คู่มือวัตถุดิบสำหรับการผลิตเหล็กด้วยเตาไฟฟ้า: เศษเหล็ก โลหะผสม และสารช่วยหลอม

หากจะมีสิ่งหนึ่งที่แยกความร้อนจากเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) ที่ราบรื่นออกจากความร้อนที่ย่ำแย่ นั่นก็คือคุณภาพของวัตถุดิบ เศษโลหะในถังของคุณคือวัตถุดิบที่ถูกที่สุด และบางครั้งก็เป็นวัตถุดิบที่สร้างปัญหามากที่สุดเช่นกัน หากจัดวางวัตถุดิบได้ถูกต้อง การหลอมก็จะรวดเร็ว แต่ถ้าจัดวางผิด คุณจะต้องต่อสู้กับปริมาณฟอสฟอรัสที่พุ่งสูงขึ้น เวลาในการหลอมแต่ละครั้งที่นานเกินไป และการสูญเสียโลหะผสม คู่มือนี้จะครอบคลุมถึงสิ่งต่างๆ ที่ใช้ในเตาหลอมไฟฟ้า สิ่งที่ต้องระวัง และวิธีที่ผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์จัดการกับตัวแปรต่างๆ

เศษเหล็ก: หัวใจสำคัญของกระบวนการ

เหตุใดการควบคุมคุณภาพของเศษวัสดุจึงมีความสำคัญ

ในโรงงานถลุงเหล็กด้วยเตาไฟฟ้าส่วนใหญ่ เศษเหล็กคิดเป็น 60 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ของวัตถุดิบโลหะทั้งหมด นั่นหมายความว่า องค์ประกอบทางเคมี ความหนาแน่น และความสะอาดของเศษเหล็กของคุณจะเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่าความร้อนจะไหลผ่านเตาอย่างไร เศษเหล็กที่คัดแยกอย่างดีและมีคุณภาพที่ทราบแน่ชัดจะหลอมได้เร็วขึ้น ต้องการสารเคมีปรับปรุงคุณภาพน้อยลง และผลิตเหล็กที่สะอาดกว่า ส่วนเศษเหล็กที่ไม่ทราบคุณภาพนั้นเป็นการเสี่ยงที่คุณจะต้องเสียเวลาและค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ประเด็นนี้ไม่ใช่แค่เรื่องทางทฤษฎีเท่านั้น คุณภาพของเศษวัสดุส่งผลกระทบต่อ:

- ความเร็วในการละลาย (ความหนาแน่นและขนาดมีผลอย่างมาก)

- คุณต้องต่อสู้กับฟอสฟอรัสและกำมะถันปริมาณเท่าใดในช่วงการออกซิเดชัน

- ว่าปริมาณธาตุตกค้าง (Cu, Sn, Cr, Ni) จะทำให้ค่าที่ได้ไม่ตรงตามข้อกำหนดหรือไม่

- ปริมาณไฮโดรเจนที่คุณเก็บได้ (เศษโลหะที่เป็นสนิมและมีคราบน้ำมันเป็นปัญหาใหญ่)

- คุณสามารถชาร์จไฟได้อย่างปลอดภัยแค่ไหน (ภาชนะปิดสนิทอาจก่อให้เกิดอันตรายถึงชีวิตได้)

การคัดแยกเศษวัสดุ: เศษวัสดุที่ซื้อมา กับ เศษวัสดุที่ส่งคืนจากบ้าน

ในทางปฏิบัติ เศษวัสดุเหลือใช้สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ และวิธีการจัดการก็แตกต่างกันอย่างมาก

เศษเหล็กที่ซื้อมานั้นมาจากแหล่งต่างๆ ที่ผู้รับซื้อเศษเหล็กไปพบเจอ ไม่ว่าจะเป็นสถานที่รื้อถอนอาคาร ยานพาหนะที่หมดอายุการใช้งาน หรือเครื่องจักรที่ถูกแยกชิ้นส่วน ส่วนประกอบของเศษเหล็กจึงเป็นไปตามนั้น และคุณอาจไม่ทราบแน่ชัดว่าส่วนประกอบเหล่านั้นคืออะไร อย่างไรก็ตาม ภายในเศษเหล็กที่ซื้อมานั้น มีหมวดหมู่ย่อยบางอย่างที่สำคัญ:

- เศษเหล็กหนา: แผ่นเหล็ก แท่งเหล็ก เหล็กโครงสร้างที่มีความหนามากกว่า 6 มม. มีความหนาแน่นสูง หลอมละลายช้า แต่ให้ผลผลิตสูง เหมาะสำหรับใช้เป็นเศษเหล็กก้นถัง

- เศษเหล็กขนาดกลาง: ความหนา 3–6 มม. เหล็กรูปทรงต่างๆ ท่อ ชิ้นส่วนเครื่องจักร นี่คือวัสดุหลักที่ใช้ในการป้อนเศษเหล็ก

- เศษเหล็กเบา: แผ่นโลหะบาง แผ่นเหล็กเคลือบดีบุก ลวด ความหนาแน่นต่ำ ปริมาณมาก ควรอัดเป็นก้อนก่อนใส่ลงถัง มิฉะนั้นคุณจะต้องเสียเวลาคิดค่าบริการทั้งวัน

- เศษเหล็กบด: ตัวถังรถยนต์และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ผ่านกระบวนการบด มีขนาดสม่ำเสมอ ความหนาแน่นปานกลาง และค่อนข้างสะอาด ร้านค้าหลายแห่งนิยมใช้เพราะมีคุณสมบัติการหลอมเหลวที่สม่ำเสมอ

เศษเหล็กเหลือทิ้งจากการผลิตภายในโรงงาน (หรือเรียกว่าเศษเหล็กภายใน) คือเศษเหล็กที่เหลือจากการตัด เศษเหล็กที่ถูกคัดออก และเศษเหล็กจากการรีดที่โรงงานของคุณเองผลิตขึ้น เรารู้ส่วนประกอบทางเคมีของเศษเหล็กเหล่านี้เพราะคุณเป็นผู้ผลิตเหล็กนั้นเอง นี่คือวัตถุดิบคุณภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเหล็กอัลลอยเกรดต่างๆ ที่คุณต้องการนำธาตุที่มีราคาแพง เช่น นิกเกล โมลิบเดนัม หรือโครเมียม กลับมาใช้ใหม่ ควรคัดแยกตามเกรด จัดเก็บแยกต่างหาก และนำไปใช้อย่างชาญฉลาด เศษเหล็กสแตนเลส 304 จำนวนมากที่นำไปใช้ในการผลิตเหล็ก 304 นั้นก็คือเศษเหล็กที่ผสมโลหะไว้แล้วนั่นเอง ซึ่งช่วยประหยัดเงินได้มากทีเดียว

เศษวัสดุเหลือใช้หน้าตาเป็นยังไง

ผู้ซื้อเศษเหล็กที่มีประสบการณ์จะสังเกตเห็นเรื่องนี้ได้ดี แต่สิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้มีดังนี้:

พื้นผิวต้องสะอาด มีสนิมน้อยที่สุด สนิมหมายถึงความชื้น และความชื้นหมายถึงการดูดซับไฮโดรเจน ที่แย่กว่านั้นคือ น้ำที่ติดอยู่จะกลายเป็นไอน้ำในอ่างหลอมเหลว อาจทำให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยอย่างแท้จริง เศษเหล็กที่มีน้ำมันก็ไม่ดีไปกว่ากัน มันจะเผาไหม้กลายเป็นควันและอุดตันถุงกรองฝุ่นของคุณ ร้านค้าที่ดีที่สุดจะมีลานเก็บเศษเหล็กที่ได้รับการปกป้องจากสภาพอากาศ หากคุณซื้อเศษเหล็กที่ตากฝน คุณกำลังหาเรื่องใส่ตัว

ห้ามนำโลหะที่ไม่ใช่เหล็กเข้ามา ทองแดงและดีบุกเป็นศัตรูตัวฉกาจ พวกมันไม่ละลายในเตาหลอม – สิ่งที่เข้าไปแล้วจะคงอยู่แบบนั้น ทองแดงที่มีปริมาณเกินประมาณ 0.3% จะเริ่มทำให้เกิดปัญหาการแตกหักง่ายเมื่อรีดร้อน ดีบุกจะทำให้ปัญหารุนแรงขึ้น อลูมิเนียม ตะกั่ว สังกะสี – ไม่ควรนำมาใส่ในถังของคุณ โรงงานรีไซเคิลเศษเหล็กที่ดีจะมีระบบคัดแยก แต่สำหรับโรงงานเหล็ก คุณจำเป็นต้องมีระบบตรวจสอบคุณภาพขาเข้าของคุณเอง การทดสอบด้วยประกายไฟและการวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรเมตรีไม่ใช่สิ่งที่ไม่จำเป็น แต่เป็นหลักการควบคุมคุณภาพขั้นพื้นฐาน

ห้ามนำภาชนะที่ปิดสนิทเข้ามาโดยเด็ดขาด นี่เป็นกฎด้านความปลอดภัย ไม่ใช่กฎด้านคุณภาพ แต่จำเป็นต้องระบุไว้เพราะผลที่ตามมานั้นร้ายแรง ท่อหรือถังแก๊สที่ปิดสนิทจะร้อนขึ้น ความดันจะเพิ่มขึ้น และอาจระเบิดภายในเตาหลอมได้ เคยมีคนเสียชีวิตจากเหตุการณ์แบบนี้มาแล้ว ทุกโรงงานรีไซเคิลเศษเหล็กที่ส่งของให้กับโรงงานที่ใช้เตาหลอมไฟฟ้าจำเป็นต้องมีขั้นตอนการตรวจสอบและคัดแยกอย่างเข้มงวด ไม่มีข้อยกเว้น

ต้องทราบองค์ประกอบทางเคมี สำหรับเศษโลหะที่ซื้อมา นี่คือส่วนที่ยากที่สุด คุณสามารถทดสอบปริมาณคาร์บอนและโลหะผสมได้คร่าวๆ โดยใช้การทดสอบประกายไฟ คุณสามารถใช้เครื่องสเปกโทรเมตรกับตัวอย่างได้ แต่สำหรับเศษโลหะหลายประเภท คุณมักจะทำงานกับข้อมูลที่ไม่ครบถ้วน คัดแยกตามเกรดเมื่อทำได้ สำหรับอย่างอื่น ให้แยกเก็บไว้จนกว่าคุณจะรู้ว่าคุณมีอะไรอยู่

ขนาดและความหนาแน่นที่เหมาะสม เศษเหล็กที่ยาวเกินไปจะไม่สามารถผ่านประตูเตาหลอมได้ และอาจอุดตันในถังหรือในเตาหลอม ทำให้เกิดส่วนโค้งที่ไม่สามารถหลอมละลายได้ โดยทั่วไปแล้ว เศษเหล็กไม่ควรมีขนาดเกินประมาณหนึ่งในสามถึงครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางปากเตาหลอม ความหนาแน่นก็สำคัญเช่นกัน หากเบาเกินไป คุณจะต้องใส่เศษเหล็กสามถังสำหรับการหลอมเพียงครั้งเดียว หากหนาแน่นเกินไป ประกายไฟจะไม่สามารถทะลุผ่านได้ ทำให้มีวัสดุที่ไม่หลอมละลายอยู่ที่ด้านล่าง จุดที่เหมาะสมที่สุดคือประมาณ 0.6 ถึง 1.5 ตันต่อลูกบาศก์เมตร

การควบคุมปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัส เศษเหล็กทั่วไปควรมีปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสต่ำกว่า 0.05% เศษเหล็กที่มีฟอสฟอรัสสูงไม่ใช่เรื่องร้ายแรง แต่จะทำให้ระยะเวลาการเกิดออกซิเดชันยาวนานขึ้นและใช้ตะกรันมากขึ้น ควรทราบว่าคุณกำลังซื้ออะไร

การผสมโลหะ: การเลือกองค์ประกอบทางเคมีที่เหมาะสม

สิ่งเหล่านี้ทำอะไรได้บ้างกันแน่

วัสดุผสมโลหะจะปรับองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กหลอมเหลวเพื่อให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายตรงตามข้อกำหนด บางชนิดเป็นสารลดออกซิเจนเป็นหลักและยังเพิ่มปริมาณโลหะผสม (ซิลิคอน แมงกานีส) ในขณะที่บางชนิดเป็นสารผสมโลหะบริสุทธิ์ (นิกเกล โมลิบเดนัม โครเมียม) หัวใจสำคัญคือการเติมสารเหล่านี้ในเวลาที่เหมาะสม ในสัดส่วนที่ถูกต้อง เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามเป้าหมายโดยไม่สิ้นเปลืองธาตุที่มีราคาแพง

โลหะผสมเหล็กทั่วไป

หากคุณเคยใช้เวลาอยู่ในโกดังโลหะผสมเหล็ก คุณจะรู้ว่ารายการสินค้าคงคลังนั้นยาวเหยียด นี่คือรายการที่คุณจะใช้จริงในทุกขั้นตอนการผลิต:

เฟอร์โรซิลิคอน (FeSi) เกรด 75% Si เป็นตัวเลือกหลัก ทำหน้าที่กำจัดออกซิเจนและเพิ่มซิลิคอน ขนาดของอนุภาคมีความสำคัญ – ถ้าใหญ่เกินไปจะไม่ละลายก่อนการเท ถ้าละเอียดเกินไปก็จะถูกดูดเข้าไปในเครื่องดูดฝุ่น ขนาดทั่วไปอยู่ที่ 10–50 มม.

เฟอร์โรแมงกานีส (FeMn) มีให้เลือกทั้งแบบคาร์บอนสูง (2–8% C), คาร์บอนปานกลาง (0.7–2% C) และคาร์บอนต่ำ (≤0.7% C) การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับระดับคาร์บอนที่คุณยอมรับได้เมื่อเติมลงไป หากคุณกำลังใช้ในกระบวนการให้ความร้อนที่มีคาร์บอนต่ำ เฟอร์โรแมงกานีสแบบคาร์บอนสูงจึงไม่ใช่ตัวเลือกที่ดี

เฟอร์โรโครม (FeCr) จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการหลอมเหล็กกล้าไร้สนิมหรือเหล็กอัลลอยทุกชนิด มีให้เลือกทั้งเกรดคาร์บอนสูง คาร์บอนปานกลาง คาร์บอนต่ำ และคาร์บอนต่ำมาก โรงงานผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมใช้เฟอร์โรโครมคาร์บอนต่ำในปริมาณมากเป็นพิเศษ มีราคาแพง จึงต้องใช้งานอย่างระมัดระวัง

เฟอร์โรโมลิบเดนัม (FeMo) ประกอบด้วยโมลิบเดนัมประมาณ 55–65% ใช้ในเหล็กกล้าโครงสร้างอัลลอยและเหล็กกล้าเครื่องมือ โมลิบเดนัมมีราคาสูง การกู้คืนจึงมีความสำคัญ ควรเติมหลังจากกระบวนการกำจัดออกซิเจนดำเนินไปได้ด้วยดีแล้ว มิฉะนั้นจะสูญเสียไปมากเกินไปเนื่องจากการออกซิเดชัน

เฟอร์โรอัลลอยชนิดพิเศษอื่นๆ ได้แก่ เฟอร์โรทังสเตนสำหรับเหล็กกล้าความเร็วสูง เฟอร์โรวาเนเดียมสำหรับผสมโลหะในปริมาณน้อย (เพื่อความแข็งแรงและความเหนียว) เฟอร์โรไทเทเนียมสำหรับลดออกซิเจนและปรับขนาดเกรน เฟอร์โรโบรอนสำหรับการเติมโบรอนในปริมาณเล็กน้อย แต่ละชนิดมีจุดเด่นเฉพาะตัว

โลหะบริสุทธิ์

บางครั้งโลหะผสมเหล็กอาจใช้ไม่ได้ผล คุณจำเป็นต้องใช้ธาตุบริสุทธิ์:

- นิกเกิล: แผ่นหรือเม็ดนิกเกิลที่ผลิตด้วยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส จำเป็นสำหรับเหล็กกล้าเกรดที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน จึงสามารถเติมได้ตั้งแต่ระยะแรก

- อะลูมิเนียม: สารกำจัดออกซิเจนที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถเติมได้ในรูปของลวด เม็ด หรือแท่ง ควรเติมในขั้นตอนสุดท้าย เพราะอะลูมิเนียมเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ง่าย และหากเติมเร็วเกินไปจะทำให้สูญเสียส่วนประกอบไป

- แมงกานีสโลหะ: ใช้เมื่อต้องการแมงกานีสโดยปราศจากคาร์บอนซึ่งพบได้ในเฟอร์โรแมงกานีสที่มีคาร์บอนสูง

วิธีการเลือกและจัดการวัสดุผสมโลหะ

หลักการบางประการที่ผู้หลอมโลหะที่มีประสบการณ์ยึดถือ:

- ศึกษาข้อมูลการวิเคราะห์ให้ดี โลหะผสมทุกชุดต้องมีใบรับรองจากโรงงาน หากผู้จำหน่ายไม่สามารถจัดหาให้ได้ ให้หาผู้จำหน่ายรายอื่น

- เลือกขนาดให้เหมาะสม ไม่ควรเกินประมาณ 100 มม. เพื่อให้ละลายได้อย่างรวดเร็วและหมดจดในอ่างอาบน้ำ

- รักษาให้แห้ง ความชื้นหมายถึงไฮโดรเจน ควรอบโลหะผสมก่อนนำเข้าเตาหลอมหรือทัพพีหลอม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมละเอียด เช่น เฟอร์โรวาเนเดียมหรืออะลูมิเนียม

- พิจารณาเรื่องต้นทุน หากคุณสามารถลดออกซิเจนได้ในระดับเดียวกันโดยใช้โลหะผสมซิลิคอน-แมงกานีสแทนการเติมเฟอร์โรซิลิคอนและเฟอร์โรแมงกานีสแยกกัน ก็ควรทำเช่นนั้น เพราะโดยทั่วไปแล้วจะถูกกว่าและง่ายกว่าเสมอ

วัสดุที่ก่อให้เกิดตะกรัน: การนำตะกรันมาใช้ประโยชน์

เหตุใดกากตะกอนจึงมีความสำคัญมากกว่าที่คุณคิด

มือใหม่มักให้ความสำคัญกับเหล็กหลอมเหลว ส่วนผู้ที่มีประสบการณ์จะให้ความสำคัญกับตะกรัน ตะกรันนี่แหละคือที่ที่กระบวนการทางโลหะวิทยาที่แท้จริงเกิดขึ้น ฟอสฟอรัสและกำมะถันจะถูกแยกออกมาพร้อมกับตะกรัน สิ่งเจือปนจะถูกดูดซับ อาร์คจะถูกป้องกัน และวัสดุบุผนังจะได้รับการปกป้อง หากทำขั้นตอนการจัดการตะกรันผิดพลาด ทุกอย่างก็จะผิดพลาดไปหมด

ปูนขาว (CaO): รากฐาน

ปูนขาวเป็นวัสดุสำคัญที่สุดที่ทำให้เกิดตะกรันในเตาหลอมไฟฟ้า คุณต้องการปูนขาวที่เผาแบบอ่อน (แบบแอคทีฟ) ซึ่งเผาที่อุณหภูมิ 900–1100°C มีรูพรุน พื้นผิวสูง และละลายเร็ว ปูนขาวที่เผาแบบแข็ง (1200–1400°C) มีความหนาแน่นกว่าและทำปฏิกิริยาได้ช้ากว่า มันใช้งานได้ แต่ทำให้การทำงานยากขึ้น

สิ่งที่ควรสังเกตในมะนาวของคุณ:

เป้าหมายพารามิเตอร์

ปริมาณ CaO ≥85% (≥90% สำหรับปูนขาวชนิดออกฤทธิ์)

SiO₂ ≤3%

กำมะถัน ≤0.05%

ขนาดอนุภาค 10–50 มม.

การเผาไหม้น้อยเกินไป / การเผาไหม้มากเกินไป น้อยที่สุด

หากผู้จำหน่ายปูนขาวของคุณส่งวัสดุที่เผาไหม้มากเกินไปมาให้ คุณควรพูดคุยกับพวกเขา เพราะมันส่งผลต่อเวลาในการเกิดตะกรันและประสิทธิภาพในการกำจัดกำมะถันของคุณ

ฟลูออร์สปาร์ (CaF₂): ฟลักซ์

ฟลูออร์สปาร์ช่วยลดจุดหลอมเหลวและความหนืดของตะกรัน จำเป็นต้องใช้เพื่อช่วยให้การก่อตัวของตะกรันในช่วงแรกเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการหลอม และเพื่อให้ตะกรันที่เกิดจากการรีดิวซ์ยังคงอยู่ในสภาพไหลลื่น แต่ควรใช้อย่างระมัดระวัง—หากใช้เกิน 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักปูนขาว จะเริ่มกัดกร่อนวัสดุบุผนังเตาหลอมและปล่อยฟลูออรีนเข้าไปในระบบดักฝุ่น ปัจจุบันกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมในหลายภูมิภาคจำกัดการปล่อยฟลูออรีน ดังนั้นนี่จึงเป็นประเด็นด้านการปฏิบัติตามกฎระเบียบและประเด็นด้านวัสดุทนไฟมากขึ้นเรื่อยๆ

โดโลไมต์ (CaCO₃·MgCO₃): วัสดุบุผนังเตาเผาเพื่อป้องกันความเสียหาย

โดโลไมต์ที่ผ่านกระบวนการเผาจะเพิ่ม MgO ให้กับตะกรันของคุณ ทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ? เพราะวัสดุบุผนังเตาหลอมของคุณมีส่วนประกอบหลักเป็นแมกนีเซีย ตะกรันที่มี MgO ต่ำจะละลายวัสดุบุผนังของคุณเพื่อรักษาสมดุลของตัวเอง ในขณะที่ตะกรันที่มี MgO เพียงพอจะไม่ทำลายวัสดุบุผนังของคุณ นี่เป็นหลักการง่ายๆ ที่ช่วยยืดอายุการใช้งานของวัสดุทนไฟได้

วัสดุตะกรันอื่นๆ

หินปูน (CaCO₃) สามารถใช้แทนปูนขาวได้ในกรณีฉุกเฉิน แต่จะสลายตัวแบบดูดความร้อนในเตาเผา จึงควรใช้ในปริมาณน้อย

เศษอิฐดินเหนียวบางครั้งถูกนำมาใช้ในการปรับค่าความเป็นด่างของตะกรันในช่วงลดปฏิกิริยา

แร่บอกไซต์ (Al₂O₃) สามารถช่วยให้ตะกรันมีความเสถียรและปรับปรุงประสิทธิภาพของตะกรันในโลหะผสมที่มีความเข้มข้นสูงบางชนิดได้

สารออกซิไดซ์: ตัวขับเคลื่อนปฏิกิริยาการทำความสะอาด

ออกซิเจน: เครื่องมือหลัก

ออกซิเจนจะถูกเป่าผ่านท่อเข้าไปในอ่างหลอม ออกซิเจนจะทำหน้าที่สามอย่างพร้อมกัน คือ ลดปริมาณคาร์บอน (สร้าง CO ที่ทำให้อ่างเดือด) ออกซิไดซ์ฟอสฟอรัสเพื่อกำจัดออก และปล่อยความร้อนที่ช่วยหลอมเศษโลหะ เตาหลอมไฟฟ้าสมัยใหม่ใช้จุดฉีดออกซิเจนหลายจุด เช่น ท่อฉีด หัวฉีดที่ผนัง หรือแม้แต่การกวนที่ด้านล่าง เพื่อให้ออกซิเจนสัมผัสกับอ่างหลอมอย่างทั่วถึง

ความดันและอัตราการไหลของออกซิเจนจะถูกปรับให้เหมาะสมกับขั้นตอนการให้ความร้อน หากใช้มากเกินไปในช่วงเริ่มต้น จะทำให้เหล็กหลอมเหลวกระเด็นออกจากเตาหลอม แต่หากใช้น้อยเกินไป ระยะเวลาการเกิดออกซิเดชันก็จะยืดเยื้อออกไป

แร่เหล็กและตะกรัน

แร่เหล็ก (Fe₂O₃) เพิ่มออกซิเจนด้วยวิธีแบบดั้งเดิม คือมันจะสลายตัวในอ่างน้ำร้อนและปล่อยออกซิเจนออกมา วิธีนี้ช้ากว่าการใช้ออกซิเจนแบบฉีด แต่มีประโยชน์ในฐานะสารออกซิไดเซอร์เสริม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงแรกของการหลอมเมื่อเกิดตะกรันออกซิไดซ์ขึ้น

คราบตะกรัน (Fe₃O₄) คือคราบออกไซด์ที่หลุดออกมาในระหว่างการรีดเหล็ก มันมีราคาถูก เป็นสารออกซิไดซ์ และเป็นตัวก่อตะกรัน โรงงานหลายแห่งจึงมองว่ามันเป็นผลพลอยได้ฟรี ใช้มันให้เป็นประโยชน์เถอะ

การใช้สารออกซิไดเซอร์อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

เคล็ดลับง่ายๆ ที่ช่วยป้องกันอาการปวดหัว:

- อย่าเทสารออกซิไดเซอร์ลงไปก่อนที่เศษโลหะจะหลอมเหลว สารออกซิไดเซอร์ที่เย็นตัวลงบนเศษโลหะแข็งจะถูกดูดซึมเข้าไปและไม่เกิดประโยชน์ใดๆ

- ค่อยๆ เติมแร่เหล็กทีละน้อย การเทวัสดุเย็นปริมาณมากลงในอ่างน้ำร้อนอาจทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วได้

- ควบคุมปริมาณการเป่าออกซิเจน การเดือดอย่างรุนแรงเป็นสิ่งที่ดี แต่การที่เหล็กหลอมเหลวพุ่งออกมาจากเตาหลอมนั้นไม่ดี

สารขจัดคราบออกซิไดซ์: ทำความสะอาดอ่างอาบน้ำ

สเปกตรัมความแข็งแกร่ง

สารขจัดคราบออกซิเจนมีตั้งแต่ระดับเข้มข้นไปจนถึงระดับอ่อน คุณต้องใช้สารเหล่านี้ตามลำดับที่กำหนดไว้:

สารกำจัดออกซิเจนที่มีประสิทธิภาพสูง — อะลูมิเนียมคือตัวเลือกที่สำคัญที่สุด มีความสามารถในการดูดซับออกซิเจนสูงมาก โดยปกติจะเติมเป็นขั้นตอนสุดท้ายของการกำจัดออกซิเจน ในปริมาณ 0.1 ถึง 0.3% ของน้ำหนักความร้อน วัสดุผสมอะลูมิเนียม-แมงกานีส-เหล็ก ผสานความแข็งแรงของอะลูมิเนียมเข้ากับคุณสมบัติการผสมโลหะของแมงกานีส

สารลดออกซิเจนที่มีความเข้มข้นปานกลาง — เฟอร์โรซิลิคอน (75% Si) เป็นสารลดออกซิเจนแบบตกตะกอนมาตรฐาน เฟอร์โรแมงกานีสทำหน้าที่สองอย่างคือเป็นทั้งสารลดออกซิเจนและสารเติมแต่งในโลหะผสม โลหะผสมซิลิคอน-แมงกานีส (SiMn) เป็นสารประกอบที่ทำงานได้ดีกว่าการใช้สารทั้งสองแยกกัน — ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าและเกิดสิ่งเจือปนน้อยกว่า

สารลดออกซิเจนที่อ่อนแอ — คาร์บอน ผ่านปฏิกิริยา C–O เป็นเครื่องมือลดออกซิเจนแบบแพร่กระจายแบบดั้งเดิมสำหรับช่วงการรีดิวซ์ แมงกานีสอ่อนแอ แต่ช่วยปรับรูปร่างของผลิตภัณฑ์จากการลดออกซิเจน ทำให้กำจัดได้ง่ายขึ้น

กระบวนการลดออกซิเดชันทำงานอย่างไรในทางปฏิบัติ

คุณมีกลไกพื้นฐานสองอย่าง และโดยทั่วไปคุณจะใช้ทั้งสองอย่าง:

การลดออกซิเจนโดยการตกตะกอน หมายถึงการเติมสารลดออกซิเจนลงในเหล็กหลอมเหลวโดยตรง ผลิตภัณฑ์จากการลดออกซิเจนจะก่อตัวและลอยตัวออกมา วิธีนี้รวดเร็วและตรงไปตรงมา แต่ก็หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ผลิตภัณฑ์บางส่วนจะติดอยู่ก่อนที่จะลอยตัวออกมาได้

การลดออกซิเจนด้วยการแพร่ หมายถึงการเติมสารลดออกซิเจนลงในตะกรัน ไม่ใช่ในเหล็ก โดยการลดปริมาณออกซิเจนในตะกรัน จะสร้างแรงผลักดันให้ออกซิเจนแพร่จากเหล็กเข้าไปในตะกรัน วิธีนี้ช้ากว่า แต่ได้เหล็กที่สะอาดกว่า

ในทางปฏิบัติสมัยใหม่ มักจะผสมผสานทั้งสองวิธีเข้าด้วยกัน โดยเริ่มจากการตกตะกอนเพื่อลดออกซิเจนก่อน เพื่อลดปริมาณออกซิเจนอย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงทำการลดออกซิเจนโดยการแพร่กระจายภายใต้ตะกรันรีดิวซ์ที่ได้รับการดูแลอย่างดี เพื่อให้ได้โลหะหลอมเหลวที่สะอาดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

เครื่องเพิ่มคาร์บอน: เมื่อคุณต้องการคาร์บอนเพิ่ม

ตัวเลือกทั่วไป

บางครั้งน้ำยาของคุณอาจมีปริมาณคาร์บอนไม่เพียงพอ คุณจำเป็นต้องเติมคาร์บอน และต้องการให้ได้ประสิทธิภาพการกรองที่ดี ทางเลือกของคุณมีดังนี้:

- เศษอิเล็กโทรด: กราไฟต์ มีคาร์บอนสูง (≥95%) กำมะถันต่ำ มีอัตราการนำกลับมาใช้ใหม่สูง นี่คือตัวเลือกที่ดีที่สุด

- ปิโตรเลียมโค้ก: มีคาร์บอนสูง เถ้าต่ำ อัตราการกู้คืนค่อนข้างดี ระวังปริมาณกำมะถัน

- ถ่านโค้กน้ำมันดิน: มีปริมาณคาร์บอนสูง เถ้าต่ำ ประสิทธิภาพการรีไซเคิลดีเยี่ยม

- เหล็กหล่อ: เพิ่มคาร์บอน (3.5–4.5%) และยังเพิ่มซิลิคอนและธาตุอื่นๆ ด้วย เป็นวิธีการเพิ่มคาร์บอนทางอ้อม แต่บางครั้งก็มีประโยชน์

การทำให้กระบวนการเติมคาร์บอนได้ผล

อัตราการกู้คืนคาร์บอนอยู่ที่ 80 ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ แต่ขึ้นอยู่กับวิธีการของคุณ เติมสารเพิ่มคาร์บอนเมื่อคนสารละลายในอ่างอย่างดี – คุณต้องการให้มันละลายเร็วและกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ทำให้แห้งก่อน เติมในปริมาณมากเป็นชุดๆ การเททั้งหมดลงไปพร้อมกันอาจทำให้เกินเป้าหมายและทำให้คุณได้ความร้อนคาร์บอนมากเกินไป ซึ่งเป็นความผิดพลาดที่เสียค่าใช้จ่ายสูงมาก

สินค้าคงคลังที่เหลือ

วัสดุซ่อมเตาเผา

หลังจากใช้งานเตาหลอมทุกครั้ง (หรือสองสามครั้ง ขึ้นอยู่กับการสึกหรอ) คุณจะต้องซ่อมแซมส่วนล่างและผนังเตาหลอม วัสดุซ่อมแซมมาตรฐานคือแมกนีไซต์ (MgO) และโดโลไมต์ โดยใช้ยางมะตอยหรือโซเดียมซิลิเกตเป็นสารยึดเกาะ การพ่นวัสดุทนไฟลงบนผนังเตาหลอมที่ร้อนจัดเป็นมาตรฐานสมัยใหม่สำหรับการซ่อมแซมพื้นที่ขนาดใหญ่ วิธีนี้รวดเร็วและใช้ความร้อนที่เหลืออยู่ในการเผาผนึกวัสดุซ่อมแซมให้ติดแน่น

โลหะร้อนเป็นส่วนประกอบของประจุ

เรื่องนี้สมควรได้รับความสนใจมากกว่าที่ปรากฏในตำราเรียนหลายเล่ม การเพิ่มโลหะร้อน 20 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ลงในส่วนผสมของเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) จะเปลี่ยนวิธีการหลอมโลหะของคุณอย่างแท้จริง:

- ความร้อนสัมผัสรวมกับความร้อนทางเคมีจากการออกซิเดชันของคาร์บอนและซิลิคอนสามารถลดการใช้พลังงานได้ 100–200 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตัน

- เวลาในการแตะแต่ละครั้งลดลง 10-20 นาที

- โลหะร้อนจะเจือจางธาตุตกค้างจากเศษโลหะ ทำให้ได้องค์ประกอบทางเคมีที่สะอาดขึ้นตั้งแต่เริ่มต้น

ข้อเสียคือคุณต้องมีแหล่งโลหะร้อน ไม่ว่าจะเป็นจากเตาหลอมของคุณเองหรือจากโรงถลุงเหล็กครบวงจรที่อยู่ใกล้เคียง แต่ในกรณีที่มีแหล่งโลหะร้อน การป้อนโลหะร้อนได้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับโรงงานผลิตเหล็กด้วยเตาไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงในปัจจุบัน

การจัดการวัตถุดิบอาจไม่ใช่ส่วนที่ดูหรูหราของอุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก แต่หากทำได้ถูกต้อง ทุกอย่างก็จะง่ายขึ้น โรงงานเหล็กที่ให้ความสำคัญกับการคัดแยกเศษเหล็ก การจัดการสินค้าคงคลังโลหะผสม และการจัดการตะกรันในฐานะที่เป็นศาสตร์ทางเทคนิคหลัก ไม่ใช่แค่การตัดสินใจซื้อเท่านั้น คือโรงงานที่จะบรรลุเป้าหมายด้านคุณภาพ ต้นทุน และผลผลิตได้อย่างสม่ำเสมอ