Phản ứng giống nhau trong quá trình luyện gang thép
|
20.1. So sánh hàm lượng các nguyên tố trong gang và thép. Nên. ứng dụng của gang, thép. Show 20.2. Nêu nguyên tắc chung để luyện quặng thành gang. Viết các phương trình hoá học trong quá trình luyện quặng thành gang và luyện gang thành thép. 20.3. Quặng oxit sắt từ (Fe3O4) chứa 64,15% sắt. Hãy tính lượng gang sản xuất được từ 1 tấn quặng nói trên. Biết rằng, trong lò cao có 2% sắt bị mất theo xỉ và lượng sắt có trong gang là 95%. 20.4. Để có 1 tấn thép (98% Fe) cần dùng bao nhiêu tấn quặng hematit nâu (Fe2O3.2H2O) ? Hàm lượng hematit nâu trong quặng là 80%. Hiệu suất quá trình phản ứng là 93%. 20.5. Dùng 100 tấn quặng Fe3O4 để luyện gang (95% sắt). Tính khối lượng gang thu được. Cho biết hàm lượng Fe3O4 trong quặng là 80%. Hiệu suất quá trình phản ứng là 93%. 20.6. Cứ 1 tấn quặng FeCO3 hàm lượng 80% đem luyện thành gang (95% sắt) thì thu được 378 kg gang thành phẩm. Tính hiệu suất của quá trình phản ứng Đáp án tại đâyXem thêm Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn tại đâyRelated
 Hình 1: Điểm giống và khác nhau giữa Gang và Thép A- Thành phần của Gang, B-Thành phần của Thép 1.1. Gang là gì?
1.2. Thép là gì?
2. Sản xuất Gang, Thép2.1. Sản xuất Gang như thế nào?2.1.1. Nguyên liệu sản xuất Gang Hình 2: Quặng Hematit
2.1.2. Nguyên tắc sản xuất gang
2.1.3. Các phản ứng xảy ra trong lò gang Hình 3: Sơ đồ lò luyện gang C(r) + O2 (k) CO2 (k) + C(r)
Fe2O3(r) + 3CO(k) → 2Fe(r) + 3CO2 (k)
CaO(r) + SiO2(r) → CaSiO3 (r) 2.2. Sản xuất Thép như thế nào? 2.2.1. Nguyên liệu sản xuất thép
2.2.2. Nguyên tắc sản xuất thép
2.2.3. Quá trình sản xuất thép Hình 4: Quá trình sản xuất Thép 2.2.4. Các phản ứng xảy ra trong quá trình sản xuất thép
Fe(r) + O2 (k) FeO (r) + C (r) FeO (r) + Mn (r) FeO (r) + Si (r) Bài Làm: * Quá trình luyện gang Ở nhiệt độ cao, than cốc tác dụng với oxi tạo thành khí CO2, sau đó tác dụng với khí CO2 tạo thành khí CO $C + O_{2} \overset{t^{o}}{\rightarrow} CO_{2}$ $C + CO_{2} \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2CO$ Khí CO khử oxi sắt trong quặng thành sắt $3CO + Fe_{2}O_{3} \overset{t^{o} cao}{\rightarrow} 2Fe + 3 CO_{2}$ Đá vôi bị phân hủy thành CaO. CaO kết hợp với SiO2,... có trong quặng tạo thành xỉ $CaO + SiO_{2} \overset{t^{o}}{\rightarrow} CaSiO_{3}$ * Quá trình luyện thép Thổi khí Oxi vào trong lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao để chuyển một số nguyên tố có trong gang thành oxit. $O_{2} + 2Fe \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2FeO$ $FeO + Mn \overset{t^{o}}{\rightarrow} Fe + MnO$ $C + O_{2} \overset{t^{o}}{\rightarrow} CO_{2}$ $S + O_{2} \overset{t^{o}}{\rightarrow} SO_{2}$ $4P + 5O_{2} \overset{t^{o}}{\rightarrow} 2P_{2}O_{5}$
TIỂU LUẬN CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN Đề tài tiểu luận: Tìm hiểu về công nghệ luyện gang thép và các chất thải đặc trưng kèm theo nguồn gốc của chúng trong công nghệ này.Giáo viên hướng dẫn: Đinh Bách KhoaNhóm: Nhóm trưởng: Lý Quang Thành Thành viên: Nguyễn Thanh HằngDương Lê HoàngTrương Hữu TháiNguyễn Việt AnHà Nội, Tháng 11 năm 20141MỤC LỤCTiêu dề Số trangLời nói đâu 4A. Quá trình sản xuất gang……………………………………… 5I. Nguyên nhiên liệu cho quá trình sản xuất gang bằng lò cao…… 5 1. Quặng sắt………………………………………………………. 52. Than cốc ………………………………………………………. 73. chất chảy………………………………………………………. 7 4. Nhiên liệu………………………………………………………. 8 II. Quá trình sản xuất gang 91. Nghiền, sàng, nung và làm giàu quặng 92. Nung…………………………………………………………… 93. làm giàu quặng sắt………………………………………………. 10 4. luyện cục quặng sắt…………………………………………… 105. luyện gang trong lò cao…………………………………………. 11B. Quá trình sản xuất thép I. Nguyên liệu sản xuất thép bằng lò thổi oxy……………………. 17 1. Gang……………………………………………………………. 172. Thép vụn…………………………………………………………. 173. quặng sắt, quặng thiêu kết………………………………………. 184. chất trợ dung……………………………………………………… 18II. Quá trình sản xuất thép 1. Quá trình sản xuất thép bằng lò chuyển oxy thổi đỉnh………… 19 2. Sơ lược quá trình sản xuất thép bằng lò hồ quang và luyện kim thứ cấp…………………………………………… 213. Đúc thép…………… 23C. Các dòng thải khi sản xuất gang, thép. Tác động của chúng tới môi trường và biện pháp xử lí2I. Các chất thải sinh ra trong quá trình luyện gang, thép………… 25II. Ảnh hưởng của các chất thải tới môi trường…………………. 25III. Một số phương pháp giảm và kiểm soát ô nhiễm…………. 27 Tài liệu tham khảo …………………………………………… 3LỜI NÓI ĐẦUNgành công nghiệp sắt thép giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển của xã hội và văn minh nhân loại. Thép là hợp kim luôn là hợp kim được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, chế tạo máy, Thậm chí ngaytrong căn bếp hằng ngày của mọi nhà cũng có nhiều dụng cụ bằng gang thép như dao, kéo… Điều này một phần cũng vì thép là một hợp kim đa năng, dễ rèn, giá thành không quá cao. Đặc biệt khi cho thêm một vài chất vào như crom, titan hay valadi thì thép lại có thêm nhiều tính chất quý mà trước kia nó chính là nhược điểm của thép như không rỉ, khả năng chống chịu tốt với môi trường khắc nghiệt.Cấp độ sản xuất thép và ứng dụng thép của một quốc gia hay vùng miền phụ thuộc vào phát triển con người và vào sự phát triển kinh tế - kỹ thuật của quốc gia. Trong giai đoạn từ 1900 đến 2005, sản lượng thép thô tăng từ 40 triệu tấn tới trên 1,1 tỷ tấn. Nước Đức xếp hạng thứ 6 và hàng năm sản xuất khoảng 44,7 triệu tấn trong năm 2005, trong khi đó nền kinh tế EU đứng thứ 2 thế giới về sản lượng thép thô cho đến năm 2002 . Trung Quốc chiếm vị trí số một năm 2003. Thép vẫn là, và sẽ tiếp tục là, vật liệu số 1 của thế kỉ này với tỉ số hiệu năng/giá tốt nhất. Ở Việt Nam trong những năm gần đây sản lượng thép cũng có tốc độ tăng trưởng cao (trên 18%/năm). Thế nhưng không gì là hoàn mỹ cả. Việc sản xuất thép phát sinh ra rất nhiều chất thải độc hại, đặc biệt là khí thải. Nó ảnh hưởng lớn tới môi trường sống và sinh thái xung quanh các lò luyện gang thép. Vì thế chúng tôi xin làm bài tiểu luận nhỏ này để giới thiệu cho mọi người biết các công đoạn sản xuất gang thép cũng như những chất thải kèm theo trong quá trình sản xuất gang thép nhằm cung cấp cho mọi người thêm thông tin và cũng mong muốn mọi người biết sự tác hại của 4các chất thải trong quá thải cũng như một vài biện pháp khắc phục. Chúng tôi cũng hi vọng rằng sẽ có nhiều tổ chức và cá nhân đóng góp những ý tưởng hay hơn nữa cho việc sản xuất và giải quyết các chất thải nêu trên để việc sản xuất gang thép vừa có hiệu quả cao vừa ít sinh chất thải gây ảnh hưởng tới môi trường. A. Quá trình sản xuất gangI. Nguyên nhiên liệu cho quá trình sản xuất gang bằng lò cao Nguyên liệu chính cho quá trình sản xuất gang gồm có quặng sắt, thancốc và chất chảy CaCO3 1. Quặng sắtCó thể nói thành phần của sắt trong quặng ở Việt Nam là không cao. Hơn nữa không phải cứ có sắt trong thành phần quặng là được gọi là quặng sắt. Hiện nay ở nước ta, người ta quy ước khi hàm lượng sắt chứa trong hợp phần chiếm từ 17% trở lên thì được gọi là quặng sắt, nếu hàm lượng này nhỏ hơn 17% thì gọi là nguyên liệu khoáng. Trong tự nhiên, ngoài thành phần là sắt thì quặng sắt cũng chứa hàm lượng nhất định các chất như P,S,Si….Các chất này thường ảnh hưởng không tốt tới quá trình luyện gang thép về sau.Theo thành phần hóa học, quặng sắt được chia thành 4 loại. Oxit không ngậm nước gồm có hematite (Fe2O3) và manhetit (Fe3O4). Hematite là quặng sắt phong phú nhất trong tự nhiên, thuộc loại quặng dễhoàn nguyên và thông thường chỉ chứa 0,05% P nên nó là nguyên liệu rất phù hợp cho sản xuất gang đúc loại đặc biệt nghèo photpho. Còn manhetit có hàm lượng sắt từ 55-68% và được coi là loại quặng giàu sắt nhất. Oxit hydrat có công thức chung là Fe2O3.nH2O và được gọi là limotit hay sắt nâu. Quặng sắt nâu nói chung có hàm lượng sắt từ 28 – 45%, rất dễ nóng chảy và hoàn nguyên. Quặng sắt cacbon – siderit FeCO3chỉ chứa 25 – 40%, một số quặng có hàm lượng mangan cao, thậm chí trên 2%, nhưng hàm lượng photpho lại thấp nên rất phù hợp cho luyện 5gang bằng công nghệ lò cao. Nói chung quặng sắt dùng để luyện gang là loại chứa 30 – 95% oxit sắt, không chứa hoặc chứa rất ít lưu huỳnh, phốt pho. Chủ yếu gồm các loại quặng sắt có độ hạt và thành phần hóa học nhất định.Như đã nêu ở trên, có một vài thành phần trong quặng gây ảnh hưởng không tốt tới quá trình luyện gang thép. Có thể nêu một vào chất sau:• Asen trong quặng thường ở dạng As2O5; và As2O3 Trong lò cao Asen dễ hoàn nguyên và chuyển hoàn toàn vào gang làm giảm tính cơ và tính hàn của gang, thép, • Chì ở trong quặng thường ở dạng SPb, PbCO3 Sau khi hoàn nguyên chì không hoà tan vào gang, do tỷ trọng của chì lớn nên nó lắng xuống đáy lò, thấm vào các khe hở phá hoại đáy lò. Mặtkhác do có nhiệt độ sôi ở khoảng 1550oC một phần Chì được bốc hơi có thể thoát ra khỏi lò gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh. • Kẽm trong quặng thường ở dạng hợp chất với ôxy và lưu huỳnh, do có nhiệt độ sôi thấp (905oC) nên kẽm tuy không chuyển vào gang nhưng thường gây biếu lò và phá hoại tường lò cao.Nhưng trong quặng cũng tồn tại một số tạp chất có lợi khác như: Mangan(Mn); Titan(Ti); Crom(Cr); Vanadi(V); Coban(Co); Niken (Ni).• Mangan trong quặng sắt thường ở dạng MnO2; Mn2O3; Mn3O4 .Đây là nguyên tố phụ trong gang và có mặt trong bất kỳloại gang, thép nào. Trong lò cao mangan được hoàn nguyên hoàn toàn và chủ yếu đi vào gang, làm tăng độ bền, độ cứng, độmài mòn và độ dai va đập của thép. Tuy nhiên với hàm lượng mangan trong gang quá cao sẽ gây khó khăn cho công nghệ luyện thép tiếp theo. Chính vì vậy quặng sắt được qui định chặt 6chẽ về tỷ lệ Mn/Fe, nếu tỷ lệ này vượt quá 1,5% thì bắt buộc phải tính toán lại phối liệu quặng hoặc phải luyện những mác gang, thép thích hợp. • Titan trong quặng chủ yếu ở dạng TiO; Ti2O3; Ti3O5; TiO2. Titan làm tăng tính chống mài mòn, tính chịu nóng và độ bền cơhọc của thép. Trong lò cao một phần nhỏ titan được hoàn nguyên vào gang còn chủ yếu đi vào sỉ và tăng độ sệt của sỉ sẽ gây khó khăn cho vận hành lò. Vì vậy hàm lượng titan trong quặng thường được qui định < 0,3%. • Crom thường ở dạng FeCr2O4 .Trong lò cao khoảng 88% crom được hoàn nguyên vào gang. Crom làm tăng khả năng chịu ăn mòn của gang và thép. Tuy nhiên, nếu gang chứa nhiều crom sẽ khó gia công. Do vậy hàm lượng crom trong quặng cũng phải được khống chế với mức < 0,2%. • Niken trong quặng thường tồn tại ở dạng (Ni.Mg)SiO3.2H2O. Trong lò cao niken rất rễ hoàn nguyên, xong đây là nguyên tố quý có khả năng nâng cao hỗn hợp thành cục quặng thô. • Vanadi trong quặng chủ yếu ở dạng oxit: VO; V2O3; V3O5; V4O7; V5O9; V6O11; V7O13; VO2. Trong lò cao vanadi được hoàn nguyên và hầu hết được chuyển vào gang, vanadi là nguyên tố không thể thiếu đối với việc luyện các hợp kim quí.2. Than cốcThan cốc là dư lượng còn lại sau khi đốt nóng than đá khi không có không khí, thường chứa tới 90% carbon. Than cốc không có sẵn trong tự nhiên, phải điều chế từ than mỡ. Than cốc là một thành phần quan trọng trong quá trình luyện gang. Nó không chỉ là một thành phần có trong gang thép mà nó còn là nhiên liệu cho quá trình cháy và là chất khử cho nhiều quá trình trong lò cao. Chúng tôi sẽ trình bày rõ hơn tác dụng làm nhiên liệu rõ hơn trong phần nhiên liệu.73. Chất chảy CaCO3Chất chảy CaCO3 có nguồn gốc là từ đá vôi trong tự nhiên. Ở nhiệt độ cao, nó bị phân hủy thành CaO. Cao sau đó hóa hợp với SiO2 tạo thành sỉsilicat dễ nóng chảy, khối lượng riêng nhỏ(D = 2,5 g/cm3 ) nổi lên trên gang (D = 6,9 g/cm3). Điều này giúp làm giảm năng lượng và giúp dễ tách SiO2 ra khỏi quặng. 4. Nhiên liệuNhiên liệu chính: như than cốc, than antraxit, than gỗ.Than cốc là nhiên liệu chính trong ngành công nghiệp sắt và thép vì nó cung cấp cả chất khử và các đặc tính dòng chảy quy định bởi lò cao trong sản xuất sắt. Quá trình cháy của than cốc sinh ra một lượng nhiệt lớn. Chính nhiệt lượng này làm quặng sắt hóa lỏng và là xúc tác cho tất cả các phản ứng oxy hóa khử trong quá trình luyện gang. Một khối lượng lớn các sản phẩm phụ (ví dụ, lò than cốc, khí lò cao) tạo ra trong quá trìnhsản xuất thép cũngđược sử dụng làm nhiên liệu. Do đó, một thay đổi trong sử dụng than cốc sẽ ảnh hưởng đến cân bằng năng lượng của nhà máy tích hợp sắt thép. Các nhiên liệu phụ ở dạng khí, lỏng, hay bột, nhũ, bao gồm khí thiên nhiên, khí lò cốc, dầu mazut, than bột, Các nhiên liệu phụ này cho vào lò cao thông qua mắt lò để giảm tỉ lệ than cốc.. Gần đây, ngành công nghiệp thép đã phát triển công nghệ sử dụng chất thải, chẳng hạn như nhựa, làm nhiên liệu thay thế và nguyên liệu thô.Chất thải nhựa đã được xử lí ban đầu, được tái chế trong lò than cốc, lò cao làm giảm phát thải CO2 bằng cách giảm lượng khí thải từ đốt và nhu cầu về nhiên liệu hóa thạch. Tại Brazil, than được sử dụng như là một thay thế cho than cốc trong lò cao. Việc sử dụng hydro để giảm quặng sắtlà một công nghệ mang tính lâu dài.8II. Quá trình sản xuất gangSau đây chúng tôi xin giới thiệu về quá trình sản xuất thép trong lò cao, lò sản xuất gang dược sử dụng phổ biến ở cả Việt Nam và nhiều nước vì nhiều ưu điểm sau:Lò cao sản lượng lớn (đáy có đường kính khoảng 15m; dung tích khoảng 6000 m³) sản xuất khoảng 12000 tấn kim loại lỏng một ngày hoặc 4 triệu tấn năm. Nghĩa là để lò cao hoạt động được như vậy, cần có lượng vật liệu trung bình mỗi ngày là 19200 tấn quặng sắt, 4000 tấn coke,1750 tấn than bột và 11 triệu m³ khí thổi được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1200°C. Và lượng xỉ tích lũy mỗi ngày khoảng 3300 tấn, chúng được sử dụng làm vật liệu xây dựng trong công nghiệp xi măng và xây dựng đường sá, và như vậy khoảng 17 triệu m³ khí, sau khi được làm sạch, được sử dụng nhờ nhiệt năng của nó. Năm 2002, khoảng 600 triệu kim loại lỏng được sản xuất bằng lò cao trên toàn thế giới.Thời gian hoạt động (đời lò), nghĩa là thời gian trong suốt thời gian hoạt động cho đến khi lớp lót chịu lửa được thay thế hoàn toàn, ngày nay vào khoảng 15 đến 20 năm.Quá trình sản xuất gang1. Nghiền, sàng, nung và làm giàu quặnga. Nghiền, sàngThông thường thì quặng khi khai thác lên có khối lượng và kích thước lớn. Vì thế nếu như không thực hiện công đoạn nghiền sàng thì sẽ gây ra nhiều tác hại. Thứ nhất, quặng quá to sẽ gây ra khó khăn cho việc xếp quặng vào trong lò cao, khiến cho quặng nóng không đều ảnh hưởng không tốt đến chất lượng quặng. Thứ hai, việc nghiền nhỏ quặng giúp choquá trình oxy hóa oxit sắt diễn ra dễ dàng hơn và tốn ít nhiên liệu hơn, điều này có thể giúp giảm đáng kể giá thành và chất lượng của quặng.9Hiện nay có nhiều phương pháp để nghiền quặng sắt. Tùy vào mục đích và độ nhỏ của quặng nghiền mà người ta có các loại máy nghiền khác nhau. Để nghiền to và vừa (nghiền to thì kích thước cục quặng khoảng 100mm, nghiền vừa khoảng 100-30mm) thì người ta hay dùng máy nghiền kiểu má và máy nghiền kiểu côn. Còn nếu muốn nghiền nhỏ (30-1mm), ta dùng máy nghiền kiểu nấm, kiểu trục và máy xay (kiểu lõi và kiểu bi). Nghiền mịn (1mm hoặc nhỏ hơn) thì dùng máy xay. b. NungNung là biện pháp giúp loại bỏ bớt lượng hơi ẩm dính và nước ngậm, loại bỏ được lưu huỳnh, phân hóa quặng xiderit và manhetit. Tuy nhiên ngày nay do để giảm giá thành sản xuất thì người ta không hay nung quặng nữa. Trong một vài trường hợp, việc nung quặng thực hiện trong máy thiêu kết và kết hợp với việc luyện quặng cục các quặng bột hay tinhquặng. Ngoài ra người ta còn ứng dụng sự nung khử oxy nhằm nâng cao tính thấm từ của oxy ( phương pháp nung nam châm hóa).c. Làm giàu quặng sắtTuyển hay làm giàu quặng sắt mục đích là nhằm loại bỏ tới một mức nào đó các đá bẩn và các tạp chất có hại và qua đó nâng cao một cách thích đáng hàm lượng phần trăm của sắt. Các phương pháp làm giàu quặng căn bản gồm: rửa, trọng lực, tuyển từ, tuyển nổi.- Rửa là quá trình phá tan và đánh tơi các khoáng chất mềm, đất sét bằng nước và bằng tác dụng cơ học của các bộ phận máy móc để cuối cùng loại bỏ đất sét ở dạng bùn cám. Có 5 loại máy rửa chủ yếu được dùng để rửa quặng sắt là: kiểu thùng quay, kiểu bể dài, kiểu tang quay, kiểu timosenko, kiểu tần số cao nối tiếp.- Tuyển từ: quặng sau khi nghiền và sàng chứa khoáng chất có tính thấm từ mạnh được đưa vào từ trường của một nam châm điện, các đường sức của từ trường sẽ tập trung vào các hạt quặng có tính thấm từ mạnh. vì vậycác hạt đó sẽ bị từ hóa và bị nam châm điện hút tách khỏi các hạt thấm từ 10yếu. Tuyển từ gồm tuyển từ khô (áp dụng cho các quặng hạt to) và tuyển từ ướt (áp dụng cho các quặng hạt nhỏ).2. Luyện cục quặng sắt Trong quá trình luyện gang không tránh được có nhiều quặng vụn như bụi cho vào phế liệu, hạ thấp hẳn năng suất và làm kém các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chạy lò của lò cao. Hơn nữa vì các quá trình làm giàu quặng sắt đã khá phát triển, rất thường cho ta tinh quặng nghiền mịn, không có lợi khi dùng ở trạng thái tự nhiên mà nấu trong lò cao.Có hai phương pháp luyện cục quặng sắt là đóng bánh và thiêu kết.a. Đóng bánhĐóng bánh thực chất là quá trình ép quặng vụn ở dạng nguyên chất hay thông thường ở dạng pha thêm chất dính với sức ép tương đối cao. Chất dính có thể là các chất hữu cơ và vô cơ như than đá, dầu than bùn Tuy nhiên phương pháp này không còn được sử dụng do bánh không đủ bền mà giá thành lại cao hơn so với thiêu kết.b. Thiêu kếtThiêu kết là quá trình luyện cục quặng vụn bằng cách nung dính. Trong một số trường hợp thiêu kết còn nhằm cải thiện tính chất luyện kimcủa nguyên liệu như loại trừ lưu huỳnh, đưa trợ dung vào Có ba phương pháp nung dính quặng vụn là nung dính bằng cách hút, nung dính trong trạng thái lơ lửng và nung dính trong lò quay. Tuy nhiên phương pháp thiêu kết chủ yếu là phương pháp nung dính bằng cách hút.3. Luyện gang trong lò caoa. Cấu tạo chính của lò cao- Cổ lò: có dạng hình trụ, được xây bằng gạch samốt. Ở đây xảy ra cácquá trình bốc hơi nước của liệu đưa vào.- Thân lò: thân lò được thiết kế sao cho phù hợp với quá trình giãn nở 11nhiệt của nguyên liệu, độ nghiêng cũng như góc nghiêng của thân lò đượctính toán phụ thuộc và chất lượng của quặng và cốc. Ở đây xảy ra các phản ứng hoàn nguyên gián tiếp bằng khí và một ít phản ứng hoàn nguyên trực tiếp bằng C.- Bụng lò: có đường kính lớn nhất. Tại bụng lò bắt đầu có sự biến mền của nguyên liệu đưa vào. Ở đây phần lớn xảy ra các phản ứng hoàn nguyên trực tiếp.- Hông lò thu nhỏ có góc nghiêng phù hợp với liệu ở giai đoạn nóng chảy.- Nồi lò: là nơi xảy ra vùng cháy, tạo gang, tạo xỉ. Thể tích của nồi lò được thu nhỏ hơn so với các phần trên.b. Quá trình luyện gang trong lò caoQuá trình luyện gang trong lò cao thực chất là quá trình dùng các chất khử như CO, C để khử oxit sắt có trong quặng.Các quá trình sản xuất cơ bản:Muốn thu được gang từ quặng, phải sử dụng chất hoàn nguyên sắt, đồng thời phải cung cấp nhiệt lượng để tạo điều kiện cho phản ứng hoàn nguyên biến liệu lò thành dạng lỏng, tách xỉ gang. Khí than trong lò cao lưu động ngược hướng với liệu lò, liệu lò trong thời gian đó trải qua biến đổi hình thái từ dạng rắn đến thể biến mền rồi đến thể lỏng. Than cốc (C) vừa là chất tạo ra môi trường hoàn nguyên, vừa là chất cấp nhiệt đồng thời có tác dụng làm cốt, tạo đường thông cho khí than trong lò đi lên. Trong quặng ngoài khoáng vật có ích Fe2O3; Fe3O4 ra còn có đá vôi CaO, MgO; Al2O3 không thể hoàn nguyên và SiO2 ; MgO hoàn nguyên một ít ởđiều kiện của lò cao, để làm cho các đá vỉa đó nóng chảy thành xỉ lò có điều kiện lưu động tự do, từ đó có thể tách khỏi gang, còn phải cho thêm một lượng chất trợ dung nhất định. Một số nhiên liệu phụ được cho vào mắt gió để thay thế một phần than cốc. Các nguyên liệu đó (trừ chất phun) đều theo một tỷ lệ nhất định từ đỉnh lò nạp vào trong lò. Từ mắt gió12phần dưới quạt gió nóng vào, than cốc cháy trước mắt gió sinh ra khí than, khí than trong quá trình đi lên hoàn thành nhiệm vụ hoàn nguyên và gia nhiệt liệu lò.Quá trình hoá lý xảy ra trong lò cao rất phức tạp. Chúng ta có thể tóm tắt bằng các phản ứng cụ thể sau đây:H2O(lỏng) H2O(hơi) ; H2Ohydrat H2O(hơi) FeCO3→FeO + CO2; MnCO3→ MnO + CO2 CaCO3→ CaO + CO2Hoàn nguyên gián tiếp Fe2O3 + CO(H2) →Fe3O4 + CO2(H2O) Fe3O4 + CO(H2) →FeO + CO2(H2O) Mn2O3 + CO(H2)→ Mn 3O4 + CO2(H2O) Mn3O4 + CO(H2) →MnO + CO2(H2O)Hoàn nguyên trực tiếp FeO + C→ Fe + CO MnO + C→ Mn + COPhản ứng cháy C + O2 → CO2 ; C + O2 →CO C + H2O→ CO + H2Trong xỉ FeO + C→ Fe + CO MnO + C→ Mn + CO SiO2 + C→ Si + CO C + FeS + CaO → Fe + CaS + COTrong gang Fe + C→ Fe3C Mn + C→ Mn313Quá trình cháy ở mắt gió là nguyên nhân và động lực của tất cả các quá trình khác trong lò cao. Vùng cháy chiếm 35% thể tích của lò cao, chiếm 20% - 30% tiết diện ngang của nồi lò. Vùng cháy rộng thì liệu dễ tụt xuống và vùng cháy sinh nhiệt cấp cho quá trình nóng chảy, biến mềm, tạo gang, tạo xỉ Trong vùng cháy xảy ra các phản ứng sau:2C + O2→ 2CO + Q2CO + O2→ 2CO2C + O2 → CO2C + CO2 → 2COThành phần của vùng cháy:- O2 càng vào trong càng giảm xuống đến hết- CO2 càng vào trong càng tăng đến cực đại sau đó giảm- CO càng vào trong càng tăng- N2 về tương đối có giảm ít (do tăng các phản ứng cháy nên tăng thể tích)Quá trình cháy ở mắt gió đóng vai trò quan trọng trong lò cao. Chúng ta cần nghiên cứu đến các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy để đưa ra quy trình điều khiển thích hợp. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy ở mắt gió- Áp suất của gió nóng: áp suất gió nóng càng lớn thì động năng gió thổi vào lò càng lớn nên vùng cháy sẽ được đưa sâu vào trong. Nhưng khi áp suất lớn thì trở lực càng lớn nên có sự chênh lệch áp suất trong lò lớn nhất là giữa đỉnh lò và đáy lò có thể gây treo liệu. Do vậy cần phải điều chỉnh sao cho hợp lý áp suất gió nóng vào lò cao.- Nhiệt độ gió nóng: nhiệt độ gió càng nóng thì phản ứng cháy càng xảy 14ra mãnh liệt. Khi nhiệt độ gió càng nóng thì thể tích gió càng lớn và áp suất cao nên sẽ mở rộng vùng cháy vào phía bên trong.- Nhiên liệu phụ: nhiên liệu phụ phun vào lò cao nhằm giảm lượng tiêu thụ than cốc và có ảnh hưởng đến vùng cháy. Nhiên liệu phun vào được phân huỷ sẽ thu nhiệt làm giảm nhiệt độ của vùng cháy, khi đó phải tăng nhiệt độ gió nóng hoặc phun gió giàu ôxy.Quá trình cháy ở mắt gió là động lực của các quá trình khác trong lò cao. Chúng ta mong muốn phải điều chỉnh quá trình cháy sao cho hợp lý như phối hợp các điều kiện về áp suất, nhiệt độ, lưu lượng hợp lý để tăng năng suất lò cao. Tóm lại: trong lò cao- Than cốc đã tạo ra môi trường hoàn nguyên ở thể khí (phần trên của lò)- Từ vùng nhão (bụng lò & hông lò), vùng lỏng (nồi lò), (xỉ & gang lỏng) có môi trường hoàn nguyên rất mạnh và xảy ra các phản ứng hoàn nguyên trực tiếp do C trong than cốc.- Toàn bộ lò cao là môi trường hoàn nguyên, riêng vùng cháy có môi trường ôxy hoá nhưng vùng cháy chỉ chiếm 35% thể tích lò cao. Nhiệm vụ không thể thay thế được than cốc đó là làm bộ khung xương cho lò cao.Sản xuất kim loại (gang) lỏngKhí nóng hay khí thổi có nhiệt độ khoảng 1200°C được thổi qua hệ thống dẫn vào phần dưới của lò cao để tạo khí hoàn nguyên. Cacbon trong cốc ở vùng này sẽ hóa khí do bị oxy hóa và tạo khí hoàn nguyên (CO), quá trình cháy tạo nhiệt độ ở đây lên đến 2200°C. Khí tạo thành chạy lên trên, liên kết với oxy, hay hoàn nguyên quặng. Khí chạy lên trên sẽ nung nóng liệu. Một phần nhỏ C tan vào gang, làm giảm nhiệt độ chảy 15lỏng của kim loại lỏng. Các nguyên tố lẫn trong vật liệu nạp tạo thành xỉ lỏng và chúng được tách khỏi kim loại lỏng. Kim loại lỏng và xỉ được tậphợp ở vùng dưới lò cao (đáy) và tháo ra ở vùng dưới lò với nhiệt độ khoảng 1500°C qua lỗ tháo, mà phải được mở. Kim loại lỏng và xỉ được tách bằng hệ thống dẫn lót gạch chịu lửa và dẫn đến lò chứa kim loại lỏngvà lò chứa xỉ lỏng tương ứng. Chất mang C như than, dầu hoặc các chất thải nhựa dẻo được phun vào làm chất thay thế. Hoạt động của lò cao không có than cốc là không thể được. Than cốc được duy trì trong lò làm chất tạo cấu trúc cứng trong các vùng của lò cao khi quặng biến mềm hoặc chảy lỏng, nhờ đó nó đảm bảo khí chạy thông suốt và coke làm nhiệm vụ tạo cấu trúc nâng đỡ cột liệu rắn. Các quá trình được phát triển, mặc dù, để hoàn nguyên quặng không sử dụng than cốc. Chúng đươc gom nhóm theo thuật ngữ "hoàn nguyên trực tiếp" và "hoàn nguyên nóng chảy".Hoàn nguyên trực tiếp không tạo ra kim loại lỏng, nó hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn so với quá trình lò cao. Chỉ có oxy được tách khỏi quặng, và các phần tử đất cháy trong quặng vẫn được duy trì trong các sản phẩm hoàn nguyên. Trong hầu hết quá trình hoàn nguyên trực tiếp khíhoàn nguyên được sản sinh bằng cách chuyển hóa khí thành H2 và CO. Sản phẩm hoàn nguyên được nạp trực tiếp vào lò điện hồ quang. Quá trình hoàn nguyên nóng chảy hoạt động qua 2 giai đoạn. Đầu tiên tất cả quặng được hoàn nguyên thành sắt xốp, và sau đó được chuyển thành kim loại lỏng, tương tự quá trình lò cao, các nhiên liệu là vào than và oxy. Về phương pháp hoàn nguyên nóng chảy, chỉ có công nghệ Corexđược sử dụng trong công nghiệp.B. Quá trình sản xuất thépĐể sản xuất thép người ta dùng phương pháp lấy oxy (thường là oxy nguyên chất) để khử bớt C và các tạp chất khác ra khỏi gang. Có rất nhiều16lò sản xuất thép. Trong tiểu luận này chỉ xin giới thiệu một vài loại lò tiêubiểu là lò thổi oxy và lò hồ quang.I. Nguyên liệu sản xuất thép bằng lò thổi oxyNguyên liệu sản xuất thép gồm có gang, thép vụn, quặng sắt và chất trợ dung.1. GangỞ các nước thường sử dụng loại gang có thành phần: 3,3 – 4,6 % C; 0,4 – % Si; 0,3 – 2,6 Mn; 0,02 – 0,075% S; 0,035 – 0,36% PTrong những thành phần của gang, silic có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình nấu luyện, chất lượng thép, độ bền cục của tường lò, những chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật đặc biệt khi làm nguội nồi lò bằng quặng sắt. Lượng silic trong gang không được quá cao hoặc quá thấp, vì vậy phải đảm bảo lượng silic tối ưu (0,3 – 0,5% khi làm nguội bằng quặng) sao cho lò thổi đạt những chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật cao.2. Thép vụnThép vụn có nguồn gốc từ xưởng luyện kim, phế phẩm của xưởng cơ khí, thiết bị máy móc, công cụ hư hỏng Thép vụn được chia làm nhiều loại tùy và hình dáng hay thành phần hóa học.Căn cứ vào hình dáng vật liệu, thép vụn có 2 loại là thép vụn cỡ nặng và cỡ nhẹ. Thép vụn cỡ nặng khó nóng chảy, nhưng tốc độ chất liệu nhanh (thỏi thép hỏng, phôi thép hình hỏng cỡ lớn, những miếng cắt đầu phôi thép). Thép vụn cỡ nhỏ dễ nấu chảy, dễ bị oxi hóa, thời gian chất vào lò dài (cắt cạnh, đầu ống, vỏ bào ). Để tăng chất liệu cần phải đem thép vụn cỡ nhẹ cắt, dập, đánh bóng và ép lại.Căn cứ vào thành phần hóa học có những loại thép vụn cacbon và thépvụn hợp kim. Thép vụn cacbon có thể dùng làm nguyên liệu luyện thép thông thường và thép dạng tốt.17Nên chú ý tránh không để cho thép vụn chứa những nguyên tố kim loại màu như Si, Pb, Zn, Sb, Cu, làm dạng thép biến xấu.Thép vụn cần phải sạch, ít tạp chất, kích thước vừa vặn; thích hợp nhấtlà thép vụn từ xưởng cán.3. quặng sắt, quặng thiêu kết. viên hoặc bánh quặng hoặc tỉnh quặng,vảy cán (chất làm nguội vụn rời)Yêu cầu: chứa sắt cao, chứa SiO2 thấp (<8%), độ ẩm, sulfua, chất lẫn lộn cũng phải thấp. trong vảy cán, quặng thiêu kết, viên quặng, quặng đóng bánh chế tạo cho lò thổi phải chứa SiO2 thấp (<25%)4. chất trợ dungThường dùng vôi, đá vôi, bôxit, fluo canxi, xôđaa) vôi: vôi cần phải mới, thành phần đồng đều, có kích thước cục 10 –50 mm. như vậy sẽ hòa tan nhanh vào xỉ, ít bị phun bắn ra ngoài lò.Lượng ẩm và sulfua trong vôi phải tối thiều, lượng SiO2 ko quá 2,5 – 3% . Nếu dùng đá vôi thay thế vôi sẽ làm giảm hiệu suất , làm xấu quá trình tạo xỉ, tăng cường sự phun bắn do việc phân hủy CaCO3. Tuy nhiên khi làm nguội lò bởi quặng thay thế 1 phần vôi (1/4 – 1/3) bằng đá vôi, có thể giảm phun bắn, tăng sự thu nhập thép do phản ứng oxy hóa cacbon và việc tiết khí của nồi lò tiến hành đều đặn hơn.b) Bôxit và fluo canxi dùng để tăng tốc độ quá trình tạo xỉ, bảo đảm cho xỉ có độ nhớt cần thiết. thành phần chủ yếu của bôxit là Al2O3,Fe2O3, SiO2. tác dụng tạo xỉ chủ yếu của bôxit là thành phần nhóm ôxit chứa trong bôxit. Lượng SiO2 trong bôxit không được vượt quá 10 -12%. Tiêu hao bôxit thường khoảng 0,5 – 1% mẻ liệukim loại. Hiện nay, thay cho bôxit, người ta thường dùng fluo canxi (CaF2) chỉ chứa tối đa 5% SiO2. CaF2 có tác dụng hòa tan vôi rất nhanh và hình thành xỉ bazơ lỏng chảy nhanh chóng.II. Quá trình sản xuất thép1. Quá trình sản xuất thép bằng lò chuyển oxy thổi đỉnhPhương pháp luyện thép bằng lò chuyển oxy thổi đỉnh là phương phápluyện thép tiến hành bằng cách thổi oxy có độ nguyên chất lớn hơn 98% qua miệng phun được làm nguội bằng nước (ống này được cắm qua đỉnh lò) lên trên mặt gang lỏng.18Đặc điểm chủ yếu là tác dụng tinh luyện tập trung vào khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của dòng oxy. Vì thế phản ứng giữa oxy và các nguyên tố trong nồi lò đều phản ứng phát nhiệt. Do đó, phía trên nồi lò được nung nóng rất tốt. Nhiệt độ khu vực mà oxy tiếp xúc với kim loại cao tới 2000-2500 độ. Trong khi thổi oxy, toàn bộ nồi lò được tuần hoàn và quấy trộn rất mãnh liệt, do đó, tốc độ phản ứng hóa học rất nhanh.Thời kì đầu, xỉ oxit sắt được hình thành rất nhanh. Sau đó, vì nhiệt độ tăng, phản ứng khử C diễn ra mãnh liệt hơn. Do đó tác dụng khuyết tán nhiệt của kim loại và tỉ trọng kim loại tinh luyện tăng làm cho nồi lò có sự chuyển động tuần hoàn, đồng thời cũng làm cho nồi lò được gần tới trung điểm. Sự chênh lệch về thành phần và tỉ trọng kim loại khu vực tinhluyện và xung quanh cũng dần dần giảm. Vì vậy, sự quấy trộn trong nồi lò cũng bớt đi, sau cùng kim loại đồng nhất. Khi đó tỉ trọng của kim loại lỏng chỉ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Như vậy kim loại lỏng dưới tác dụng của dòng oxy không còn tuần hoàn nữa. Vì vậy, khi dòng oxy chảy trên bề mặt kim loại phẳng lặng đã được luyện xong thì khó có thể xuyên vào trong được.Quá trình thao tác của phương pháp luyện thép lò chuyển thổi oxy nguyên chất từ đỉnh thổi xuống như sau: thoạt tiên nghiêng lò để chất vôi và cách chất trợ dung khác. Sau đó, đổ gang lỏng vào. Lượng vôi phụ thuộc vào thành phần silic trong gang, phải đảm bảo sao cho CaO:SiO2 =3:1. Thông thường lượng vôi tiêu hao là 46-65 kg/tấn thép lỏng. Lượng xỉ sắt bằng 11- 12% lượng kim loại. Các chất trợ dung khác là vảy sắt (1%) và huỳnh thạch. Trong khi chất liệu, để chống chế nhiệt độ của nồi lò thường thì thép vụn vào trước rồi mới đổ gang lỏng vào. Lượng thép vụn phụ thuộc vào lượng silic trong gang. Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vàonhiết độ của nồi lò và tường lò. Sau khi đổ gang vào thì lập tức cắm ống phun được làm nguội bằng nước vào nồi lò. Miệng phun phải ở trạng tháithẳng đứng, nếu không dễ bị hỏng. Lượng nước làm nguội cho lò dung 19lượng 30 tấn là 40 m3/phút và áp lực nước là 6-7 atm, phải đảm bảo bình thường. Trong quá trình luyện nếu phát hiện ngọn lửa ở miệng lò có nhiều hơi khói trắng thì lúc đó miệng phun đã bị cháy hỏng (phần lớn là đầu miệng phun bị cháy hỏng) nên kịp thời nhấc lên thay miệng phun khác rồi tiếp tục luyện. Quãng cách từ miệng phun và đường kính của nó có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình luyện. Vì chiều sâu của dòng oxy cắm vào nồi lò phụ thuộc vào áp lực của oxy, tỉ trọng kim loại lỏng, đường kính miệng phun và quãng cách từ đầu miệng phun tới mặt kim loại lỏng.Nếu dòng khí cắm vào nồi lò nông thì tốc độ khử C chậm. Cacbon trong nồi lò chủ yếu bị oxy hóa bởi oxy trong thép khuếch tán qua xỉ đến.Trong quá trình luyện, hình dạng mặt ngoài ngọn lửa như sau: thoạt tiên miệng lò phun ra khói màu vàng, sau đó là ngọn lửa ngắn và đỏ. Sau 2-4 phút, ngọn lửa lộ ra ngoài miệng lò, có màu đỏ tối. Sau đó, nhiệt độ nồi lò càng tăng thì màu nâu thẫm dần dần chuyển thành màu nâu nhạt, ngọn lửa tương đối dài và sáng. Cứ như vậy cho tới khi cacbon oxy hóa xong, ngọn lửa biến tối bắt đầu hạ xuống. Khi đó quá trình luyện kết thúc,nên lập tức đóng chặt dòng oxxy, nhấc miệng phun lên nghiêng lò lấy mẫu và chuẩn bị tháo thép.Về thành phần của thép sau khi luyện:N: 0.0015-0,0025%; O: 0,04-0,08%; Mn: phụ thuộc vào Mn trong gang; S : khoảng 0,034-0,043%Về thành phần của xỉ:SiO2: 12-17%; CaO: 39-44%; MgO: 5-10%; Mn: 9-12%; P2O5: 1,2-1,5%; FeO : 1,2-18%Về thành phần khí lò: chứa nhiều khí là các oxit của S, C, N… 2. Sơ lược quá trình sản xuất thép bằng lò hồ quang và luyện kim thứ cấp20a. Thép phế - lưu trình lò điện hồ quangSự gia tăng tầm quan trọng của lưu trình được chú trọng để tái sử dụng thép phế là vì lý do sử dụng tối ưu nguyên liệu thô và bảo vệ môi trường. Tái chế thép là vì nó đem lại tính thực tế về khía cạnh kinh tế. Việc sử dung các thiết bị nấu chảy lò điện hồ quang là vì hồ quang chuyển năng lượng điện thành nhiệt năng có hiệu suất cao và mật độ năng lượng lớn.Dòng điện không thể đơn giản lấy từ các hệ thống công cộng. Bằng việc sử dụng máy biến thế, để chuyển dòng điện có điện thế cao thành dòng điện có thế thấp (600 đến 1000V) dòng cao (55 đến 78kA). Tham sốquan trong nhất của 1 lò hồ quang là năng lượng riêng của biến tế theo quan hệ với 1 tấn liệu nạp, theo đó giá trị tương ứng đã đạt được lên đến 1000kVA/tấn. Điện cực Graphit dẫn dòng điện và tạo hồ quang cho liệu kim loại.Các phần tử cấu trúc chính của lò hồ quang là vỏ lò với hệ thống tháo ở đáy lệch tâm và cửa thao tác, vòm di chuyển cùng các điện cực, và cơ cấu nghiêng lò. Vỏ lò có lớp gạch chịu lửa.Trọng lượng mẻ thép lò hồ quang ngày nay có thể lên đến 200 tấn, vớisản lượng hàng năm khoảng 1,5 triệu tấn.Để nạp liệu cho lò, mái lò được nâng lên và quay theo 1 hướng. Thép phế được chuyển bằng boongke lớn phía trên đỉnh và đổ vào miệng lò. Miệng lò được chuyển trở lại và điện cực di chuyển xuống thấp, tạo mồi lửa hồ quang lên thép phế nguội. Trong suốt quá trình nấu chảy, nhiệt độ hồ quang đạt tới 3500°C, và thép trong bể lò đạt tới 1800°C. Nhiệt độ caocũng cho phép hòa tan chất khó nóng chảy trong thép phế. Để cường hóa quá trình nấu chảy ử dụng quá trình phun thổi oxy hoặc hỗn hợp khí nhiên liệu. Một khi đạt yêu cầu về thành phần hóa học và nhiệt độ, lò sẽ được nghiêng để tháo thép lỏng ra lò chứa.Lò điện hồ quang có thể sản xuất mác thép bất kì, hoàn toàn không phụ thuộc liệu nạp (thép phế, kim loại lỏng, cũng như kết hợp của 21chúng) . Ngày nay, thép thô được sản xuất không chỉ trong lò hồ quang xoay chiều, được hoạt động với ba điện cực, mà còn được sản xuất bằng lò hồ quang 1 chiều với chỉ 1 điện cực.Thiết bị như hình trên, đã đem lại các lợi ích về nấu luyện thép phế như tiêu thụ năng lượng điện thấp, tiêu hao điện cực và vật liệu chịu lửa thấp.b. Luyện kim thứ cấpNhu cầu chất lượng cao về tính chất của thép sản xuất bằng lưu trình lò cao/lò chuyển hoặc lò điện hồ quang phải đáp ứng nhu cầu bằng quá trình xử lý tiếp sau. Điều này được thực hiện bằng quá trình luyện kim thứ cấp, nghĩa là xử lý lò nồi hoặc chân không cho thép thô lỏng.Bước sản xuất này với mục đích chính cần đạt là khử C, Ni, H, P và S trong thép xuống mức rất thấp, ngoài ra để đồng nhất hóa thép lỏng, và giữ nhiệt nhiệt độ ở một giới hạn hẹp và chính xác.3. Đúc thépThép lỏng, được sản xuất với số lượng lớn, phải qua quá trình xử lý hạnguồn. Vì mục đích này nó được tạo hình nhất định về hình dạng, kích thước và khối lượng bằng quá trình đúc. Trong các tổ hợp nhà máy gang và cán thép, các dòng công xưởng đúc lớn, theo khái niệm dòng vật liệu, đi ra từ nhà máy thép và đi đến nhà máy cán trục. Thép được đúc theo phương pháp đúc thỏi hoặc đúc liên tục. Đúc thỏi, gồm có rót từng phần thép lỏng và các khuôn đúc (thỏi) vĩnh cửu, đang giảm dần dần về tầm quan trọng và chỉ được được sử dụng đúc thỏi lớn làm nguyên liệu cho quá trình rèn tiếp sau.Thép lỏng được sử dụng cho cán nóng ngày nay thường được tạo thỏi đúc bằng phương pháp đúc liên tục, ở Đức chúng chiếm thị phần khoảng 97% và trên thế giới chiếm khoảng 90%.22Trong quá trình đúc liên tục, thép lỏng chuyển từ lò nồi vào thùng trung gian, chế độ luồng kín, trong thời gian ngắn, qua khuôn đồng làm nguội bằng nước. Hình dạng của khuôn xácđịnh hình dạng của dòng đúc. Trước khi bắt đầu đúc, đáy của khuôn đúc được đóng bằng thiết bị giống dây xích hoặc được gọi là thanh giả. Chừng nào đạt mức thép lỏng, khuônđúc được giao động dọc trục thẳng đứng sao cho dòng đúc không dính vào mặt khuôn đúc. Dòng đúc sáng chói, một khi đã đông đặc ở vùng bề mặt, được rút khỏi khuôn, trước tiên với sự dẫn hướng của thanh giả, sau đó bởi kẹp máy cán, trong khi khuôn liên tục được bổ sung thép lỏng từ phía trên.Bởi vì lõi thép vẫn ở trạng lỏng, dòng đúc phải được phun và làm lạnhbằng nước và được giữ trên các cạnh máy cán cho đến khi đông đặc hoàn toàn, làm như vậy để tránh phá hủy qua vùng bề mặt mỏng yếu.Khi thỏi đúc đã đông đặc hoàn toàn, dòng đúc được cắt theo chiều dài nhất định bằng đèn cắt di chuyển hoặc máy cắt. Tăng tốc độ làm lạnh làmcho vật đúc có cấu trúc đông đặc đồng nhất tùy theo thuộc tính công nghệcho phép. Ngày nay tốc độ đúc cao đã đạt được. Phụ thuộc vào tiết diện và số dòng đúc đồng thời, tốc độ đúc trong khoảng 0,6 đến 6 mét/phút. tiết diện về sau này với chiều rộng khoảng từ 1500 đến 2000mm và chiều dày khoảng 250mm.Để có thể đúc liên hoàn mẻ tiếp mẻ mà không gián đoạn, các thùng chứa thép lỏng dự bị phải được mang đến vị trí đúc kịp thời. Quá trình đúc tuần tự như thế diễn ra với sự trợ giúp của các tháp, mà có thể chứa 2 thùng.Công nghệ đúc liên tục thay thế không chỉ đúc thỏi truyền thống mà còn thay thế quá trình đúc thỏi - cám tấm và cán thanh ở giai đoạn cán hạ lưu. Lợi nhuận của sản phẩm cáncho 1 tấn thép lỏng có thể được tăng lên với quá trình đúc liên tục 10 đến 12% so với 85% cho đúc thỏi, dẫn đến tiết kiệm đáng kể năng lượng và nguyên liệu. Độ sạch đạt được trong đúc 23liên tục cũng tốt hơn đúc thỏi. Sự đông đặc nhanh làm cho cấu trúc đồng nhất và giảm sự tích tụ.Tiết diện vật đúc liên tục dạng dài, như dầm, ray hoặc thanh dây, từ 100 x 100 mm tới 450 x 650 mm. Các vật đúc tấm đối với các sản phẩm tấm phẳng 300 x 2000 mm. Vật đúc được gọi tên là jumbo có thể đạt tiết diện với chiều rộng tới 2700 mm.Sự phát triển cách mạng như hiện nay là đúc hình dạng thật hoặc đúc -cán, như vậy nó tiết kiệm đáng kể công cán khi sản xất sản phẩm thép tấm mỏng. Nó được thiết kế để đạt chiều dày vật đúc từ 50 đến 90mm đốivới vật đúc tấm mỏng, từ 10 đến 15mm đối với đúc băng (dải) trực tiếp, và từ 1 đến 5mm đối với đúc băng . Công nghệ tấm mỏng dựa trên quá trình đúc cán đã trở thành quá trình chuẩn trên thế giới.C. Các dòng thải khi sản xuất gang, thép. Tác động của chúng tới môi trường và biện pháp xử lí I. Các chất thải sinh ra trong quá trình luyện gang, thépChất thải rắn: chất thải rắn của quá trình sản xuất gang thép chủ yếu là xỉ và đất đá tách ra trong quá trình tuyển và làm giàu quặngChất thải lỏng: chủ yếu là nước thải để rửa quặng và làm mát hệ thốngChất thải khí: Đây là dòng thải chủ yếu của quá trình luyện gang thép và cũng là nguyên nhân khiến môi trường xung quanh khu vực luyện gang thép ô nhiễm. Các chất thải khí bao gồm: Bụi: được sinh ra chủ yếu do quá trình nghiền, sàng quặng (khoảng 20kg/tấn) Các oxit của S: bao gồm các oxit như SO2, SO3… với khối lượng khoảng 1,5 kg/tấn, được sinh ra trong quá trình khử S Các oxit của N: bao gồm có NO, NO2,….(NxOy) với khối lượng khoảng 1,2 kg/tấn24Các hidrocacbon như CH4, C2H2…. Và CO sinh ra do quá trình cháy của CII. Ảnh hưởng của các chất thải tới môi trường Các chất thải khí nếu không được xử lí mà xả thẳng ra ngoài môi trường thì sẽ gây hậu quả vô cùng nghiêm trọng. Các khí như NO, CO….là những chất độc hại vô cùng có khả năng gây chết nhưng sinh vật gần đấy nếu tỉ lệ quá lớn và từ đó gây mất cân bằn sinh thái. Các khí như CO2có khả năng gây hiệu ứng nhà kính và mưa axit cao. Các hidrocabon mà không được xử lí kịp thời thì hoàn toàn có khả năng gây cháy nổ. Lượng bụi sinh ra có thể gây các bệnh về đường hô hấp và nguy hại tới môi trường. Xỉ quặng nếu không được xử lí cũng có thể gây những hậu quả khôn lường. Các chất thải lỏng nếu không xử lí thì sẽ gây ô nhiễm môi trường nước, phá hủy hệ sinh thái sông, ngòi quanh đấy.Ở thành phố Thái Nguyên, nước thải công nghiệp thải ra từ các cơ sở sản xuất giấy, luyện gang thép, luyện kim màu, khai thác than; về mùa cạn tổng lượng nước thải khu vực thành phố Thái Nguyên chiếm khoảng 15%lưu lượng sông Cầu; nước thải từ sản xuất giấy có pH từ 8,4-9 và hàm lượng NH4 là 4mg/1, hàm lượng chất hữu cơ cao, nước thải có màu nâu, mùi khó chịu…Một ví dụ ô nhiễm ở làng Đa Khê – làng nghề sản xuất thép, ở xã Châu Khê, huyện Từ Sơn, Bắc Ninh.Xã Châu Khê có con sông mang cái tên dài: sông Ngũ Huyện Khê. Xưa kia con sông này quanh năm êm đềm chảy, giờ đây là nơi chứa đựng toànbộ lượng nước thải của làng nghề công nghiệp nặng. Theo tính toán của Sở Tài nguyên - môi trường tỉnh Bắc Ninh, mỗi ngày Đa Hội xả khoảng 15.000m3 nước thải ra sông này. Tuy nước thải chỉ làm mát và vệ sinh lò xưởng nhưng các cơ quan khoa học cũng đo được những thông số đáng 25 |
