headbanner

Ujuzi wa kimsingi wa utengenezaji wa chuma

Utengenezaji chuma huanza na kutengeneza chuma. Chuma hutoka kwa chuma cha nguruwe. Chuma cha nguruwe kilichoyeyushwa kutoka kwa madini ya chuma kina kiwango kikubwa cha kaboni na uchafu mwingi (kama vile silicon, manganese, fosforasi, kiberiti, n.k.). Kwa hivyo, chuma cha nguruwe hakina plastiki na ugumu, na ina mali duni ya kiufundi. Haiwezi kufanyiwa usindikaji wa shinikizo isipokuwa kuyeyuka na utupaji, ambayo hupunguza matumizi yake.
Ili kushinda mapungufu haya ya chuma cha nguruwe na kuifanya ichukue jukumu kubwa katika tasnia, inahitajika pia kutumia oksijeni kutoka kwa vyanzo anuwai kwa joto kali ili kuondoa uchafu wa chuma cha nguruwe kwa kiwango fulani kupata muundo fulani na Asili ya chuma-kaboni alloy-chuma. Njia hii ya kuondoa uchafu katika chuma cha nguruwe na kioksidishaji kwa joto kali huitwa utengenezaji wa chuma.

Kanuni za msingi za utengenezaji wa chuma
Uchafu anuwai katika chuma cha nguruwe una uhusiano mkubwa na oksijeni kwa viwango tofauti chini ya mazingira ya joto kali. Kwa hivyo, zinaweza kufanywa kuwa oksidi za kioevu, ngumu au gesi na oksidi. Oksidi za kioevu na imara huguswa na kitambaa cha tanuru na mtiririko ulioongezwa kwenye tanuru kwenye joto la juu, unachanganya na kuunda slag, na huondolewa kwenye tanuru wakati wa slagging. Gesi pia hutolewa nje ya tanuru na CO wakati chuma kilichoyeyuka kinachemka.
Katika tanuru ya kutengeneza chuma, oxidation ya uchafu inafanikiwa sana na uwepo wa FeO.
2Fe, O2 → 2FeO
1. Oxidation ya silicon
Si ina uhusiano mkubwa na oksijeni, kwa hivyo oxidation ya silicon ni haraka sana. Imekuwa iliyooksidishwa kabisa kuunda SiO2 katika hatua ya mwanzo ya kuyeyuka:
Si + 2FeO → SiO2 + 2Fe
Wakati huo huo SiO2 humenyuka na FeO kuunda silicate:
2FeO + SiO2 → 2FeO · SiO2
Aina hii ya chumvi ni sehemu muhimu sana ya slag. Inashirikiana na CaO kutengeneza misombo thabiti 2CaO · SiO2 na FeO. Ya zamani iko kwenye slag, na ya mwisho inakuwa sehemu ya bure kwenye slag, ambayo huongeza yaliyomo ya FeO kwenye slag. Ni faida zaidi kukuza oxidation ya uchafu. Jibu ni kama ifuatavyo:
2FeO · SiO2 + 2CaO → 2CaO · SiO2 + 2FeO
2. Oxidation ya manganese
Manganese pia ni kitu ambacho ni rahisi kuoksidisha. MnO inayozalishwa nayo ina kiwango cha juu cha kuyeyuka. MnO haina kuyeyuka kwenye chuma kilichoyeyushwa, lakini huunda kiwanja na SiO2 ambayo huelea juu ya uso wa chuma kioevu na inakuwa sehemu ya slag.
Mn + FeO → MnO + Fe
2MnO + SiO2 → 2MnO · SiO2
Mmenyuko wa oksidi na silicon na manganese hutoa joto nyingi, ambayo inaweza kuongeza joto la tanuru haraka (hii ni muhimu sana kwa ubadilishaji wa chuma) na kuharakisha sana mchakato wa oksidi ya kaboni.
3. Oxidation ya kipengele cha kaboni
Oxidation ya kaboni inahitaji kunyonya kiasi kikubwa cha nishati ya joto, kwa hivyo lazima ifanyike kwa joto la juu. Oxidation ya kaboni ni athari muhimu sana katika mchakato wa kutengeneza chuma:
C + FeO → CO + Fe
Kwa sababu gesi ya CO hutengenezwa wakati kaboni imeoksidishwa, hufanya kama fadhaa kali wakati inaponyoka kutoka kwa chuma kioevu. Athari hii inaitwa "kuchemsha". Matokeo ya kuchemsha yanaweza kukuza usawa wa muundo na joto la dimbwi kuyeyuka, kuharakisha athari kati ya chuma na kiunga cha slag, na pia kusaidia kuondoa gesi na inclusions kwenye chuma.
4. Oxidation ya kipengele cha fosforasi
Oxidation ya fosforasi inaweza kutokea kwa joto ambalo sio kubwa sana. Mchakato wa dephosphorization una mchanganyiko wa athari kadhaa. Athari ni kama ifuatavyo:
2P + 5FeO → P2O5 + 5Fe
P2O5 + 3FeO → 3FeO · P2O5
Wakati kuna CaO ya kutosha kwenye slag ya alkali, athari zifuatazo zitatokea:
3FeO · P2O5 + 4CaO → 4CaO · P2O5 + 3FeO
4CaO · P2O5 inayozalishwa na ni kiwanja thabiti, ambacho kimeshikwa kwenye slag, na hivyo kufikia kusudi la dephosphorization.
Ikumbukwe kwamba wakati wa mchakato wa deoxidation ya chuma kuyeyuka, deoxidizers kama ferrosilicon na ferromanganese lazima ziongezwe. Kwa hivyo, baada ya kukosolewa, slag mara nyingi huwa tindikali, na 3FeO · P2O5 imeharibiwa, na P2O5 imepunguzwa kutoka kwake, na P2O5 haina msimamo. Oksidi, hupunguzwa kwa urahisi na kaboni kwa joto la juu, na kusababisha kupona kwa fosforasi. Hii pia inaonyesha kuwa ni ngumu sana kuondoa fosforasi kwenye tanuru ya asidi. Ili kuzuia jambo hili, inahitajika kuongeza msingi wa slag na kiwango cha slag, na kuboresha oxidation ya slag.
5. Oxidation ya kiberiti
Sulfuri iko katika mfumo wa FeS. Wakati kuna CaO ya kutosha kwenye slag, sulfuri pia inaweza kuondolewa. Majibu ni kama ifuatavyo:
FeS + CaO → CaS + FeO
CaS inayozalishwa haina mumunyifu katika chuma kilichoyeyuka, lakini huunda slag inayoelea juu ya uso wa chuma kilichoyeyuka.
Mmenyuko hapo juu ni athari inayoweza kubadilishwa, na hufanywa kwenye slag iliyo na FeO. Wakati FeO inapoingiliana na CaS, sulfuri itarudi kwenye chuma kilichoyeyushwa, kwa hivyo ufanisi wa desulfurization huongezeka wakati yaliyomo kwenye FeO kwenye slag inapungua.
Wakati slag ina kaboni ya kutosha, athari ni tofauti:
CaO + FeS + C → CaS + Fe + CO
Kwa sababu kaboni inamnyima FeO oksijeni, inapoteza uwezekano wa CaS kuingiliana na FeO, ili majibu hayawezi kuendelea kwa mwelekeo wa nyuma. Hii ndio sababu kufutwa kwa chuma kwa tanuru ya umeme ni kamili zaidi kuliko njia zingine mbili.
Katika mchakato wa uharibifu, manganese pia ina jukumu katika kukuza uharibifu. Mchakato ni kama ifuatavyo:
FeS + MnO → MnS + FeO
MnS iliyozalishwa karibu haina kuyeyuka kwa chuma kilichoyeyuka na inaingia kwenye slag. Kwa hivyo, athari ya desulfurization huongezeka na oxidation ya manganese.
6. Upunguzaji wa oksijeni wa FeO
Baada ya safu ya hapo juu ya athari za kioksidishaji, ingawa uchafu umeoksidishwa ili kufikia kusudi la kuondolewa, lakini pia kwa sababu ya matokeo ya oksidi, chuma kilichoyeyushwa kina FeO zaidi, ambayo ni kusema, kuna kiasi kikubwa cha oksijeni kwenye kuyeyuka. chuma, ambacho kitatoa ukanda wa chuma Hii ni hatari kubwa. Kwa upande mmoja, chuma kina Bubbles nyingi; kwa upande mwingine, pia husababisha chuma kuonekana kuwa moto na baridi kali, na hatari huongezeka na ongezeko la yaliyomo kaboni.
Kwa hivyo, mwisho wa mchakato wa kutengeneza chuma, lazima pia tujaribu kuondoa kiasi kikubwa cha oksijeni iliyopo kwenye chuma kilichoyeyuka. Njia inayotumiwa sana ni kuongeza vizuia dehydizers, kama ferromanganese, ferrosilicon, alumini, nk, kwa chuma kilichoyeyuka. Wanatoa sana oksijeni kutoka FeO ili kufikia kusudi la upungufu wa mwili. Majibu ni kama ifuatavyo:
FeO + Mn → MnO + Fe
2FeO + Si → SiO2 + 2Fe
3FeO + 2Al → Al2O3 + 3Fe
7. Jukumu la slag
Mchakato mzima wa kutengeneza chuma una michakato miwili: oxidation na kupunguzwa. Oxidation ya kaboni, silicon, manganese, na fosforasi kawaida huitwa majibu katika kipindi cha oxidation, na desulfurization na deoxidation huitwa mmenyuko katika kipindi cha kupunguzwa. Inaweza kuonekana kutoka kwa fomula za majibu hapo juu kwamba ili kuondoa uchafu kwenye chuma, mambo mengi yanapaswa kuzingatiwa, lakini jambo muhimu zaidi ni kuondoa slagging na slag.
Slag ana majukumu muhimu yafuatayo katika mchakato wa utengenezaji wa chuma:
Slag inapaswa kuhakikisha kuwa mchakato wa utengenezaji wa chuma unaendelea katika mwelekeo fulani wa mmenyuko (oxidation au kupunguzwa).
Slag inapaswa kuhakikisha kuondolewa kwa kiwango cha juu cha uchafu (fosforasi na kiberiti) kwenye chuma, na kuzuia gesi iliyo kwenye gesi ya tanuru (nitrojeni na hidrojeni) kuingia kwenye chuma.
Slag inapaswa kuhakikisha upotezaji wa chini wa chuma na vitu vingine vya thamani wakati wa operesheni.

Njia ya msingi ya kutengeneza chuma
Utengenezaji wa chuma
Njia ya ubadilishaji chuma ni njia ya kutengeneza chuma ambayo hutumia hewa au oksijeni kuoksidisha vitu kwenye chuma kilichoyeyuka hadi kikomo maalum kwa kupitisha upigaji chini, kupiga upande na kupiga juu ili kupata chuma na muundo wenye sifa.

w1

Kutengeneza chuma kwa tanuru ya umeme
Tanuru ya umeme hutumia nishati ya umeme kubadilisha kuwa nishati ya joto kutengeneza chuma. Kuna tanuu mbili za umeme zinazotumiwa kawaida: tanuru ya arc ya umeme na tanuru ya umeme ya kuingiza. Tanuu za upinde wa umeme ndizo zinazotumiwa sana na zinafaa kwa kuyeyusha chuma chenye ubora na chuma cha aloi; tanuu za kuingizwa hutumiwa kwa kuyeyuka chuma cha aloi ya kiwango cha juu na aloi zisizo na feri.

w2

③Fungua utengenezaji wa chuma
Pamoja na maendeleo ya tasnia, idadi kubwa ya chuma chakavu imekusanywa katika tasnia ya usindikaji wa chuma. Wakati huo, haikuwezekana kuipuliza tena kwa chuma na kibadilishaji, kwa hivyo watengenezaji wa chuma walitafuta njia ya kutengeneza chuma kwa kutumia chuma chakavu kama malighafi. Mnamo 1864, Mfaransa Martin aligundua njia ya kutengeneza chuma wazi.

w3

Uendelezaji wa haraka wa njia ya kutengeneza oksijeni inayopulizwa na oksijeni hatua kwa hatua imebadilisha njia ya kutengeneza chuma. Pamoja na maendeleo ya sayansi na teknolojia, njia zingine mpya za kutengeneza chuma zinaendelea kuonekana, kama matibabu ya utupu ya chuma kilichoyeyuka, kuyeyuka kwa tanuru ya electroslag, na utaftaji wa tanuru ya umeme ya utupu, ambayo imekuwa ikitumika zaidi na zaidi.


Wakati wa kutuma: Aug-02-2021