صناعة الصلب

طريقة التكرير VD هي طريقة معالجة بالفراغ السائل الصلب حيث يتم وضع فولاذ كهربائي أولي لفرن كهربائي ومحول في خزان مغلق للإخلاء ، ويتم تقليب الأرجون في أسفل المغرفة. في الفرن الكهربائي ، المحول ، بعد الصهر ، النفخ الأولي ، ثم وضعه في خزان تفريغ (حجرة تفريغ) عن طريق تقليب الأرجون السفلي وعملية تفريغ الغاز للحصول على الفولاذ المصهور النقي.

فرن LF (LADLE FURNACE) هو فرن تكرير ذو مغرفة ، وهو معدات التكرير الرئيسية في إنتاج الصلب. يعتمد تكرير الفرن LF بشكل أساسي على الخبث الأبيض في البرميل ، وفي جو منخفض الأكسجين (محتوى الأكسجين 5 ٪) ، يتم نفخ غاز الأرجون في البرميل ليتم تقليبها ، ويتم تسخين قطب الجرافيت لتكرير المصهور الصلب يمر من خلال الفرن الأولي. نظرًا لأن تحريك الأرجون يسرع التفاعل الكيميائي بين الخبث والصلب ، يتم إجراء تعويض درجة الحرارة عن طريق تسخين القوس ، والذي يمكن أن يضمن وقت التكرير لفترة طويلة ، وبالتالي تقليل محتوى الأكسجين والكبريت في الفولاذ ، ويتم تصنيف الادراج وفقًا لـ ASTM. ~ يا. المستوى 1. يمكن دمج فرن LF مع فرن كهربائي ليحل محل فترة الاختزال للفرن الكهربائي ، ويمكن أيضًا دمجه مع محول الأكسجين لإنتاج سبائك فولاذية عالية الجودة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال فرن LF عبارة عن ورشة صب مستمرة ، خاصة مكونات التحكم التي لا غنى عنها ، ودرجة الحرارة والمعدات للحفاظ على الفولاذ المصهور في خط إنتاج الصب المستمر من سبائك الصلب. لذلك ، فإن ظهور فرن LF قد شكل خط إنتاج جديد من الفولاذ عالي الجودة LD-LF-RH-CC (الصب المستمر). يتم تقليل وتنقية الفولاذ في خط الإنتاج المشترك هذا بشكل أساسي بواسطة فرن LF. تشتمل درجات الفولاذ المعالجة بواسطة فرن LF على جميع درجات الصلب تقريبًا من الفولاذ الخاص إلى الفولاذ العام. احتياجات مراقبة الجودة المرئية في الإنتاج ، ويتم اعتماد أنظمة تشغيل عملية مختلفة. من بين العديد من معدات التكرير الثانوية ، فإن فرن LF فعال من حيث التكلفة.

صهر الحث الفراغي ، يشار إليه باسم VIM ، طريقة معدنية لتوليد تسخين تيار إيدي في موصل معدني عن طريق الحث الكهرومغناطيسي تحت ظروف الفراغ. تحتوي عملية VIM على حجم صغير من حجرة الانصهار ، ووقت فراغ قصير ودورة ذوبان قصيرة ، وهي ملائمة للتحكم في درجة الحرارة والضغط ، والعناصر المتطايرة القابلة لإعادة التدوير ، والتحكم الدقيق في تكوين السبائك. نظرًا للخصائص المذكورة أعلاه ، تطورت VIM لتصبح واحدة من العمليات الهامة لإنتاج السبائك الخاصة مثل الفولاذ الخاص والسبائك الدقيقة والسبائك الكهروحرارية والسبائك عالية الحرارة والسبائك المقاومة للتآكل.

O (أكسجين) O عنصر ضار في الفولاذ. يدخل بشكل طبيعي إلى الفولاذ أثناء عملية صناعة الفولاذ. على الرغم من إضافة المنجنيز والسيليكون والحديد والألمنيوم لإزالة الأكسدة في نهاية صناعة الصلب ، إلا أنه من المستحيل إزالتها. أثناء تصلب الفولاذ المصهور ، ينتج عن تفاعل الأكسجين والكربون في المحلول أول أكسيد الكربون ، والذي يمكن أن يتسبب في حدوث فقاعات. يوجد الأكسجين بشكل أساسي في شكل شوائب مثل FeO و MnO و SiO2 و Al2O3 في الفولاذ ، مما يقلل من قوة ودونة الفولاذ. على وجه الخصوص ، له تأثير خطير على قوة التعب ، وصلابة التأثير ، وما شابه. سوف يزيد الأكسجين من فقد الحديد في فولاذ السيليكون ، وتضعف النفاذية المغناطيسية وقوة الحث المغناطيسي ، ويتم تكثيف تأثير الشيخوخة المغناطيسية.

ن (نيتروجين) تأثير النيتروجين على خواص الفولاذ مشابه لتأثير الكربون والفوسفور. مع زيادة محتوى النيتروجين ، يمكن تحسين قوة الفولاذ بشكل كبير ، كما يتم تقليل اللدونة ، وخاصة المتانة ، بشكل كبير ، وتتدهور قابلية اللحام ، ويزداد البرد والهشاشة ، ويزداد ميل الشيخوخة. هشاشة باردة وهشاشة ساخنة وتلف قابلية اللحام وخصائص الانحناء البارد للفولاذ. لذلك ، يجب تقليل محتوى النيتروجين في الفولاذ وتقليله. بشكل عام ، يجب ألا يزيد محتوى النيتروجين عن 0.018٪. يمكن أن يقلل النيتروجين من الآثار الضارة للألمنيوم والأنتيمون والفاناديوم وعناصر أخرى ، ويحسن خصائص الفولاذ ، ويمكن استخدامه كعنصر في صناعة السبائك للفولاذ منخفض السبائك. بعض درجات الفولاذ المقاوم للصدأ ، والزيادة المناسبة في محتوى N ، يمكن أن تقلل من كمية Cr المستخدمة ، ويمكن أن تقلل التكاليف بشكل فعال.

ج (كربون) C هو العنصر الرئيسي بعد الحديد ، والذي يؤثر بشكل مباشر على قوة الفولاذ وليونة وصلابة وقابلية اللحام. عندما يكون محتوى الكربون في الفولاذ أقل من 0.8٪ ، تزداد قوة وصلابة الفولاذ مع زيادة محتوى الكربون ، بينما تنخفض اللدونة والصلابة ؛ ولكن عندما يكون محتوى الكربون أعلى من 1.0٪ ، مع محتوى الكربون عند الزيادة ، تقل قوة الفولاذ. مع زيادة محتوى الكربون ، تتدهور قابلية اللحام للمواد الفولاذية (الفولاذ الذي يحتوي على محتوى كربوني أكبر من 0.3٪ ، تقل قابلية اللحام بشكل كبير) ، ويزداد الهشاشة الباردة وحساسية الشيخوخة ، وتقل مقاومة التآكل في الغلاف الجوي.

ب (البورون) يتمثل الدور الرئيسي لـ B في الفولاذ في زيادة صلابة الفولاذ ، وبالتالي توفير المعادن الأخرى الأقل تكلفة ، والنيكل والكروم والموليبدينوم وما شابه ذلك. لهذا الغرض ، يتم تحديد المحتوى بشكل عام في النطاق من 0.001٪ إلى 0.005٪. يمكن أن يحل محل 1.6٪ نيكل ، 0.3٪ كروم أو 0.2٪ موليبدينوم. يجب ملاحظة أن الموليبدينوم يمكن أن يمنع أو يقلل من هشاشة المزاج ، في حين أن البورون لديه ميل طفيف لتعزيز هشاشة المزاج ، لذلك لا يمكن استخدامه. يحل البورون محل الموليبدينوم تمامًا. يضاف البورون إلى الفولاذ الكربوني المتوسط. نظرًا لتحسين الصلابة ، يمكن تحسين خصائص الفولاذ بسمك 20 مم أو أكثر بشكل كبير بعد التبريد والتلطيف. لذلك ، يمكن استخدام فولاذ 40B و 40MnB بدلاً من 40Cr ، ويمكن استبدال الفولاذ الكربوني 20CrMnTi بصلب 20Mn2TiB. ومع ذلك ، نظرًا لأن تأثير البورون يتناقص أو حتى يختفي مع زيادة محتوى الكربون في الفولاذ ، عند اختيار الفولاذ الكربوني المحتوي على البورون ، يجب مراعاة أنه بعد الكربنة للجزء ، فإن صلابة الطبقة الكربونية سوف تكون أقل من النواة. هذه الميزة من النفاذية. مطلوب بشكل عام أن يكون صلب الزنبرك صلبًا تمامًا ، وعادة ما تكون منطقة الزنبرك ليست كبيرة ، ومن المفيد استخدام الفولاذ المحتوي على البورون. يتقلب تأثير البورون على فولاذ الزنبرك عالي السيليكون بشكل كبير ، وهو أمر غير مريح لتبنيه. البورون له صلة قوية بالنيتروجين والأكسجين. يمكن أن تؤدي إضافة 0.007٪ من البورون إلى الفولاذ المغلي إلى القضاء على شيخوخة الفولاذ.

H (الهيدروجين) H هو العنصر الأكثر ضررًا في الفولاذ بشكل عام. يمكن أن يتسبب الهيدروجين المذاب في الفولاذ في حدوث عيوب مثل تقصف الهيدروجين وبقع بيضاء في الفولاذ. مثل الأكسجين والنيتروجين ، يمتلك الهيدروجين قابلية ذوبان قليلة جدًا في الفولاذ الصلب. يذوب في الفولاذ المصهور عند درجات حرارة عالية. عندما يبرد ، لا يصل ويتراكم في الهيكل ليشكل مسامًا دقيقة عالية الضغط ، مما يؤدي إلى انخفاض مرونة الفولاذ وصلابة وقوة التعب بشكل حاد. في الحالات الشديدة يسبب تشققات وهشاشة. يحدث "التقصف الهيدروجين" بشكل رئيسي في الفولاذ المارتنسيتي ، والذي لا يظهر بشكل كبير في الفولاذ الفريت ، ويزيد بشكل عام مع الصلابة ومحتوى الكربون. من ناحية أخرى ، يمكن أن يزيد H من النفاذية المغناطيسية للصلب ، ولكنه يزيد أيضًا من القوة القسرية وفقدان الحديد (يمكن زيادة القوة القسرية بمقدار 0.5 إلى 2 مرة بعد إضافة H).

عملية صناعة الصلب التي تصهر المعادن والمواد الأخرى باستخدام تأثيرات القوس الحراري. تعد أفران القوس الكهربائي ثلاثية الطور المستخدمة في صناعة الفولاذ من أكثر أفران القوس الكهربائي شيوعًا. في عملية صناعة الفولاذ ، نظرًا لعدم وجود غاز قابل للاشتعال في الفرن ، يمكن تشكيل أجواء مؤكسدة أو مختزلة وفقًا لمتطلبات العملية ، لذلك يمكن استخدامها لصهر الفولاذ عالي الجودة وسبائك الفولاذ.

طريقة تحويل الصلب التي يتم فيها نفخ الحديد المنصهر إلى صلب من أعلى محول بأكسجين نقي ، أو طريقة LD ؛ في الولايات المتحدة ، يطلق عليها عمومًا طريقة BOF ، وتسمى أيضًا طريقة BOP. إنها الطريقة الرئيسية لصناعة الصلب الحديثة. الفرن عبارة عن حاوية منتصبة على شكل قبة يتم إدخالها في الفرن من الأعلى باستخدام رمح مبرد بالماء لتزويده بالأكسجين. يمكن إمالة العمود.

يتعلق الاختراع بطريقة صناعة الصلب التي لا تتطلب مصدر تسخين خارجي وتستخدم بشكل أساسي الحديد الخام السائل كمادة خام. ميزته الرئيسية هي أن الحرارة الفيزيائية للحديد الخام السائل في المحول والمكونات الموجودة في الحديد الخام ، مثل الكربون والمنغنيز والسيليكون والفوسفور وما شابه ، يتم إنشاؤها بواسطة التفاعل الكيميائي للأكسجين المرسل إلى الفرن مثل مصدر حرارة صهر لصناعة الصلب. بالإضافة إلى الحديد المصهور ، تحتوي الشحنة أيضًا على مواد تشكيل الخبث (الجير ، الكوارتز ، الفلوريت ، إلخ) ؛ من أجل ضبط درجة الحرارة ، يمكن إضافة خردة الصلب وكمية صغيرة من الحديد الزهر البارد والخام.

التشوه الحراري وسلوك التشوه البارد لمواد الغلايات المتقدمة فائقة الحرجة 617B عند 700 درجة مئوية (A-USC) يهيمن توليد الطاقة الحرارية من الفحم على إنتاج الطاقة في الصين. في الوقت الحاضر ، تبلغ درجة حرارة بخار غلايات الطاقة الحرارية حوالي 600 درجة مئوية (فائقة الحرج) ، والمواد المستخدمة في السخانات الفائقة وأجهزة إعادة التسخين هي بشكل أساسي Super304 و HR3C. عندما ترتفع درجة حرارة البخار إلى 700 درجة مئوية (فوق الحرج المتقدم) ، لم يعد الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة قادرًا على تلبية متطلبات الاستخدام ، ويحتاج إلى استبداله بسبائك فائق أساسه النيكل. شهدت البلدان المتقدمة تطوير مواد السبائك الفائقة الجديدة القائمة على النيكل لأكثر من عشر سنوات ، وتراكمت عددًا كبيرًا من البيانات التجريبية والاختبار ، وأطلقت خططًا بحثية مقابلة (مثل خطة الولايات المتحدة الأمريكية AD760 ، وخطة AD700 الأوروبية ، إلخ. ). من بينها ، السبائك الفائقة المصنوعة من النيكل 617B ، والتي يتم الترويج لها بشكل أساسي في أوروبا ، تستخدم كمواد مرشحة رئيسية للجيل الجديد من السخانات الفائقة الحرجة ، وأجهزة إعادة التسخين وأنابيب البخار الرئيسية نظرًا لأدائها الشامل الممتاز. هناك العديد من الأعمال البحثية حول سبيكة 617 B في البلدان الأجنبية ، ولكن هناك القليل من الأبحاث حول هذه السبيكة في الصين ، وتركز أعمال البحث المحلية والأجنبية على الخصائص الميكانيكية ، وأداء التآكل في درجات الحرارة العالية ، واستقرار البنية المجهرية ، وخصائص الزحف ، إلخ. للمنتج النهائي. هناك القليل من الدراسات حول التشوه الحراري والتشوه البارد. يدرس هذا البحث أساسًا التشوه الحراري وسلوك التشوه البارد لسبيكة 617B ، ويقدم بيانات معينة وأساسًا نظريًا لفهم أفضل لطبيعة المواد. (1) في ظل نفس حالة درجة حرارة التشوه ، تزداد ذروة إعادة التبلور الديناميكي لسبيكة 617 B مع زيادة معدل الإجهاد ؛ (2) في سبيكة 617 B ، يتناقص حجم الحبوب المعاد بلورته الديناميكي أولاً ثم يزداد مع زيادة معدل الإجهاد في نطاق معدل الإجهاد 0.1-20 s-1 ؛ (3) بعد التشوه البارد ، عندما تزداد درجة حرارة التلدين من 1080 درجة مئوية إلى 1160 درجة مئوية ، تنخفض قوة الشد وقوة الخضوع لأنابيب سبائك 617B مع زيادة درجة الحرارة ، وزيادة اللدونة ، واستمرار ارتفاع درجة الحرارة ، وقوة السبيكة واللدونة تغيير كبير. نظام التلدين بالتشوه البارد المناسب لـ 617B هو 1200 درجة مئوية / 30-60 دقيقة.

1. مع نفس التركيب الكيميائي ، فإن متوسط درجة حرارة الانصهار لخبث التكرير المذاب مسبقًا أقل بشكل واضح من خبث التكرير الملبد ، عادةً حوالي 40 ℃. 2. خبث التكرير المصهور مسبقًا يكون بتكوين متساوي ، سيولة جيدة عند الذوبان ، تأثير معدني أفضل مثل إزالة الأكسدة ، إزالة الكبريت وامتصاص الشوائب من خبث التكرير الملبد ، معدل إزالة الكبريت أسرع من خبث التكرير المتكلس. 3. انخفاض نقطة الانصهار ، سرعة الانصهار الأسرع ، تقليل وقت التكرير الخارجي بشكل ملحوظ ، وفي نفس الوقت تحسين جودة الفولاذ المصهور ، وتقليل استهلاك الخبث ، والطاقة والمواد المقاومة للحرارة. 4. مع معالجة الصهر المسبق ، يتم تشكيل المواد الكيميائية الموجودة في خبث التكرير المصهور مسبقًا إلى مركبات كيميائية ، مما يجعلها ذات تجانس قوي وأداء مستقر وعدم امتصاص الرطوبة ، وهو أفضل للتخزين والنقل لمسافات طويلة. 5. مع معالجة الصهر المسبق ، يمكن سحق خبث التكرير المسبق الصهر إلى أحجام حبيبات مختلفة وفقًا للاحتياجات العملية ، سيتم توليد غبار أقل أثناء الاستخدام والنقل ، وسيتم تحسين بيئة الإنتاج في المصنع بشكل كبير.

EF + LF + VD + INGOT + ESR + HEAT + مزورة على شكل دائري + تسخين + تشكيل معدني + معالجة حرارية + UT + CUT