Proses pengeluaran teras industri keluli
Keluli, sebagai tulang belakang industri moden, mendasari infrastruktur, pembuatan, pengangkutan, dan banyak sektor lain di seluruh dunia. Pengeluarannya adalah proses panggung yang canggih, multi - yang mengubah mineral mentah menjadi bahan logam prestasi tinggi -. Aliran kerja teras terdiri daripada empat peringkat yang saling berkaitan: pembuatan besi, pembuatan keluli, pemutus berterusan, dan rolling keluli. Setiap langkah memainkan peranan penting dalam menyempurnakan komposisi, struktur, dan sifat bahan, memastikan ia memenuhi keperluan pelbagai pengguna -. Berikut adalah pecahan terperinci mengenai proses utama ini.
1. Ironmaking: Mengekstrak besi logam dari bijih
Ironmaking adalah langkah asas yang menukarkan besi - bijih galas ke dalam besi babi cecair (logam panas), bahan bakar utama untuk pengeluaran keluli. Jantung proses ini adalah relau letupan (BF), struktur silinder yang menjulang tinggi biasanya 30-60 meter, dilapisi dengan haba - bahan refraktori tahan untuk menahan suhu yang melampau (1300-1500 darjah).
Bahan mentah yang digunakan dalam pembuatan besi termasuk tiga komponen utama: bijih besi (sinter dan bijih benjolan, yang mengandungi 55-65% oksida besi), coke (karbon - bahan bakar kaya yang diperolehi dari arang batu, melayani peranan ganda sebagai sumber haba dan ejen pengurangan) Bahan -bahan ini dicampur dalam perkadaran yang tepat dan dimasukkan ke dalam relau letupan dari atas melalui loceng atau loceng - kurang sistem pengecasan. Sementara itu, udara yang dipanaskan (letupan panas) disuntik melalui muncung yang dipanggil tuyeres di bahagian bawah relau, menyalakan kok dan mencipta suasana pengurangan suhu- yang tinggi.
Dalam persekitaran ini, satu siri tindak balas kimia berlaku: Coke terbakar untuk menghasilkan karbon monoksida (CO), yang bertindak balas dengan oksida besi (fe₂o₃) di bijih untuk mengurangkannya ke besi logam. Batu kapur terurai ke dalam kalsium oksida (CaO), yang menggabungkan dengan silika (Sio₂), alumina (al₂o₃), dan mineral gangue lain di bijih untuk membentuk slag cair - oleh produk sampingan yang terapung di atas besi cecair kerana kepadatan yang lebih rendah. Selepas 6-8 jam peleburan, besi babi cair (dengan kandungan karbon 3.5-4.5%, bersama -sama dengan kekotoran seperti sulfur, fosforus, dan mangan) ditoreh dari relau melalui taphole, manakala sanga dikeluarkan secara berasingan untuk kitar semula atau penggunaan industri. Kemudahan besi moden sering menggabungkan tenaga - teknologi penjimatan seperti suntikan arang batu (PCI) atau suntikan gas asli untuk mengurangkan penggunaan kok dan pelepasan karbon yang lebih rendah.
2. Pembuatan keluli: Penapisan kekotoran dan pengaliran
Pembuatan keluli adalah proses penyucian besi babi dengan menghilangkan karbon yang berlebihan dan kekotoran berbahaya (sulfur, fosforus, oksigen, dan lain -lain) sambil menyesuaikan komposisi kimianya dengan unsur -unsur aloi untuk mencapai sifat mekanikal yang dikehendaki (kekuatan, ketahanan, ketahanan kakisan). Kedua -dua teknologi pembuatan keluli yang dominan di seluruh dunia adalah pembuatan kelabai oksigen asas (BOF) pembuatan keluli kelab dan kelengkapan arka elektrik (EAF).
Pembuatan Tungku Oksigen Asas (BOF)
Menyumbang kira -kira 70% pengeluaran keluli global, BOF Steelmaking menggunakan besi babi cecair (70-80% daripada caj) dan keluli sekerap (20-30%) sebagai bahan mentah. Proses ini berlaku dalam penukar berbaris, refraktori - dengan kapasiti 100-400 tan. Air - lance oksigen yang disejukkan diturunkan ke dalam penukar, meniup tinggi - oksigen kesucian (99.5%+) ke permukaan besi cair pada kelajuan supersonik. Oksigen bertindak balas dengan kuat dengan karbon (membentuk gas dan Co₂ gas), silikon, mangan, dan fosforus, menghasilkan haba sengit (sehingga 1650 darjah) yang mengekalkan proses penapisan tanpa input tenaga luaran.
Untuk mengawal komposisi sanga dan keluarkan sulfur dan fosforus dengan berkesan, fluks seperti kapur (CAO) dan dolomit ditambah semasa bertiup. Kitaran penapisan berlangsung selama 20-40 minit, dan pengendali memantau proses melalui pengukuran suhu dan pensampelan kimia untuk memastikan keluli memenuhi spesifikasi sasaran. Sebaik sahaja penapisan selesai, elemen alloying (contohnya, mangan, silikon, kromium, nikel, vanadium) ditambah untuk menyesuaikan sifat keluli - sebagai contoh, mangan meningkatkan kekuatan dan kekerasan, manakala kromium meningkatkan daya tahan kakisan untuk keluli tahan karat.
Pembuatan kelab arka elektrik (EAF)
Pembuatan keluli EAF bergantung terutamanya pada keluli sekerap (sehingga 100% daripada caj) sebagai bahan mentah, menjadikannya lebih bulat dan tenaga - proses yang cekap berbanding dengan BOF. Relau menggunakan tiga elektrod grafit untuk menghasilkan arka elektrik (1000-1200 darjah) yang mencairkan sekerap. Oksigen disuntik untuk mengoksidakan kekotoran, dan fluks ditambah untuk membentuk sanga. EAFS juga boleh menggabungkan besi langsung (DRI) atau besi briquetted panas (HBI) untuk menambah sekerap dan meningkatkan kualiti keluli. Kaedah ini digunakan secara meluas untuk menghasilkan keluli khas (contohnya, keluli alat, keluli aloi) dan disukai di kawasan dengan sumber sekerap yang banyak atau kos elektrik yang rendah.
Selepas penapisan utama, kebanyakan keluli mengalami penapisan sekunder (misalnya, tungku ladle (LF) penapisan, RH vakum degassing) untuk mengurangkan kekotoran, menyesuaikan suhu, dan meningkatkan homogenitas. Penapisan sekunder memastikan keluli memenuhi piawaian kualiti yang ketat untuk aplikasi akhir - yang tinggi seperti bahagian automotif, komponen aeroangkasa, dan pembinaan keluli struktur gred -.
3. Pemutus Berterusan: Memantapkan Keluli ke Billet
Pemutus berterusan (CC) adalah hubungan kritikal antara pembuatan keluli dan rolling keluli, menggantikan kaedah pemutus ingot tradisional untuk meningkatkan kecekapan, mengurangkan sisa, dan meningkatkan kualiti produk. Proses ini menukarkan keluli cair ke dalam produk siap separuh - yang dipanggil bilet pemutus berterusan (papak, mekar, billet, atau pusingan) yang sesuai untuk rolling.
Garis pemutus yang berterusan terdiri daripada beberapa komponen utama: sebuah tundish (sebuah kapal pertengahan yang menyimpan keluli cair dari relau pembuatan keluli, menstabilkan aliran keluli, dan menghilangkan kemasukan yang besar), air- Unit meluruskan (yang menarik pelakon pemantapan 坯 pada kelajuan yang berterusan dan meluruskannya untuk mengelakkan ubah bentuk).
Keluli cair (1500-1550 darjah) dituangkan dari ladle pembuatan keluli ke dalam tundish, yang mengedarkan keluli secara merata ke dalam satu atau lebih acuan. Air acuan - dinding sejuk dengan cepat menyejukkan lapisan luar keluli, membentuk shell kukuh (10-20 mm tebal) manakala teras tetap cair. Apabila pelakon 坯 ditarik keluar dari acuan pada kelajuan terkawal (0.5-2.5 m/min, bergantung kepada saiz produk), zon penyejukan sekunder menyemburkan air ke permukaan untuk mempercepatkan pemejalan. Setelah sepenuhnya menguatkan, pelakon 坯 dipotong ke dalam panjang tertentu (6-12 meter) menggunakan pemotong api atau gunting.
Pemutus yang berterusan menawarkan kelebihan yang ketara: ia meningkatkan hasil keluli sebanyak 10-15% berbanding pemutus ingot, mengurangkan penggunaan tenaga dengan menghapuskan keperluan untuk memanaskan semula ingot, dan menghasilkan billet cast dengan bahagian seragam - dan halus - microstructures. Jenis billet cast yang dihasilkan bergantung pada produk akhir - papak untuk plat dan jalur keluli, mekar untuk bahagian struktur, bilet untuk bar dan wayar, dan pusingan untuk paip dan pemalsuan.
4. Rolling Steel: Membentuk dan Menguatkan Keluli
Rolling Steel adalah peringkat akhir proses pengeluaran, di mana bilet pemutus berterusan cacat menjadi produk keluli selesai atau separuh - melalui rolling mekanikal. Matlamatnya adalah untuk mengurangkan kawasan keratan silang - billet, meningkatkan ketepatan dimensi, dan memperbaiki mikrostrukturnya untuk meningkatkan sifat mekanikal (kekuatan, kemuluran, ketangguhan). Kedua -dua kaedah rolling utama adalah rolling panas dan rolling sejuk, dengan rolling panas menjadi proses utama untuk kebanyakan produk keluli.
Rolling panas
Rolling panas dilakukan pada suhu di atas suhu penghabluran semula keluli (1100-1250 darjah), yang menjadikan bahan lebih mulur dan lebih mudah untuk berubah. Proses ini bermula dengan pemanasan bilet pemutus berterusan dalam relau pemanasan semula (1200-1300 darjah) untuk memastikan pengagihan suhu seragam. Billet yang dipanaskan kemudian dilalui melalui satu siri kilang rolling (kilang -kilang yang kasar, kilang pertengahan, dan kilang penamat) diatur dalam garis tandem. Setiap kilang berdiri terdiri daripada dua atau lebih gulungan yang menggunakan daya mampatan ke bilet, mengurangkan ketebalannya (untuk plat dan jalur) atau menukar bahagian salib - (untuk bar, sudut, dan saluran).
Semasa rolling panas, mikrostruktur keluli menjalani recrystallization - bijirin kasar dari proses pemutus digantikan oleh bijirin yang halus, seragam, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan bahan. Nisbah kelajuan rolling dan pengurangan (peratusan kawasan silang - dikurangkan setiap pas) dikawal dengan teliti untuk memastikan kualiti produk. Selepas bergolek, keluli disejukkan menggunakan udara atau air (penyejukan terkawal) untuk mengoptimumkan lagi mikrostrukturnya. Hot - Produk yang dilancarkan termasuk hot - gegelung bergulir (digunakan untuk paip, bahagian automotif, dan pembinaan), hot - bar rolled (untuk jentera dan pengikat), dan hot- seksyen yang dilancarkan (untuk bangunan dan jambatan).
Rolling sejuk (proses tambahan)
Walaupun penerangan proses asal memberi tumpuan kepada rolling panas, rolling sejuk sering merupakan langkah seterusnya untuk produk yang memerlukan kemasan permukaan yang tinggi dan toleransi dimensi yang tepat (misalnya, panel badan automotif, lembaran elektrik, jalur keluli tahan karat). Rolling sejuk dilakukan pada suhu bilik, yang meningkatkan kekuatan keluli melalui pengerasan kerja. Proses ini menggunakan nisbah pengurangan yang lebih kecil setiap lulus dan memerlukan penyepuhlindapan perantaraan (rawatan haba) untuk memulihkan kemuluran. Cold - Produk yang dilancarkan mempunyai permukaan licin, kawalan ketebalan yang ketat, dan sifat mekanikal yang lebih baik berbanding dengan hot - keluli bergulir.