تصنيف معدات صناعة الصلب وتكريره

تصنيف تكرير الصلب:

يمكن تقسيمها إلى تكرير داخل الفرن وتكرير خارج الفرن. يشير التكرير خارج الفرن إلى معالجة تكرير الفولاذ المصهور خارج فرن صناعة الصلب، مثل إزالة الغازات بالفراغ، ورش المسحوق، وما إلى ذلك. يشير التكرير داخل الفرن إلى عملية التكرير، مثل نفخ الأكسجين، في فرن صناعة الصلب. أضف الخام، إلخ.

مصنفة حسب كائن المعالجة:

يمكن تقسيمها إلى تكرير الصلب العادي وتكرير الصلب عالي الأداء. يشير تكرير الصلب العادي إلى معالجة التكرير للفولاذ الكربوني العادي، والفولاذ منخفض السبائك، وما إلى ذلك، ويشير تكرير الصلب عالي الأداء إلى معالجة التكرير للفولاذ عالي القوة، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات، وما إلى ذلك.

فرن القوس الكهربائي: يستخدم حرارة القوس المتولدة بين القطب والمادة الموجودة في الفرن لإذابة مادة الفرن، ويستخدم بشكل أساسي خردة الصلب كمادة خام، ويمكنه أيضًا إضافة بعض الحديد الزهر أو الحديد المختزل مباشرة. تتميز صناعة الصلب في فرن القوس الكهربائي بخصائص المرونة العالية، والقدرة على إنتاج أنواع متعددة من الفولاذ، والقدرة القوية على التكيف مع المواد الخام، مما يجعلها مناسبة لإنتاج الفولاذ الخاص والفولاذ عالي السبائك.

فرن تكرير المغرفة (LF):معدات تجمع بين وظائف التسخين والتكرير لفرن صناعة الصلب. تشمل الوظائف الرئيسية رفع درجة حرارة الفولاذ المصهور والعزل، وتوفير طاقة حرارية جديدة للفولاذ المصهور من خلال تسخين القوس، وتسهيل إضافة السبائك وضبط التركيب، وإضافة مواد الخبث، وتحقيق إزالة الكبريت وإزالة الأكسدة العميقة للفولاذ المصهور؛ تعمل وظيفة التقليب بالأرجون على نفخ غاز الأرجون في الفولاذ المصهور من خلال الطوب المسامي الموجود في قاع المغرفة، مما يسمح بتقليب الفولاذ وتجانسه من حيث التركيب ودرجة الحرارة؛ تحتوي بعض أفران التكرير بالمغرفة أيضًا على وظيفة إزالة الغازات بالفراغ، والتي يمكنها إزالة الغازات مثل الهيدروجين والنيتروجين من سائل الفولاذ، وتقليل محتوى الأكسجين والكبريت بشكل أكبر، والحصول على سائل فولاذي عالي النقاء.

معدات فرن صناعة الصلب والتكرير

أولاً: أفران صناعة الصلب الأولية

1. فرن القوس الكهربائي (EAF)

• المبدأ الأساسي: استخدم درجة الحرارة المرتفعة المتولدة عن القوس بين أقطاب الجرافيت والشحنة لإذابة المواد الخام (بشكل أساسي خردة الصلب)، وإكمال عملية صناعة الصلب من خلال نفخ الأكسجين، وتكوين الخبث، وعمليات أخرى.
• ميزات الهيكل: يتكون من جسم الفرن، ونظام رفع القطب، وغطاء الفرن، وآلية الإمالة، ونظام إزالة الغبار. معظم أفران القوس الكهربائي الحديثة هي أفران القوس الكهربائي فائقة القدرة (UHP) لتحسين كفاءة الصهر.
• المزايا: القدرة على التكيف مع المواد الخام المرنة (يمكن استخدام 100٪ من خردة الصلب)، ودورة صهر قصيرة، وتلوث بيئي منخفض (مجهزة بإزالة الغبار بكفاءة)، ومناسبة لإنتاج الفولاذ الخاص والفولاذ الكربوني عالي الجودة.
• المعلمات الرئيسية: مستوى الطاقة (عادةً ما تكون درجة UHP 600 - 1200 كيلو فولت أمبير/طن)، ودورة الصهر (40 - 60 دقيقة لكل حرارة)، ودرجة حرارة التنصت (1600 - 1650 درجة مئوية).

2. الفرن الأكسجيني الأساسي (BOF)

• المبدأ الأساسي: خذ الحديد الزهر المصهور كمادة خام رئيسية، وقم بنفخ الأكسجين عالي النقاء في الحديد المصهور من الأعلى أو الأسفل، وأكسدة الكربون والسيليكون والمنغنيز والشوائب الأخرى في الحديد المصهور، وإطلاق كمية كبيرة من الحرارة لرفع درجة حرارة الفولاذ المصهور.
• ميزات الهيكل: يشمل بشكل أساسي جسم الفرن (غلاف فولاذي + بطانة من طوب كربون المغنيسيا)، ونظام رمح الأكسجين، وغطاء دخان فم الفرن، وجهاز الإمالة. وفقًا لطريقة نفخ الأكسجين، يتم تقسيمه إلى محول علوي النفخ، ومحول سفلي النفخ، ومحول نفخ مدمج.
• المزايا: كفاءة إنتاج عالية (يمكن أن تصل سعة الفرن الواحد إلى 300 - 400 طن)، وتكلفة إنتاج منخفضة، ومناسبة للإنتاج المستمر على نطاق واسع للفولاذ الكربوني العادي.
• سيناريو التطبيق: المعدات الأساسية لمصانع الصلب المتكاملة واسعة النطاق، والتي تتطابق مع عملية الإنتاج المستمر للفرن العالي - المحول.

3. فرن الحث

• المبدأ الأساسي: استخدم الحث الكهرومغناطيسي لتوليد تيار دوامي في الشحنة، والاعتماد على التأثير الحراري للتيار الدوامي لإذابة المواد الخام. ينقسم إلى فرن حثي بدون قلب وفرن حثي للقناة.
• المزايا: سرعة تسخين سريعة، ودرجة حرارة موحدة للفولاذ المصهور، والتحكم الدقيق في التركيب، ومساحة أرضية صغيرة.
• سيناريو التطبيق: مناسب لمصانع الصلب الصغيرة والمتوسطة الحجم، ويستخدم لصهر الفولاذ الخاص، والفولاذ السبائكي، وإنتاج الفراغات المصبوبة بدقة.

ثانياً: أفران التكرير الثانوية

1. فرن المغرفة (LF)

• الوظيفة الأساسية: لا يتم إجراء إزالة الغازات بالفراغ، بشكل أساسي للتسخين، وإزالة الأكسدة، وإزالة الكبريت، وضبط تركيب الفولاذ المصهور. يستخدم أقطاب الجرافيت لتوليد القوس في المغرفة لتسخين الفولاذ المصهور، ويزيل الشوائب عن طريق إضافة عوامل الخبث (الجير، الفلوريت).
• المزايا الرئيسية: يمكنه ضبط درجة حرارة الفولاذ المصهور بدقة (دقة التحكم في درجة الحرارة ±5 درجة مئوية)، وتحسين نظافة الفولاذ المصهور، وإطالة وقت صب الصب المستمر.
• التطبيق: يستخدم على نطاق واسع في خطوط إنتاج فرن القوس الكهربائي والمحول، وخاصة لتكرير الفولاذ الخاص.

2. فرن إزالة الغازات بالفراغ RH

• المبدأ الأساسي: استخدم مبدأ الشفط بالفراغ والتداول لرفع الفولاذ المصهور من المغرفة إلى غرفة التفريغ، وإزالة الغاز المذاب (H، N) في الفولاذ المصهور في ظل ظروف الفراغ العالي، وتحقيق إزالة الهيدروجين وإزالة النيتروجين وإزالة الغازات.
• ميزات الهيكل: يتكون من غرفة التفريغ، وأنبوب الرفع، ونظام التفريغ، ونظام قيادة تداول الفولاذ المصهور.
• المزايا: كفاءة عالية في إزالة الغازات (يمكن تقليل محتوى الهيدروجين إلى ≤2 جزء في المليون)، ووقت معالجة قصير، ومناسب للإنتاج على نطاق واسع من الفولاذ عالي الجودة (مثل فولاذ ألواح السيارات، وفولاذ الأنابيب).

3. فرن تكرير الفراغ VD/VOD

• VD (فرن إزالة الغازات بالفراغ): على غرار RH في الوظيفة، إنه جهاز إزالة الغازات بالفراغ الثابت، ومناسب لتكرير المغرفة الصغيرة والمتوسطة الحجم، مع استثمار منخفض للمعدات.
• VOD (فرن إزالة الكربون بالأكسجين بالفراغ): بناءً على VD، أضف وظيفة نفخ الأكسجين، والتي يمكنها تحقيق إزالة الكربون في ظل ظروف الفراغ، وتستخدم بشكل أساسي لصهر الفولاذ المقاوم للصدأ (تقليل محتوى الكربون إلى أقل من 0.03٪ مع الاحتفاظ بالكروم).

4. فرن AOD (فرن إزالة الكربون بالأرجون والأكسجين)

• المبدأ الأساسي: قم بنفخ خليط من الأرجون والأكسجين في الفولاذ المصهور، وتقليل الضغط الجزئي لـ CO عن طريق الأرجون، وتحقيق إزالة الكربون عند درجة حرارة منخفضة، وتجنب فقدان الأكسدة للكروم.
• سيناريو التطبيق: المعدات الرئيسية لصهر الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ السبائكي عالي الكروم، مع إنتاجية معدنية عالية وجودة منتج مستقرة.

ثالثاً: أنظمة الدعم الرئيسية

1. نظام المغرفة: مسؤول عن نقل الفولاذ المصهور بين فرن صناعة الصلب، وفرن التكرير، وآلة الصب المستمر، وتؤثر مادة البطانة (طوب كربون المغنيسيا، طوب كربون الألومنيوم والمغنيسيوم) بشكل مباشر على فقدان درجة الحرارة ونظافة الفولاذ المصهور.
2. نظام الخبث: أضف عوامل الخبث (الجير، الفلوريت، السيليكا) لتكوين طبقة خبث واقية، والتي تلعب دور إزالة الأكسدة، وإزالة الكبريت، وامتصاص الشوائب.
3. نظام التحكم الآلي: تحقيق المراقبة والتعديل في الوقت الفعلي لمعلمات الصهر (درجة الحرارة، ومحتوى الأكسجين، وتيار القطب)، وتحسين الاستقرار ومستوى التشغيل الآلي لعملية الصهر.

رابعاً: اتجاهات التطوير

1. الأخضر ومنخفض الكربون: تعميم التقنيات الموفرة للطاقة مثل استعادة حرارة النفايات من غاز المداخن وطلاء الرش الحراري للقطب؛ تطوير أفران القوس الكهربائي باستخدام غاز اختزال غني بالهيدروجين لتقليل انبعاثات الكربون.
2. الذكاء: تطبيق تقنيات مثل البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية لتحقيق التحكم الذكي في عملية صناعة الصلب والتكرير بأكملها، والتنبؤ بجودة الفولاذ المصهور.
3. واسع النطاق وعالي الكفاءة: تطوير محولات ذات سعة كبيرة (400 - 500 طن) وأفران القوس الكهربائي فائقة القدرة لتحسين كفاءة الإنتاج في الفرن الواحد وتقليل استهلاك الطاقة لكل وحدة.