TINH LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN CSC REFINING

Introduction of CSC Refining Process一 、 Introduction of Steelmaking Process Giới thiệu quá trình luyện thép 二、 Evolution of Refining Sự phát triển của tinh luyện 三、 Functions of Refini

CSC Training

Introduction of CSC Refining Process

Giới thiệu quá trình tinh luyện ở nhà máy

CSC

1January 17, 2012

Introduction of CSC Refining Process

一 、 Introduction of Steelmaking Process

Giới thiệu quá trình luyện thép

二、 Evolution of Refining

Sự phát triển của tinh luyện

三、 Functions of Refining

Chức năng của tinh luyện

四、 Introduction of Refining Equipments

Giới thiệu các thiết bị của tinh luyện

五、 Metallurgical Principle

Nguyên tắc luyện kim

六、 Practice of Quality Control

Thực tiễn của việc quản lý chất lượng

七、 Trend of Process Ability and Effort

Khuynh hướng của quá trình

Torpedo Car De-S

HM Pouring Rót gang lỏng Slag

Skimming Cào xỉ

Torpedo Car

To RF&CC Đến trạm tinh luyện

Process Route of Steelmaking

Dây chuy n s n xu t c a nhà máy luy n thép ề ả ấ ủ ệ

Lò cao rót gang lỏng

Xe ngư lôi khử S

Mechanism of BOF reaction

Cơ chế của phản ứng trong lò BOF

Vacuum de-C of LS

Khử C trong thép lỏng bằng mt chân không

Company’s equipments and technical was upgrated according to the trend in other steel plants all over the

world In 1982, No.1 RH was installed, 1987 No.2 RH

was installed In 1990, SMP1 LF started de-S process

operation In order to satisfy the requirement of new

steel grade, in 1994 and 1996 install No.3and No.4 RH.

Thiết bị và công nghệ của công ty được cải tiến dựa theo khuynh hướng của các nhà máy luyện khác

trên toàn thế giới Năm 1982, thiết bị RH đầu tiên được

ứng dụng, năm 1987 thiết bị RH thứ 2 được đưa vào sử

dụng Năm 1990, lò LF của SMP1 bắt đầu quá trình khử

S Để thỏa mãn nhu cầu của mác thép mới, năm 1994 và

1996 áp dụng thiết bị RH lần thứ 3 và 4

Tinh luyện chân không

Slag making & vacuum refining

Tạo xỉ và tinh luyện chân không

LF ： Ladle Furnace Lò điện.

TN ： Tyssen-Nieder Rein Injection Thiết bị cấp liệu Tysen-Nieder Rei n.

CAS(-OB) ： Composition Adjustment by Sealed Argon Bubbling (-Oxygen Blowing)

Thay đổi thành phần bằng bóng khí Argon ( thổi khí Oxy).

LI ： Ladle injection Thùng thêm liệu

DH ： Dortmund-Horder 真空處理設備 Thiết bị xử lý chân không.

RH ： Ruhrstahl-Heraeus 真空處理設備 Thiết bị xử lý chân không.

RH-KTB ： RH-Kawatetsu Top Blowing RH-Kawatetsu thổi đỉnh

RH-OB ： RH-Oxygen Blowing RH-thổi khí oxy.

RH-MFB ： RH-Multiple Function Burner RH- đa chức năng thiêu đốt.

RH-PB ： RH-Powder Blowing RH- thổi bột.

VOD ： Vacuum Oxygen Decarburization Khử C trong môi trường chân không kết hợp thổi Oxy.

IR-UT ： Injection Refining-Up Temperature Gia nhiệt tinh luyện bằng phun liệu.

STN ： Stirring station trạm khuấy

精煉代號全名

：

Introduction of Refining Equipments

Giới thiệu thiết bị tinh luyện

一、 RH( 真空脫氣設備 )/RH-KTB/RH-PB/RH-MFB Thiết bị khử khí chân không

1.Main equipments ： RH with vacuum pump system 、 vessel 、 snorkel 、 alloying chute and

charging material system ； RH-KTB equiped oxygen lance ； RH-PB equiped de-S agent

blowing equipments ； RH-MFB combined oxygen blowing and de-S agent blowing.

Các thiết bị chính: hệ thống bơm chân không, bình, ống ngập, máng hợp kim hóa và hẹ thống nạp

vật liệu; RH-KTB được trang bị ống thổi oxy, RH-PB được trang bị thiết bị thổi chất khử S;

RH-MFB kết hợp thổi oxy và thổi chấn khử S

2.Main functions: Chức năng chính

(1) Vacuum de-O, de-C, de-H, de-N khử O, C, H, N trong chân không

(2) Vacuum alloying hợp kim hóa trong chân không

(3) Alloy and LS contact directly, increase alloy yield hợp kim hóa và sự liên quan trực tiếp

đến gia tăng sản lượng hợp kim

(4) Adding scrap for temp adjustment and promote inclusion floating up Thêm thép phế để

điều chỉnh nhiệt độ và kích thích tạp chất nổi lên bề mặt

(5) In vacuum blowing de-S agents to de-S trong môi trường chân không thổi chất khử S để

khử S

(6).RH-PB/RH-MFB have blowing de-S agents function for de-S RH-PB/RH-MFB có thổi chất

khử S để khử S trong RH-PB/RH-MFB

(7).RH-KTB /RH-MFB have top oxygen blowing function for chemical heating and de-C

RH-KTB/RH-MFB có thổi đỉnh oxy để gia nhiệt bằng hóa học và khử C

：：：： vacuum pumb

Bơm chân không

：：：：： Vacuum vessel Bình chân không

：：： (KTB) Oxygen lance ống thổi oxy

：：： (PB,MFB) Powder blowing Ống phun bột

：：

：：

ArKhí Ar

Vacuum suction equipment *1

Thiết bị hút chân không 2 B+2C+3E 2 B+2C+6E 2 B+3C+4E 2 B+2C+4E

Main functions ： Chức năng chính

(1) Due to Ar bottom stirring, promote comp and temp homoginization, and increase cleanliness of LS.

Dựa theo khuấy đáy bằng Ar, gia tăng đồng đều thành phần hóa học, nhiệt độ và nâng cao độ sạch của thép lỏng

(2) Al wire feeding for de-O purpose, or CaSi, CaFe wire feeding for

inclusion globurization (shape control).

Việc cấp dây Al mục đích là khử O, hay cấp các dây CaSi; CaFe để thay đổi trạng thái hình học.

STN is only used for steel grade with large range of Al content

STN ch đ ỉ ượ c dùng cho mác thép có hàm l ượ ng AL l n ớ

Stirring Station Operation Quá trình hoạt động của trạm khuấy

Factor affects stirring efficiency:Những nhân tố ảnh

hưởng đến hiệu quả khuấy

 Stirring gas parameters: flow rate, pressure,

time and size of buble

Các thông số khí dùng để khuấy: lưu lượng, áp suất, kích cỡ bóng khí

 Level of deoxidation

Mức độ oxi hóa

 Weak/strong stirring control

Kiểm soát khuấy mạnh/ nhẹ

 Kind of wire adding

Loại dây cấp

Ar bottom stirring

Al wire feeder

Stirring Station Operation Quá trình hoạt động của trạm khuấy

Some main points of wire feeding: Một vài đặc điểm của việc cấp dây

 Insert the wire into LS first then open wire feeder (feeding machine) to prevent wire feeder break

Nhúng dây cấp vào trong thép lỏng trước khi khởi động hệ thống cấp dây để ngăn ngừa dây cấp bị đứt

 It is not true to say “the higher wire feeding speed is , the better yield’’ Operator should according to

experiency to fix a certain wire feeding speed and wire feeding position which is suitable with equipment

of the plant

Sẽ là không đúng nếu nói “ tốc độ cấp dây càng nhanh, thì sản lượng càng cao” Người vận hành nên đựa vào kinh nghiệm để quyết định chắc chắn tốc độ cấp dây và vị trí cấp dây mà phù hợp với thiết bị của nhà máy

 If slag layer is so thick, impossible to insert wire, operator should find method to break slag: 1 using steel

bar to break slag by operator; 2 using small crane/car to hang heavy object and break the slag; 3.using LI injection lance to break slag (if LI and STN installed at the same station)

Nếu lớp xỉ quá dày, không thể nhúng dây cấp vào, người thao tác phải tìm phương pháp để đánh thủng lớp xỉ: 1 người vận hành dùng thanh thép để đánh thủng lớp xỉ; 2 dùng cần trục/xe nhỏ để nâng vật nặng

và tác động vào lớp xỉ để đánh thủng lớp xỉ; 3 Dùng ống phun Li để phá lớp xỉ( Nếu LI và STN cùng lắp đặt trong cùng một trạm)

 Recently, in CSC, because the dedusting system of STN /LI station is not good, it cause the serious dust

pollution Much amount of powder is released on operation floor STN station is only used 1time/month for machine testing

 Gần đây, ở nhà máy CSC, bởi vì hệ thống thu bụi của STN/LI không tốt, sẽ là nguyên nhân của ô nhiễm

bụi Một hàm lượng lớn bột bị bám trên sàn thao tác Trạm khuấy STN được sử dụng chủ yếu 1 lần/tháng

để kiểm tra thiết bị

三、 L/I ( 盛鋼桶粉體吹射處理站 Powder injection treatment)

Xử lý bằng việc phun bột

1.Main equipment: Injected material Bunker, Dispenser, Injection Lance, dust collecting hood.

Thiết bị chính: phễu nạp liệu, thiết bị định lượng, ống phun, nắp thu bụi

2.Main fuctions :

Chức năng chính

(1) Inject Ca-Si powder to modify inclusion morphology, and inject CaO powder to de-S

Phun bột Ca-Si để thay đổi trang thái hình học, và phun bột CaO để khử S

(2) Ladle stirring for temp adjustment and inclusion floating up

Khuấy thùng thép để điều chình nhiệt đồ và tạp chất nổi lên bề mặt thoáng thép lỏng.

(3) Top stirring break slag and promote alloy dissolution

Khuấy đỉnh để phá bỏ lướp xỉ và gia tăng sự hòa tan hợp kim.

(4) Good buffer station between BOF and C.C

Bước đệm thuận lợi giữa lò chuyển và đúc liên tục

Support frame

Khung nâng đỡ

Reagent storage bunker

Phễu chứa liệu

4 Equipment Specifications of Ladle Powder Injection

Đặc điểm kỹ thuật cuả thiết bị thùng thép được phun bột

Equipment

Thiết bị

＃ 1 Ladle Injection ＃ 2 Ladle Injection

Type Loại hình Lance Injection

Ca-Si powder consumption

Hàm lượng bột Ca-Si tiêu

五、 LF( 盛鋼桶精煉爐設備 Ladle Furnace) Lò điện

1.Main equipments ： Electrode 16in x 3, three-phase electric source, 60Hz 11KV , bottom stirring equipment

Thiết bị chính: Điện cực 16in x 3, nguồn điện ba pha, 60Hz 11KV, thiết bị khuấy đáy

2.Main functions ： Chức năng chính

(1).Electrical heating ， heating rate ： 4 /min ℃

Gia nhiệt bằng điện , tốc độ gia nhiệt: 4 ℃ /phút

(2).Special alloy adding(ex: FE-V 、 FE-Nb 、 FE-S 、 FE-Ti 、 FE-B 、 FE-Cr…)

Thêm hợp kim đặc biệt, như: FE-V 、 FE-Nb 、 FE-S 、 FE-Ti 、 FE-B 、 FE-Cr…

(3).Normal alloy adding and trimming (ex: FE-Mn 、 FE-Si 、 Al…)

Thêm hợp kim bình thường và tinh chỉnh ( như : FE-Mn 、 FE-Si 、 Al…)

(4) Adding slag making agent for slag composition adjustment and de-S

Thêm chất tạo xỉ để điều chỉnh thành phần xỉ và khử S

(5).Ladle bottom stirring for temp adjustment and inclusion floating up

Khuấy đáy thùng thép để điều chỉnh nhiệt độ và tạp chất nổi lên bề mặt thoáng

(6).Feeding Al wire and Ca wire

Cấp dây Al và Ca

Tiêu hao điện cực

Tiêu hao vật liệu thay thế

CaO 、 CaF2、 Acidic flux

CaO 、 CaF2、 chất trợ dung có tính

axit

Cleanliness

Độ sạch

LF Operation Quá trình thao tác lò đi n tinh luy n ệ ệ

 Temp of slag around arc area is high 2000 ℃ , so temp homoginization is very

important Bottom stirring flow rate must be controlled appropriately Beside,

good bottom stirring create a good mixing between slag and LS, that promote

de-S reaction happen quickly and completely.

Nhiệt độ của xỉ xung quanh vùngđiện quang cao khoảng 2000 ℃ , vì thế nhiệt độ

đồng đều rất quan trọng Lưu lượng khí Ar khuấy đáy phải được kiểm soát một

cách thích hợp Bên cạnh đó, khuấy đáy tốt tạo điều kiện pha trộn tốt giữa sỉ và

thép lỏng, tăng cao phản ứng khử S một cách nhanh chóng và toàn diện

 The hight of electrodes is controlled up/down automatically during heating time,

the higher submerged hight of arc inside slag layer is, the lower harmfullness of

refractory.

Chiều cao của điện cực được điều khiển lên xuống tự động trong suốt quá trình

gia nhiệt, độ sâu của hồ quang trong lớp xỉ cáng lớn, sự tổn hại đến vật liệu chịu

lửa càng nhỏ

LF Operation Quá trình thao tác lò đi n tinh luy n ệ ệ

 Adding materials during treatment: Nạp liệu trong quá trình xử lý

 At beginning of LF treatment, large amount of Al, CaO and CaF2 is added

through charging chute to de-O and be melted for slag making Al granular is used for de-O At the same time, the Ar flow rate increase to maximum

(66mc/h) to promote added materials melting for slag making.

Ở giai đoạn xủ lý đầu, một lượng lớn Al, CaO và CaF2 được thêm vào thông qua máng nạp liệu để khử O và bị nóng chảy để tạo xỉ Hạt Al được dùng để khử O Đồng thời , lưu lượng khí thổi Ar được tăng lên cực đại (66mc/h) nhằm gia tăng lượng vật liệu thêm vào bị nóng chảy để tạo xỉ

 At middle or final periods, small amount of CaO , CaF2 or synthetic slag is

added to adjust composition of slag And, adding ferroalloy for composition adjustment Wire feeding for inclusion morphology modification.

Ở giai đoạn giữa và cuối quá trình, một lượng nhỏ CaO, CaF2 hay xỉ hỗn hợp được thêm vào để diều chỉnh thành phần Và,thêm sắt hợp kim đẻ đồng đều thành phần Cấp dây để điều chính hình thái học tạp chất

1 Vacuum metallurgy of C and O Nguyên lý luyện kim chân không của C và O

(1) Thermodynamics of De-C, De-O reactions nhiệt động học của phản ứng khử C, O

Principle of vacuum de-C, de-O is based on vacuum pressure and Ar blowing to promote liquid steel circulation, using vacuum condition inside the vessel to make the dissolved elements like [C], [O] react and

be removed For example, RH using snorkel with Ar blowing system to blow Ar and create circulation of liquid steel between LD-snorkel-vessel Thermodynamically, operation temperature of RH is about 1600℃, the equilibrium constant keeps unchanged, the ratio [C]/[O] keeps constant, because the partial pressure of CO change Ideally, the vacuum pressure inside vacuum equipment can reach ≤1 torr From the equilibrium between [C] and [O], we can know the limit of de-C and de-O reaction

Nguyên lý chính của khử C, O trong chân không dựa trên áp suất chân không và thổi khí Ar để gia tăng sự tuàn hoàn của dòng thép, dùng điều kiện chân không trong bình để hòa tan các nguyên tố như [C], [O] phản ứng với nhau và bị loại bỏ Ví dụ như, RH dùng ống ngập chìm kết hợp với hệ thống thổi khí Ar và tạo nên dòng tuần hoàn của thép lỏng giữa LD-snorkel-vessel Về phương diện nhiệt động học, nhiệt độ thao tác của RH vào khoảng 1600℃, hằng số cân bằng luôn giữ không đổi, tỉ lệ [C]/[O] là hằng số, bởi vì áp suất riêng phần của CO thay đổi.Theo lý tưởng, áp suất chân không bên trong thiết bị chân không có thể đạt ≤1 torr Từ thế cân bằng giữa [C] và [O], chúng ta có thể biết được gới hạn của phản ứng khử C và khử O

Metallurgical principle Nguyên lý luyện kim

1 Vacuum metallurgy of C and O Nguyên lý luyện kim chân không của C và O

De-C and de-O reaction in vacuum pressure : Phản ứng khử C và khử O trong môi trường áp suất chân không

Equilibrium constant: Hằng số cân bằng

KCO ＝ PCO/(fC[%C]*fO[%O]) (1.2.)

When temperature: T = 1600 ℃ , if PCO decrease → reaction shift to right hand side → the

product (fC[%C]*fO[%O]) decrease The lower the vacuum pressure in vessel is controlled → more easy to produce ultra low C liquid steel.

Khi nhiệt độ : T = 1600 ℃ , nếu PCO giảm  phản ứng dịch chuyển về bên phải sản phẩm phản ứng (fC[%C]*fO[%O]) giảm Áp suất chân không trong bình hạ thấp được kiểm soát  dẽ dàng

sản xuất được thép lỏng hàm lượng C cực thấp.

(2) Relationship between partial pressure PCO and [C], [O] content in liquid steel

Mối liên hệ giữa áp suất riêng phần Pco và hàm lượng [C], [O] chứa trong thép lỏng

Recently, through all of refining process, [N] content remove mainly depends on BOF blowing process and

the prevention of air suction that creates N recovery at following processes During vacuum refining, [N] is

removed according to following reaction:

Gần đây, trong suốt các quá trình tinh luyện, hàm lượng [N] được loại bỏ thông thường dựa trên quá trình

thổi trong BOF và ngăn chặn sự hút không khí sẽ tạo ra sự hoàn nguyên của N ở tiến trình bên dưới Trong

suốt quá trình tinh luyện chân không, [N] được loại bỏ theo phản ứng :

[N] + [N] → N2 (2.1.)

According to Sievert’s Law, [N] and square root of PN is directly proportional

Theo định luật Sievert’s, [N] và căn bậc hai của PN có mối quạn hệ tỉ lệ thuận

[N]%=KN*PN1/2 (atm) (2.2.)When T=1600 oC, KN=4.58*10-2 the relationship between [N] and PN is shown as following table

Khi T=1600 oC, KN=4.58*10-2 mối quan hệ giữa [N] và PN được thể hiện ở bảng dưới

[N] (ppm)  32.4 20.5 14.5 12.9 11.2 10.2