תהליך התכת נירוסטה ופיתוח

תהליך התכת נירוסטה ופיתוח

המדינה שלי הפכה למדינה גדולה בצריכה וייצור של נירוסטה, והייצור של נירוסטה צריך להיות מאורגן לפי זנים וסוגים שונים של חומרי גלם. נכון לעכשיו, כיוון הפיתוח של ייצור הנירוסטה במדינה שלי הוא שיפור האיכות, הפחתת עלויות, חיסכון באנרגיה והפחתת פליטות, ובמקביל להמשיך לייעל את ההתאמה בין חומרי גלם וציוד טכני. במאמר זה, משווים ומנתחים מספר תהליכי התכה אופייניים של נירוסטה.

בשל עמידות בפני קורוזיה מעולה ותכונות מקיפות מצוינות, נירוסטה נמצאת בשימוש נרחב יותר ויותר בתחומים תעשייתיים ואזרחיים שונים. ייצור הנירוסטה במדינה שלי התחיל מאוחר, והסתיים ב-2000 כאשר הוא ריחף על 300,000 טון במשך זמן רב, והראה מגמה של זינוק והתפתחות מהירה. בשנת 2017, התפוקה העולמית של נירוסטה גולמית הייתה 48.08 מיליון טון, ותפוקת הנירוסטה של ​​סין הגיעה ל-25.7737 מיליון טון, המהווה 54 אחוז מהתפוקה העולמית. עם הגדלת כושר הייצור, קרוב לוודאי כיצד לשפר את התחרותיות בשוק של ארגונים על ידי ייעול התהליך הטכנולוגי והפחתת עלות חומרי הגלם.

1. פיתוח התכת נירוסטה

בתחילת המאה ה-20, שפילד, אנגליה, התיכה ויוצקה בהצלחה את פלדת אל-חלד בדרגה מסחרית ראשונה, ופלדת אל-חלד נכנסה לתשומת לב האנשים מאז. עד שנות ה-40, הילטי האמריקאית (DCHilty), באמצעות חקר איזון הטמפרטורה של Cr-C, הציעה את התיאוריה של דה-קרבוריזציה ושימור כרום בתנאי טמפרטורה גבוהים, שהניחו את הבסיס התיאורטי של התכת נירוסטה, ולמד עוד על בסיס זה. ההשפעה של הפחתת הלחץ החלקי של פחמן נוזלי על התגובה הפיזיקוכימית של ייצור נירוסטה הובילה להתקדמות טכנולוגיית ההתכה של נירוסטה. עד אמצע עד סוף שנות ה-60, מפעל אדל של חברת Witten בגרמניה פיתח בהצלחה את שיטת הוואקום VOD, ושיטת הדילול AOD של United Carbide בארצות הברית, שהפחיתה מאוד את עלות ההתכת נירוסטה, השתפרה. יעילות הייצור של נירוסטה, ואיפשרה ייצור בקנה מידה גדול של נירוסטה. הופכים אפשריים.

2. ציוד להתכת נירוסטה

הבחירה בתהליך התכת נירוסטה קשורה לדרגות פלדה ולחומרי גלם. חומרי גלם אלו כוללים בעיקר: גרוטאות פלדה, ברזל מותך, עפרות כרום, סגסוגת עפרות ניקל וכו'.

הציוד המשמש להתכת נירוסטה מחולק לשתי קטגוריות: ציוד התכה ראשוני וציוד זיקוק. ציוד ההיתוך העיקרי כולל: תנור קשת חשמלי (EAF), תנור אינדוקציה ללא ואקום (משמש בדרך כלל לייצור בקנה מידה קטן), תנור קשת שקוע, ממיר. ציוד הזיקוק כולל בעיקר ציוד זיקוק מסוג מצקת (VOD, SS-VOD, VOD-PB וכו'), ציוד זיקוק מסוג ממיר (AOD, VODC, VCR, CLU, KCB-S, KOBMS, K-BOP, MRP-L, GOR וכו') וציוד זיקוק הרחבת תפקוד RH (RH-OB, RH-KTB, RH-KPB וכו') שלוש קטגוריות.

באופן כללי, כאשר חומר הגלם ההיתוך הוא גרוטאות פלדה, ציוד ההיתוך העיקרי מאמץ את תהליך הזרימה הקצרה של תנור קשת חשמלי בתוספת ציוד זיקוק;

כאשר חומר הגלם הוא ברזל מותך, ציוד הזיקוק העיקרי מאמץ את התהליך של ממיר בתוספת ציוד זיקוק;

כאשר חומר הגלם הוא גרוטאות פלדה בתוספת ברזל מותך, ציוד ההיתוך העיקרי מאמץ את התהליך של תנור קשת חשמלי בתוספת ממיר בתוספת ציוד זיקוק;

כאשר חומר הגלם הוא עפרות כרום, ציוד הזיקוק העיקרי מאמץ את התהליך של ממיר הפחתת התכה בתוספת ממיר שחרור קרבוריזציה בתוספת ציוד זיקוק (כרגע תהליך זה נבחר על ידי Kawasaki Steel ביפן);

כאשר עפרות ניקל ביתיות משמשות כחומר גלם, ציוד הזיקוק העיקרי מאמץ את תהליך ייבוש הכבשן בתוספת כבשן סיבובי בתוספת תנור קשת שקוע בתוספת ממיר בתוספת ציוד זיקוק.

3. נתיב תהליך התכת נירוסטה

כיום, תהליך ההיתוך לייצור נירוסטה מחולק בעיקר לשיטה חד-שלבית, שיטה דו-שלבית ושיטה תלת-שלבית.

3.1 תהליך התכה חד-שלבי

תהליך התכת נירוסטה שלב אחד מוקדם מתייחס להשלמת תהליכי התכה של גרוטאות, דה-קרבוריזציה, צמצום וזיקוק בכבשן חשמלי, והמטען מותך לנירוסטה בשלב אחד. תהליך ייצור התכה חד-שלבי זה שמשתמש רק בכבשן חשמלי להתכת נירוסטה מתבטל בהדרגה עקב מחזור התכה ארוך, קצב פעולה נמוך ועלות ייצור גבוהה. עם הפיתוח המתמשך של תהליך הזיקוק מחוץ לתנור והיישום הרחב של תנורי AOD, מפעלי ייצור נירוסטה רבים משתמשים כיום בכמה ברזל מותך דל זרחן או דה-פוספור כדי להחליף גרוטאות פלדה, ומשתמשים בברזל מותך וסגסוגות כחומרי גלם לכניסה תנור AOD להתכת נירוסטה. תהליך התכה חדש חד-שלבי.

בהשוואה לתהליך ההיתוך החד-שלבי הקודם, תהליך ההיתוך החד-שלבי החדש מבטל את קישור ההיתוך של התנור החשמלי בתהליך הייצור. יתרונותיו כוללים: ראשית, השקעה נמוכה יותר; שנית, עלויות ייצור נמוכות יותר; צריכה, ולשפר את הטוהר של פלדה מותכת; רביעית, יחס הגרוטאות נמוך, מה שמתאים לשוק הגרוטאות הקיים; חמישית, הוא חסכוני במיוחד להתכה של נירוסטה מסדרת 400.

עם זאת, לשיטה החד-שלבית החדשה יש דרישות מסוימות לתנאי חומרי גלם ופתרונות מוצר: ראשית, תכולת הזרחן של הברזל המותך בתנור ה-AOD נדרשת להיות פחות מ-0.03 אחוזים, ולכן דה-פוספוריזציה מהברזל המותך יש להוסיף לתהליך ההיתוך; שנית, הסגסוגת משמשת כחומר הגלם בשיטה החד-שלבית החדשה. הוא מתווסף לכבשן AOD, והכמות המופרזת של סגסוגת עתירת פחמן המתווספת לכבשן AOD תשפיע על מאזן החום של כל תהליך ההיתוך, ואינה מתאימה לזני נירוסטה עם רכיבים מורכבים ותכולת סגסוגת גבוהה.

תהליך ייצור הנירוסטה החד-שלבי החדש נמצא כיום בשימוש נרחב בייצור נירוסטה מסדרת 400. כמדינה מתפתחת, סין חסרה משאבי גרוטאות פלדה והיא דלה ביותר בניקל. בנוסף, נירוסטה מסדרת 400 נמצאת בשימוש נרחב בחיי היומיום ובייצור תעשייתי. תנאים אובייקטיביים אלו הופכים את היתוך הנירוסטה החד-שלבי החדש ליותר ויותר פופולרי. יצרנים רבים משתמשים בו.

3.2 תהליך התכה דו-שלבי

מסלול התהליך הדו-שלבי הוא EAF→AOD, EAF→VOD (תנור זיקוק ואקום חשמלי →VOD). כושר הייצור של תהליך ה-EAF→AOD מהווה כ-70 אחוזים מכושר ייצור הנירוסטה בעולם. תנור EAF משמש בעיקר להמסת גרוטאות פלדה וחומרי גלם מסגסוגת לייצור היתוך קדם של פלדת אל-חלד, אשר לאחר מכן מותכת לפלדה מותכת מפלדת אל-חלד מוסמכת בכבשן AOD. .

בתהליך הדו-שלבי, אם תכולת הזרחן של חומרי הגלם הנכנסים לכבשן החשמלי גבוהה יחסית, יש צורך להוסיף קישור של דה-פוספוריזציה מקדימה של נירוסטה בין התנור החשמלי לכבשן ה-AOD. תהליכי דה-זרחון טרום-המסה הנפוצים ביותר הם דה-פוספוריזציה של הממיר ו-Dephosphorization של תרסיס גופיות ממתכת חמה. כאשר השיטה הדו-שלבית משתמשת בברזל מותך בכבשן פיצוץ כחומר הגלם העיקרי להתכת נירוסטה, אם תכולת הזרחן בכבשן הפיצוץ גבוהה, יש צורך להוסיף גם קישור לדה-פוספוריזציה.

תהליך ההתכה של נירוסטה דו-שלבי נמצא בשימוש נרחב בייצור סדרות שונות של נירוסטה. מגוון נירוסטה 95 אחוז.

עם זאת, שיטת שני השלבים עדיין צריכה לשים לב לשלוש הנקודות הבאות מבחינת צריכה בינונית ותוכנית מגוון: ראשית, עם התקדמות תהליך ההיתוך ושיפור רמת הפעולה בשנים האחרונות, צריכת הארגון. ואמצעי תקשורת אחרים בתהליך ההיתוך הדו-שלבי צומצמו באופן משמעותי. עם זאת, בהשוואה לשיטה החד-שלבית ולשיטת שלושת השלבים, צריכת הארגון ושאר המדיה עדיין גדולה מעט יותר; שנית, כאשר תנור ה-AOD מתקרר עד הסוף, תכולת החמצן בפלדה המותכת גבוהה יחסית, ויש להוסיף פרוסיליקון כדי להפחית את החמצן בפלדה המותכת, כך שצריכת הסיליקון הפרוזיליקון השלישית היא שלא ניתן להשתמש בה לייצור פחמן וחנקן נירוסטה נמוכים במיוחד כיום, ותכולת הגז בפלדה גבוהה יחסית.

3.3 תהליך התכה תלת שלבי

זרימת התהליך הבסיסית של שיטת שלושת השלבים היא: תנור התכה ראשוני → ממיר ניפוח כפול/תנור AOD → מכשיר זיקוק ואקום. שיטת שלושת השלבים היא שיטה מתקדמת להתכת נירוסטה ואיכות המוצר טובה המתאימה ליצרנים מקצועיים ולייצור נירוסטה במפעלי ברזל ופלדה משותפים.

שיטת שלושת השלבים של נירוסטה מוסיפה שלב של שחרור עמוק על בסיס שיטת שני השלבים. היתרונות של תהליך ההיתוך שלו הם: ראשית, חלוקת העבודה בכל חוליה ברורה, קצב הייצור מהיר והפעולה אופטימלית; תכולת החמצן והתכלילים נמוכה, ומגוון המוצרים שניתן לייצר הוא רחב; השלישית היא שניתן להשתמש בברזל מותך להתכה, הדרישות לחומרי גלם אינן גבוהות, ומבחר חומרי הגלם גמיש.

עם זאת, תהליך התכת הנירוסטה בן שלושת השלבים מממש את הפונקציה המתכתית צעד אחר צעד, שתהיה להן ההשפעות הבאות על השקעת הייצור: ראשית, קישורי התהליך גדלים, ועלויות ההשקעה והייצור גבוהות יחסית; שנית, מערכת ציוד הוואקום מורכבת וכמות התחזוקה גדולה.

כיום, תהליך ההיתוך לייצור נירוסטה בעולם מאמץ בעיקר את שיטת הדו-שלבים ושיטת שלושת השלבים. ביניהם, השיטה הדו-שלבית של EAF פלוס AOD או EAF plus VOD היא הנפוצה ביותר, המהווה כ-70 אחוז, ושיטת שלושת השלבים מהווה כ-20 אחוז. מכיוון שברזל מותך דל בזרחן נמצא בשימוש נרחב בייצור נירוסטה, תהליך ההתכת הנירוסטה החדש, שלב אחד, מאומץ גם על ידי יותר ויותר מפעלי ייצור נירוסטה. על מנת להסתגל לתחרות העזה בשוק הנירוסטה, לשפר את איכות המוצר ולהפחית את עלויות הייצור, ארגונים שונים בארצי בוחרים בתהליכי התכת נירוסטה מתאימים בהתאם לתנאיהם בפועל.

4. בחירת מסלול תהליך ההתכה למפעלי ייצור נירוסטה מקומיים

קביעת מסלול תהליך ההתכת הנירוסטה צריכה ראשית לקחת את מתווה המוצר כנקודת ההתחלה, ולבחור את מסלול תהליך ההתכת הנירוסטה המתאים על בסיס הרכב חומרי הגלם של התכת נירוסטה ומנגנון הזיקוק של הנירוסטה. גורמים כגון תנאי חומרי גלם, היקף ייצור, תוכניות מוצר, עלויות תפעול והרגלי תפעול של עובדים של מפעלי ייצור נירוסטה ישפיעו על בחירת תהליך הייצור של התכת נירוסטה. מכיוון שגורמים כמו חומרי גלם, עלויות תפעול ותוכניות מוצרים מושפעים מאוד מתנודות בשוק, בחירת תהליכי הייצור בבתי מלאכה מודרניים להתכת נירוסטה צריכה להיות בעלת גמישות מסוימת, וניתן להתאים את תהליכי הייצור ותוכניות המוצר בהתאם לתנאי השוק.

רוב מפעלי ייצור הנירוסטה בקנה מידה גדול של סין הם מפעלי פלדה משולבים, כגון Taiyuan Iron and Steel Co., Ltd., Jiuzhou Iron and Steel Co., Ltd., המייצרים גם פלדת אל-חלד וגם פלדת פחמן. עבור מפעלי ברזל ופלדה משולבים אלה, התצורה של ציוד תהליך יכולה לעמוד בדרישות של נתיבי תהליך מגוונים ויחסים שונים של חומרי גלם. מגוון חומרי הגלם רחב יחסית. יש מספיק אספקת ברזל מותך וגרוטאות פלדה שיכולים לענות על הצרכים. ניתן לבחור את חומרי הגלם הטובים ביותר. תוכנית תואמת. למפעלים אלה יש גמישות רבה יותר בבחירת נתיבי תהליך ההתכת נירוסטה.

בשל המחסור במשאבי גרוטאות נירוסטה בסין, העלות הגבוהה של מרכיבים בתהליך התכת נירוסטה המשתמשת בגרוטאות כחומר הגלם העיקרי, יחד עם צריכת האנרגיה הגבוהה של כל התכת גרוטאות, והאיכות הירודה של גרוטאות. מביא אלמנטים מזיקים רבים לפלדה מותכת, יותר ויותר ייצור נירוסטה בסין ארגונים נוטים להשתמש בברזל מותך בכבשן פיצוץ דה-פוספור כדי להריח נירוסטה. במיוחד במפעלים מורכבים של ברזל ופלדה, השימוש בכבשן הפיצוץ של מערכת פלדת הפחמן לאספקת חלק מהברזל המותך למערכת ההיתוך של נירוסטה יכול למעשה להפחית את עלות חומרי הגלם לטון פלדה. במקביל, מתקני טיפול לדה-פוספוריזציה נמצאים בשימוש נרחב בתהליכי ייצור נירוסטה. היישום של מתקני טיפול לדה-פוספוריזציה יכול לא רק להפחית את הדרישות לחומרי גלם בייצור נירוסטה, אלא גם להפחית את עלויות הייצור, כך שניתן להשתמש בברזל מותך בכבשן פיצוץ, גרוטאות פלדה רגילה, ברזל חזיר בעל זרחן גבוה וסגסוגות זרחן גבוהות. כמויות בייצור נירוסטה.