lò điện hồ quang Consteel® đem lại hiệu quả cao trong việc tiết kiệm điện năng, nên tiêu hao năng lượng điện giảm hơn rất nhiều so với các loại lò điện hồ quang khác.
- 4  Tiêu hao than điện cực: Khi luyện thép bằng lò điện hồ quang Consteel® thì tiêu hao than điện cực có thể giảm hơn rất nhiều so với những lò điện hồ quang thông thường vì.
- Than điện cực chỉ phải sử dụng dòng điện thấp để phóng hồ quang.
- Than điện cực gần không bị gãy do hồ quang đánh trực tiếp vào bể thép lỏng chứ không phải đánh vào liệu rắn, đồng thời liệu được nạp vào lò đều và liên tục.
- Giảm khí quyển trong lò EAF, và giới hạn được việc tiếp xúc giữa điện cực nóng với không khí (như áp dụng tại các kiểu lò điện hồ quang truyền thống.
- Tiêu hao phế liệu (lượng thép lỏng sản sinh): Sử dụng công nghệ luyện thép bằng lò điện Consteel® thì lượng thép lỏng sản sinh từ phế liệu tăng lên ít nhất 1,5% so với các loại lò điện hồ quang khác.
- Luyện thép bằng công nghệ lò điện hồ quang Consteel®, lò luôn ở chế độ tinh luyện với hàm lượng carbon chính xác.
- Vận hành lò điện hồ quang truyền thống hoặc vận hành lò bằng, thép lỏng trong lò ở chế độ tinh luyện chỉ khi ở cuối chu trình luyện khoảng (10÷15) phút, nó không cho phép có đủ thời gian để giảm hàm lượng FeO trong xỉ lò.
- Giảm sự phát sinh bụi lò: Nhờ vận hành lò ở mức thép lỏng ổn định (không phải nấu chảy liệu nguội từ việc nạp liệu bằng thùng hay giỏ liệu đổ xuống và không phải cắt liệu do phun oxi) và bởi vì phần lớn bụi lò kết hợp với liệu trong quá trình sấy liệu do tốc độ khí lò thấp.
- Giảm thiểu nhiễu điện: Luyện thép bằng lò điện hồ quang Consteel® tránh được các tình huống ngắn mạch điện và làm ổn định tia hồ quang.
- Việc nấu chảy được thực hiện trong 5 lòng thép lỏng, phía dưới lớp xỉ bọt.
- Mức ồn thấp vì tia hồ quang luôn được truyền đến lớp xỉ lò ở mức thép lỏng ổn định.
- Mục đích của giai đoạn này là nhanh chóng đào hố liệu, nhúng đầu điện cực sâu vào trong lớp liệu để bảo vệ tường và nắp lò khỏi sự ảnh hưởng của hồ quang.
- Một hoặc hai chế độ điện được sử dụng trong giai đoạn này với hồ quang ngắn và hệ số cos.
- 0.75 để giảm hồ quang bức xạ lên tường và nắp lò trước khi điện cực khoan xuống liệu.
- Điều này làm ổn định hồ quang khi điện cực gặp liệu nguội (liệu nạp bằng giỏ).
- Ngay khi có thép lỏng phía dưới các đầu than điện cực, quá trình ion hóa hồ quang tăng lên, sẽ làm ổn định hồ quang.
- Giai đoạn nóng chảy, phải cho đủ lượng vôi, Dolomite để tạo xỉ và khử triệt để phôtpho trong thép lỏng [P] đến yêu cầu của mác thép định nấu, đồng thời cũng là khử một phần lưu huỳnh trong thép lỏng [S.
- Khi lượng liệu nạp vào lò của mẻ nấu đã đủ, thì chuyển chế độ điện sang giai đoạn nâng nhiệt để cho liệu chảy lỏng hoàn toàn và nâng nhiệt độ bể thép lỏng trong lò đến nhiệt độ ra thép.
- 6 + Nếu %P trong thép lỏng [P] cao thì phải thực hiện thao tác thải bớt xỉ ra khỏi lò, sau đó cho vôi và dolomite vào lò để tạo xỉ mới.
- Đối với mẻ nấu bình thường không phải là mẻ đầu tiên sau khi dừng lò: Công nghệ luyện thép lò điện hồ quang Consteel là công nghệ luyện thép lò điện có sử dụng hot heel với lượng thép lỏng lưu lại trong lò chiếm ≈ 40÷50% trọng lượng mẻ nấu.
- Vì vậy, liệu nạp vào lò sẽ bị chìm vào phần kim loại lỏng lưu lại trong lò dưới lớp xỉ bọt.
- Nhiệt độ thép lỏng trong lò được giữ ở điểm sôi carbon, oxi và than bột được phun vào lò từ phía cửa xỉ của lò nhằm cường hóa quá trình nấu luyện (thúc đẩy quá trình ôxi hóa), tạo ra CO để khuấy trộn thép lỏng, tạo xỉ bọt và nó được đốt cháy triệt để ở khu sấy liệu.
- Cho nên, đối với mẻ nấu bình thường không phải là mẻ đầu tiên sau khi dừng lò thì liệu khi đi vào trong lò sẽ được làm chảy loãng ngay bởi bể kim loại lỏng chứ không phải do hồ quang điện phóng ra từ điện cực grafit (do sau khi được sấy ở băng tải nạp sấy liệu liên tục Consteel nên liệu đã được nung lên đến ≈ 6000C).
- Kết quả là phương pháp luyện thép xỉ đơn được sử dụng để sản xuất lượng lớn các loại thép carbon và thép hợp kim thấp.
- Giai đoạn oxi hóa của một mẻ thực tế bắt đầu từ giai đoạn đầu của quá trình hình thành bể thép lỏng dưới các điện cực và được tiến hành theo từng giai đoạn.
- 7 Mức độ oxi hóa của bể thép lỏng được quyết định bởi tính chất hóa lý của liệu (ví dụ liệu nhẹ sẽ oxi hóa trong lò lớn hơn so với liệu nặng), sự rò khí vào lò và mức độ O2 cung cấp (do thổi trực tiếp vào hoặc thêm vào chất oxi hóa như quặng sắt, vảy cán.
- Khi quá trình oxi hóa tiếp tục, nhiệt độ bể thép lỏng tăng và sự sôi xảy ra mãnh liệt hơn.
- Tính chảy loãng của bể thép lỏng sẽ giúp cho quá trình chuyển các hợp chất phi kim vào trong xỉ nhanh chóng và dễ dàng.
- Thông thường, bể thép lỏng được oxi hóa tới khi hàm lượng carbon thấp hơn giới hạn dưới của mác thép yêu cầu để cho phép sử dụng các loại hợp kim fero carbon cao với giá rẻ.
- Ôxi hóa và hoàn nguyên silic: Ở giai đoạn đầu của quá trình luyện thép theo bất kỳ phương pháp nào (ở giai đoạn nấu chảy và ôxi hóa) silic đều bị oxi hóa dữ dội (do Si là nguyên tố có ái lực hóa học rất mạnh với ôxi), cho nên ở cuối giai đoạn ôxi hóa và các giai đoạn cuối của quá trình luyện thép, hàm lượng silic còn lại trong thép lỏng là rất ít, chỉ còn lại vết (không đáng kể, gần như ≈ 0).
- Phản ứng ôxi hóa Si tỏa nhiệt mạnh, lượng nhiệt tỏa ra đó cung cấp cho lò làm tăng tốc độ nóng chảy kim loại và nâng nhiệt độ bể thép lỏng.
- SiO2 của phản ứng ôxi hóa Si sẽ kết hợp với FeO thành 2FeO.SiO2 là một trong những thành phần chủ yếu của xỉ thời kỳ đầu nấu luyện: (SiO2.
- Trong xỉ bazơ thì CaO sẽ thay thế cho FeO theo phản ứng: (2FeO.SiO2) +2(CaO.
- Vì 2CaO.SiO2 là hợp chất ổn định, hơn nữa xỉ ở giai đoạn đầu thường được tháo đi, do đó lượng silic bị oxi hóa coi như bị mất, sau này dù nhiệt độ có lên cao, cũng không còn SiO2 để hoàn nguyên silic trở lại vào trong thép lỏng.
- Trường hợp ở lò axit, khi nhiệt độ lò được nâng cao, áp suất phân ly của SiO2 lớn dần và có thể có phản ứng hoàn nguyên: (SiO2.
- Ôxi hóa và hoàn nguyên mangan: Mangan là nguyên tố có ái lực hóa học mạnh với ôxi, do đó Mangan cũng bị oxi hóa ở giai đoạn đầu của quá trình luyện thép (ở giai đoạn nấu chảy và ôxi hóa): [Mn.
- Do đó, mangan hoàn nguyên là dấu hiệu của sự tăng nhiệt độ lò và thép lỏng.
- Ôxi hóa carbon: Phản ứng ôxi hóa carbon là phản ứng chủ yếu của quá trình luyện thép, ảnh hưởng quyết định đến năng suất lò và chất lượng thép.
- {CO} Kết hợp lại thành phản ứng khử carbon: (FeO.
- [Fe] Hiệu ứng nhiệt của phản ứng: [FeO.
- Việc khử bỏ P chủ yếu thực hiện ở nhiệt độ thấp, phần lớn P được khử bỏ ở giai đoạn đầu của quá trình nấu chảy trước khi nó hoàn nguyên trở lại bể thép lỏng ở nhiệt độ cao.
- Điều này có thể đạt được khi xỉ bọt (xỉ oxi hoá) được tháo ra khỏi lò.
- Sự khử phốtpho có trong thép lỏng trong lò đạt được thông qua phản ứng hoá học giữa thành phần phốt pho có trong liệu nạp vào lò EAF, ôxi tự do có trong lò EAF và với vôi, phụ gia nạp liên tục vào lò EAF cùng với hỗn hợp liệu.
- Phản ứng hoá học tạo ra phốtpho ôxít: 5FeO+2Fe3P  P2O5+11Fe Hoặc: 2[P.
- 4552%%%%CaOFeOOPKPP Sau đó một phần P2O5 được bay vào không khí qua hệ thống làm sạch bụi và một phần kết hợp với FeO tạo ra 3FeO.P2O5, phức chất này chỉ ổn định ở nhiệt độ thấp, do đó khi phôtpho đã bị oxi hóa, phải tháo hết xỉ chứa nhiều 3FeO.P2O5 (xỉ ôxi hóa) ra khỏi lò để tránh phôtpho hoàn nguyên trở lại vào thép lỏng khi nhiệt độ của lò và bể thép lỏng lên cao.
- Thép lỏng có nhiệt độ thấp.
- Phun ôxy siêu thanh vào thép lò cũng tạo ra phản ứng hoá học với carbon (phun độc lập vào lò EAF hoặc đến từ liệu nạp) với những lợi ích sau: (1).
- Cung ứng năng lượng nấu luyện dựa vào phản ứng sinh nhiệt C + O  CO.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt