headbanner

ידע בסיסי בייצור פלדה

ידע בסיסי בייצור פלדה

ייצור פלדה מתחיל בייצור ברזל. הפלדה מגיעה מברזל חזיר. לברזל חזיר המומס מעפרות ברזל יש תכולת פחמן גבוהה וזיהומים רבים (כגון סיליקון, מנגן, זרחן, גופרית וכו '). לכן, ברזל החזיר חסר גמישות וקשיחות, ובעל תכונות מכניות ירודות. זה לא יכול להיות נתון לעיבוד לחץ למעט התכה ויציקה, מה שמגביל את השימוש בו.

על מנת להתגבר על חסרונות אלה של ברזל חזיר ולגרום לו לשחק תפקיד גדול יותר בתעשייה, יש צורך גם להשתמש בחמצן ממקורות שונים בטמפרטורות גבוהות כדי להסיר את הזיהומים בברזל החזיר במידה מסוימת כדי להשיג הרכב מסוים ו ודאי אופי סגסוגת הפלדה של ברזל-פחמן. שיטה זו להסרת זיהומים בברזל החזיר על ידי חמצון בטמפרטורות גבוהות נקראת ייצור פלדה.

https://www.stargoodsteelgroup.com/

ידע בסיסי בייצור פלדה

 עקרונות בסיסיים של ייצור פלדה
לזיהומים שונים בברזל חזיר יש זיקה רבה יותר לחמצן בדרגות שונות בסביבות טמפרטורה גבוהה. לכן ניתן להפוך אותם לתחמוצות נוזליות, מוצקות או גזיות על ידי חמצון. התחמוצות הנוזליות והמוצקות מגיבות עם רירית התנור והשטף המתווסף לתנור בטמפרטורות גבוהות, מתאחדות ליצירת סיגים ומוסרות מהתנור במהלך סיגריות. הגז מוציא מהתנור גם על ידי CO כאשר הפלדה המותכת רותחת.
        בכבשן לייצור הפלדה, חמצון של זיהומים מושג בעיקר על ידי נוכחות FeO.

2Fe + O2 → 2FeO

      1. חמצון של סיליקון
ל Si יש זיקה גדולה יותר לחמצן, ולכן חמצון הסיליקון מהיר מאוד. הוא חמצן לחלוטין ליצירת SiO2 בשלב המוקדם של ההתכה:
Si+2FeO → SiO2+2Fe
במקביל SiO2 מגיב עם FeO ליצירת סיליקט:
2FeO+SiO2 → 2FeO · SiO2
סוג זה של מלח הוא חלק חשוב מאוד בסיגים. הוא מתקשר עם CaO ליצירת תרכובות יציבות 2CaO · SiO2 ו- FeO. הראשון מצוי היטב בסיגים, והאחרון הופך למרכיב חופשי בסיגים, מה שמגדיל את תכולת FeO בסיגים. עדיף לקדם חמצון של זיהומים. התגובה היא כדלקמן:
2FeO · SiO2+2CaO → 2CaO · SiO2+2FeO
2. חמצון של מנגן
מנגן הוא גם אלמנט שקל להתחמצן. ל- MnO המיוצר על ידו יש נקודת התכה גבוהה יותר. MnO אינו מתמוסס במתכת המותכת, אך הוא יוצר תרכובת עם SiO2 שצפה על פני המתכת הנוזלית והופכת לחלק מהסיגים.
Mn+FeO → MnO+Fe
2MnO+SiO2 → 2MnO · SiO2
תגובת החמצון של סיליקון ומנגן משחררת חום רב, שיכול להעלות במהירות את טמפרטורת התנור (הדבר חשוב במיוחד לייצור פלדה ממיר) ולהאיץ מאוד את תהליך חמצון הפחמן.
3. חמצון של יסוד פחמן
חמצון הפחמן צריך לספוג כמות גדולה של אנרגיית חום, ולכן יש לבצע אותו בטמפרטורה גבוהה יותר. חמצון הפחמן הוא תגובה חשובה מאוד בתהליך ייצור הפלדה:
C+FeO → CO+Fe
מכיוון שגז CO נוצר כאשר חמצון פחמן, הוא פועל כתסיסה חזקה כאשר הוא בורח מהמתכת הנוזלית. אפקט זה נקרא "רותח". תוצאת הרתיחה יכולה לקדם את אחידות ההרכב והטמפרטורה של הבריכה המותכת, להאיץ את התגובה בין המתכת לממשק הסיגים, וגם לסייע בהסרת הגז והכלולים בפלדה.
4. חמצון של יסוד זרחן
חמצון הזרחן יכול להתרחש בטמפרטורה שאינה גבוהה מדי. תהליך הפוספורציה מורכב משילוב של מספר תגובות. התגובות הן כדלקמן:
2P+5FeO → P2O5+5Fe
P2O5+3FeO → 3FeO · P2O5
כאשר יש מספיק CaO בסיגים הבסיסיים, יתרחשו התגובות הבאות:
3FeO · P2O5+4CaO → 4CaO · P2O5+3FeO
4CaO · P2O5 המיוצר על ידי הוא תרכובת יציבה, המוחזקת היטב בסיגים, ובכך משיגה את מטרת הפוספורציה.
יש לציין כי במהלך תהליך הדה -חמצון של פלדה מותכת, יש להוסיף חומרי חימצון כגון פרוסיליקון ופרומנגן. לכן, לאחר חמצון, הסיגים הם לעתים קרובות חומציים, ו- 3FeO · P2O5 נהרס, ו- P2O5 מצטמצם ממנו, ו- P2O5 אינו יציב. תחמוצת, הוא מופחת בקלות על ידי פחמן בטמפרטורה גבוהה, וכתוצאה מכך התאוששות זרחן. זה גם מראה שקשה מאוד להסיר זרחן בכבשן חומצי. על מנת למנוע תופעה זו, יש צורך להגדיל כראוי את בסיסיות הסיגים ואת כמות הסיגים, ולשפר את חמצון הסיגים.
 5. חמצון גופרית
גופרית קיימת בצורה של FeS. כאשר יש מספיק CaO בסיגים, ניתן להסיר גם את הגופרית. התגובה היא כדלקמן:
FeS+CaO → CaS+FeO
ה- CaS שנוצר אינו מסיס בפלדה מותכת, אלא יוצר סיגים שצפים על פני הפלדה המותכת.
התגובה לעיל היא תגובה הפיכה, והיא מתבצעת בסיגים המכילים FeO. כאשר FeO אינטראקציה עם CaS, הגופרית תחזור לפלדה המותכת. לכן, יעילות הגזול עולה ככל שתכולת FeO בסיגים יורדת.
כאשר הסיגים מכילים מספיק פחמן, התגובה שונה:
CaO+FeS+C → CaS+Fe+CO
מכיוון שפחמן מונע מחמצן ל- FeO, הוא מאבד את האפשרות של אינטראקציה בין CaS ו- FeO, כך שהתגובה לא יכולה להתקדם בכיוון ההפוך. זו הסיבה לכך שהגזול של ייצור הפלדה בתנור חשמלי מלא יותר משתי השיטות האחרות.
בתהליך ההתפצלות, המנגן ממלא תפקיד גם בקידום גזול. התהליך הוא כדלקמן:
FeS+MnO → MnS+FeO
ה- MnS שנוצר כמעט ואינו מסיס בפלדה מותכת ונכנס לסיגים. לכן, ההשפעה של desulfurization עולה עם חמצון של מנגן.
6. דיאוקסיגנציה של FeO
לאחר סדרת תגובות החמצון הנ"ל, למרות שהזיהומים מתחמצנים כדי להשיג את מטרת ההסרה, אך גם בשל תוצאות החמצון, הפלדה המותכת מכילה יותר FeO, כלומר, יש כמות גדולה של חמצן מותך. פלדה, שתיתן את רצועת הפלדה מצד אחד, לפלדה יש ​​הרבה בועות; מצד שני, היא גם גורמת לפלדה להיראות חמה וקרה, והמזיקה עולה עם העלייה בתכולת הפחמן.
לכן, בסוף תהליך ייצור הפלדה, עלינו גם לנסות להסיר כמות גדולה של חמצן הקיימת בפלדה המותכת. השיטה הנפוצה היא להוסיף כמה דיאוקסידייזרים, כגון ferromanganese, ferrosilicon, אלומיניום וכו 'לפלדה המותכת. הם מפיקים מאוד חמצן מ- FeO כדי להשיג את מטרת החמצון. התגובה היא כדלקמן:
FeO+Mn → MnO+Fe
2FeO+Si → SiO2+2Fe
3FeO+2Al → Al2O3+3Fe
7. תפקיד הסיגים
כל תהליך ייצור הפלדה מורכב משני תהליכים: חמצון וצמצום. חמצון של פחמן, סיליקון, מנגן וזרחן נקרא בדרך כלל התגובה בתקופת החמצון, והתפוגות וגירוי חמצון נקראים התגובה בתקופת הצמצום. ניתן לראות מנוסחאות התגובה הנ"ל שכדי להסיר זיהומים במתכת יש להתייחס לגורמים רבים, אך הגורם החשוב ביותר הוא סיפוח והסרת סיגים.
לסלאג יש את התפקידים החשובים הבאים בתהליך ייצור הפלדה:
Slag ה סיגים צריכים להבטיח שתהליך ייצור הפלדה ימשיך בכיוון תגובה מסוים (חמצון או הפחתה).
Slag ה סיגים צריכים להבטיח הסרה מרבית של זיהומים מזיקים (זרחן וגופרית) במתכת, ולמנוע את כניסת הגז בגז התנור (חנקן ומימן) למתכת.
Slag הסיגים צריכים להבטיח את אובדן המינימום של ברזל ואלמנטים יקרי ערך אחרים במהלך הפעולה.

       השיטה הבסיסית לייצור פלדה
Making ייצור פלדה ממיר
שיטת ייצור פלדה ממיר היא שיטת ייצור פלדה שמשתמשת באוויר או בחמצן כדי לחמצן את האלמנטים בברזל המותך עד לגבול שצוין על ידי אימוץ ניפוח תחתון, ניפוח צד ומכה למעלה כדי להשיג פלדה בעלת הרכב מוסמך.

Making ייצור פלדה בתנור חשמלי
הכבשן החשמלי משתמש באנרגיה חשמלית כדי להפוך לאנרגיית חום לייצור פלדה. ישנם שני תנורים חשמליים נפוצים: תנור קשת חשמלי ותנור חשמלי אינדוקציה. תנורי קשת חשמליים הם הנפוצים ביותר ומתאימים להיתוך פלדה וסגסוגת פלדה באיכות גבוהה; תנורי אינדוקציה משמשים להיתוך פלדת סגסוגת ברמה גבוהה וסגסוגות לא ברזליות.

Making ייצור פלדה מאש פתוח
עם התפתחות התעשייה, כמות גדולה של פלדת גרוטאות הצטברה בתעשיית עיבוד המתכת. באותה תקופה לא ניתן היה לפוצץ אותו מחדש לתוך פלדה באמצעות ממיר, ולכן יצרני הפלדה חיפשו שיטה לייצור פלדה תוך שימוש בפלדה כחומר גלם. בשנת 1864 המציא הצרפתי מרטין את שיטת ייצור הפלדה עם האח הפתוח.

ההתפתחות המהירה של שיטת ייצור הפלדה של ממיר החמצן החליפה בהדרגה את שיטת ייצור הפלדה הפתוחה. עם התקדמות המדע והטכנולוגיה, ממשיכות להופיע כמה שיטות ייצור פלדה חדשות, כגון טיפול בוואקום של פלדה מותכת, התכת תנור אלקטרוסלג והתכת תנור חשמלי באינדוקציה, אשר שימשו יותר ויותר.

פרטים נוספים קישור: https://www.stargoodsteelgroup.com/

מקור הפניה: אינטרנט
כתב ויתור: המידע במאמר זה מיועד לעיון בלבד, לא כהצעה ישירה לקבלת החלטות. אם אינך מתכוון להפר את זכויותיך החוקיות, אנא צור עמנו קשר בזמן.


זמן פרסום: 30-20-2021