CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP


CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP
(Công ty Cổ phần luyện cán thép Gia Sàng)
Công ty cổ phần Luyện cán Thép Gia Sàng tiền thân là nhà máy Luyện cán
Thép Gia Sàng được thành lập từ khá sớm và là một trong những nhà máy tiên phong
đi đầu trong ngành thép Việt Nam với bề dày kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất
thép luyện và cả thép cán. Công ty có tổng diện tích 24 ha đặt tại tổ 31 phường Gia
Sàng thành phố Thái Nguyên.
1. Công nghệ sản xuất
1.1. Lưu trình công nghệ tổng thể


-Bụi
-Nước mưa
chảy tràn
(Cặn, dầu
mỡ)

Các loại
phụ gia

Cung cấp
điện

-Bụi, ồn, nhiệt,
SO2,NO2,CO,CO2
-Nước thải làm mát
-Xỉ lò

Nguyên vật liệu thép
phế + gang thỏi

Các loại hợp
kim sắt

Lò điện hồ quang
EAF

Fero, xỉ
tổng hợp

Khói

Xỉ lò

Thùng thép nước

-Bụi, ồn, nhiệt,
SO2,NO2,CO,
CO2
-Nước thải làm
mát
-Xỉ lò

Cung cấp
điện

Lò tinh luyện
LF

Khói
Hệ thống xử lý
khí, bụi

-Bụi, ồn,
nhiệt,SO2,
NO2,CO,
CO2
-Nước thải
làm mát
-Xỉ lò

Thổi khí
Argon,
thêm Fero

Bụi
khói

Máy đúc liên tục
CCM

Máy
dẫn gió

Vận
chuyển
ra
Thu

hồi bụi

Ống khói
thải ra

Hình 1. Sơ đồ lưu trình công nghệ tổng thể

Tạo xỉ
nhiệt trước
lò hoặc xử
lý thùng xỉ

Vận
chuyển
ra
Xỉ lò đưa
ra bãi xỉ


Mô tả lưu trình công nghệ tổng thể
 Quy trình công nghệ xử lý thép phế liệu và phối liệu
Thép phế liệu được thu mua về vận chuyển đến bãi chứa liệu, thép phế liệu
được phân loại sơ bộ. Thép phế được gia côn chế biến theo kích thước và phân loại
phù hợp tại khu vực chuẩn bị liệu, phối liệu cùng với gang phôi theo tỷ lệ xác định
vào các thùng chứa và được vận chuyển bằng xe goòng đến gian lò, nạp vào lò điện
bằng cầu trục.
 Quy trình công nghệ xử lý xỉ lò
Sau khi xỉ ra khỏi lò, xỉ lò được phun nước làm nguội để làm mát, xe chở xỉ sẽ
chuyển xỉ lò về khu vực xử lý xỉ lò, mâm từ sẽ lựa chọn thu hồi thép phế liệu trong đó
để tận dụng lại, dùng làm nguyên liệu nấu luyện cho lò hồ quang. Xỉ lò được xe xúc

đổ lên ô tô đưa về bãi đổ xỉ.
 Quy trình công nghệ lò hồ quang
Lò hồ quang sử dụng dùng điện xoay chiều, tiến hành ra nhiệt nung chảy trực
tiếp thép phế liệu và gang bằng hồ quang điện. Trong suốt quá trình công nghệ, lò hồ
quang đảm nhận hoàn thành 2 nhiệm vụ lớn là nung chảy và oxy hóa, nhiệm vụ hoàn
nguyên và điều chỉnh nhiệt độ, thành phần hóa học được hoàn thành trong lò tinh
luyện.
Trong quá trình sản xuất thép của lò hồ quang, hệ thống nạp liệu sau lò và cho
Fero để tiến hành khử oxy và thao tác hợp kim hóa nước thép, khi cần thiết có thể
cho xỉ tổng hợp để giảm hàm lượng lưu huỳnh và cặn bám trong nước thép. Khi nấu
luyện trong lò hồ quang hoàn thành, xe mở thùng thép sẽ mở ra từ dưới bàn thao tác,
thùng nước thép sẽ được móc chuyển đến khu vực thao tác của lò tinh luyện để tiến
hành luyện nước thép.
Nước thép ở trong lò tinh luyện được khuấy đảo bằng các thỏi Argon, gia nhiệt
bằng hồ quang điện tạo thành xỉ lò để hoàn thành việc khử oxy, khử lưu huỳnh và
điều chỉnh nhiệt độ nước thép, đồng thời cho thêm fero để hoàn thành nhiệm vụ điều
chỉnh thành phần và nhiệt độ sẽ tiến hành khử oxy, lưu huỳnh lần cuối cho nước thép
và làm biến đổi hình thái cặn bám.


Nước thép đã qua tinh luyện được cầu trục chuyển đến bàn xoay máy đúc liên
tục để tiến hành rót đúc, phôi đúc được cắt bằng Oxy - Gas, sau khi đi qua hệ thống
con lăn sàn làm nguội sẽ được cầu trục móc đến xếp ở khu vực thành phẩm.
Nước thép không đạt yêu cầu kỹ thuật sẽ được đưa trở lại lò hồ quang, tinh
luyện để nấu luyện lại.
1.2. Lò điện EAF
Đặc tính kỹ thuật chính:
-

Lò điện : Kiểu lò điện hồ quang

Dung tích danh định: 9 tấn/mẻ
Lượng thép sản xuất bình quân: 10 tấn/mẻ
Lượng thép sản xuất tối đa: 12 tấn/mẻ
Thời gian nấu luyện bình quân: 90 phút
Đường kính điện cực : 300mm
Kết hợp thổi Oxy và bột than tại cửa lò trong quá trình nấu chảy
Công suất máy biến áp : 6.500 MVA
Điện áp sơ cấp: 6/0,28 - 0,12 Kv

Sơ đồ công nghệ :

Lò điện hồ quang
EAF
Xe
Thông
Ngắt
Nấu
Đo
Nấu
thùng
điện
nhiệt
luyện
điện
luyện
thép
lò,
lấy
nấu
khử

khử
nạp
mẫu
nước
luyện
P,S
C
liệu
nhanh
đến
tạoLF
thành xỉ

Đưa vào 50%
lượng thép phế


Thêm vào vôi,
huỳnh thạch nguyên liệu tạo xỉ
Phun Oxy, nạp
Cacbon cửa lò

Đưa vào 50%
lượng thép phế
Thêm vào vôi,
huỳnh thạch

Thêm vào vôi,
huỳnh thạch nguyên liệu tạo xỉ
sắt hợp kim

Ra thép

Hình 2. Sơ đồ công nghệ lò điện EAF
1.3. Lò tinh luyện LF

Đưa hợp kim sắt
và nguyên liệu tạo
xỉ lần 2


a) Sơ đồ công nghệ chính:
Ra thép lò hồ quang

Chất tạo xỉ

Xe goong ở vị trí ra thép

Xe thùng thép đến nơi gia
nhiệt

Đo nhiệt lấy mẫu

Nạp chất tạo xỉ,
hợp kim

Xử lý tinh luyện lò LF

Đo nhiệt lấy mẫu

Xe thùng thép đến vị trí
câu thùng đút dây

Thùng nước thép đậy
nắp, đưa đến máy đúc
liên tục

Hình 3: Sơ đồ công nghệ lò tinh luyện LF

-

b) Đặc tính kỹ thuật chính của lò LF
Lò tinh luyện : Kiểu LF
Dung tích danh định: 12 tấn/mẻ
Dung tích bình quân: 12 tấn/mẻ
Dung tích nước thép tối đa: 14 tấn/mẻ
Thời gian tinh luyện bình quân: 40 phút
Tốc độ gia tăng nhiệt độ thép lỏng: ≥ 30C/phút

Khí Argon


-

Đường kính điện cực : 250mm
Tốc độ nâng hạ điện cực : 4/3 m/phút
Nắp lò: làm mát bằng nước
Xe gòong vận hành kiểu cơ (điều khiển tần số)
Có hệ thống thu khí thải nối vào hệ thống xử lý khí thải của lò điện
Tuổi thọ nắp lò/thùng lò: ≥ 5000 mẻ/ ≥ 50 mẻ

Công suất máy biến áp : 3.200 MVA
Điện sơ cấp: 6/0,28 - 0,12Kv

c) Thuyết minh công nghệ
- Công nghệ tạo xỉ:
Lò tinh luyện dùng vôi, huỳnh thạch, silicarbon, gạch cao nhôm vụn để làm
chất tạo xỉ. Việc tạo xỉ chia làm hai bước. Bước 1 trong quá trình lò hồ quang ra thép
lợi dụng điều kiện động lực học rất tốt khi ra thép nạp vào 1/3 của lượng vôi, huỳnh
thạch và chất tạo xỉ. Bước 2 là nạp của 2/3 lượng vôi, huỳnh thạch, silicarbon, gạch
vao nhôm vụn tại vị trí gia nhiệt của lò LF.
- Công nghệ khống chế nhiệt độ:
Một trong những chức năng chủ yếu của lò LF là trong một thời gian nhất định
tăng nhiệt độ nước thép đến trị số nhiệt độ quy định.
Căn cứ thành phần hóa học khác nhau của các mác thép, tính toán nhiệt độ
tuyến pha lỏng của mác thép đó, sau đó căn cứ độ quá nhiệt của nước thép cần thiết
trong thùng trung gian của máy đúc liên tục, tổn thất nhiệt từ thùng lớn đến thùng
trung gian và trong quá trình đúc rót để xác định nhiệt độ nước thép cần thiết khi đưa
thùng thép nước đến sàn quay của máy đúc liên tục. Từ đó xác định nhiệt độ ra thép
của lò LF.
Căn cứ chu kỳ xử lý và tốc độ gia nhiệt của lò LF, xác định nhiệt độ đến vị trí
gia nhiệt của thùng nước thép, đồng thời căn cứ mức độ tổn thất nhiệt độ trong
khoảng cách từ khi ra thép đến vị trí lò tinh luyện, cũng có thể tính toán được nhiệt ra
thép. Khi vẽ đường cong khống chế nhiệt độ còn phải tính đến tổn thất nhiệt độ ra
thêm chất tạo xỉ và liệu hợp kim.
- Công nghệ Ar


Trong quá trình tinh luyện lò LF, thực hiện thổi khí Ar liên tục. Ở giai đoạn
khác nhau thì dùng cường độ thổi Ar khác nhau. Trong thời gian gia nhiệt thì dùng Ar
yếu để cho phép lỏng khuấy động nhẹ, không để cho nước thép sôi, trong quá trình

nạp liệu hợp kim và đo nhiệt lấy mẫu dùng cường độ Ar mạnh. Thông qua mô hình
thổi Ar để thực hiện điều khiển tự động.
- Công nghệ khử Oxy
Khử Oxy tinh luyện có 2 cách: khử oxy khuếch tán và khử oxy lắng.
Khử Oxy khuếch tán là oxy trong nước thép với hình thức FeO thông qua phản
ứng giữa mặt tiếp giáp xỉ và nước thép để đi vào trong xỉ, sau đó được loại ra ngoài,
do hàm lượng FeO trong xỉ tương đối thấp, môi trường ở đây không có tính oxy hóa,
tính lưu động của xỉ tốt, là một phương pháp khử oxy hữu hiệu. Nhưng do phương
pháp này tốc độ khử oxy chậm, với công nghệ sản xuất yêu cầu nhiệt độ nhanh thì
dùng phương pháp khử oxy lắng là chính.
Khử oxy lắng là trực tiếp nạp chất khử oxy vào trong nước thép, chất khử oxy
chủ yếu là Mn, Si, Al. Chúng phản ứng với oxy trong nước thép tạo ra MnO, SiO 2,
Al2O3. Thông qua hình thức thổi Ar từ đáy thùng, khiến cho những tạp chất này nổi
lên.
- Công nghệ khử S
Khử S là một nhiệm vụ chủ yếu của lò LF, thông qua hệ thống nạp liệu để nạp
CaO vào trong thùng thép để phản ứng với nước thép đạt đến mục đích khử S.
Công thức phản ứng khử S như sau:
[FeS] + [CaO] = [CaS] + [FeO]
Lò tinh luyện có điều kiện rất tốt để khử lưu huỳnh vì:
+ Độ kiềm trong xỉ tương đối cao
+ Lượng oxy trong xỉ thấp, do đó không có nguồn ô nhiễm oxy mới, môi
trường hoàn nguyên hoàn toàn trên mặt xỉ.
+ Thông qua thổi Ar từ đáy, tăng độ phản ứng của xỉ và thép.
+ Thông qua tinh luyện LF có thể khử S đến quy cách yêu cầu.


- Công nghệ tạo xỉ bọt
Trong quá trình tinh luyện LF cần áp dụng công nghệ tạo xỉ bọt, tức là nạp vào
trong thùng thép chất tạo xỉ bọt để sinh ra xỉ bọt, ưu điểm là tạo ra môi trường hoàn

nguyên hoàn toàn, có thể giảm tiêu hao điện cực, giảm bức xạ nhiệt của hồ quang đối
với lớp lót thùng và nắp lò, đồng thời có lợi cho khử oxy.
Nạp chất tạo xỉ bọt với nguyên tắc nạp lượng ít nhưng nhiều lần để tránh cho xỉ
bọt tràn ra.
1.4. Máy đúc liên tục CCM
a) Sơ đồ công nghệ

Lò tinh luyện thùng thép lỏng

Bệ đỡ thùng thép nước

Xe thùng trung gian


Bộ rung khuôn kết tinh

Đoạn làm nguội thứ cấp

Máy kéo nắn

Đường lăn trước máy cắt

Máy cắt Oxy Gas

Đường lăn tải phôi thép

Sàn làm nguội

Thành phẩm phôi thép

Hình 4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ đúc liên tục CCM
b) Đặc tính kỹ thuật chính
- Loại máy đúc: Hình cung
- Bán kính máy đúc: R =4m
- Hình thức nắn thẳng: Nắn thẳng liên tục
- Số dòng: 2 dòng
- Khoảng cách dòng: 1.100m
- Tốc độ kéo nắn: 1,8 ~ 2,2 m/phút


- Cắt phôi: Oxy - Gas
- Quy cách tiết diện phôi đúc: 100x100 - 120x120mm
- Chiều dài phôi cắt: Max 6m
- Công suất điện: 180Kw
c) Thuyết minh công nghệ
 Yêu cầu nhiệt độ nước thép
Chọn nhiệt độ mở rót thích hợp là tiền đề đảm bảo yêu cầu quan trọng mở rót
thành công, sau khi mở rót 5 phút, tiến hành đo nhiệt độ nước thép trong thùng trung
gian, điểm đo phải cách xa dòng xung kích của nước thép từ trên thùng rót xả xuống,
nhiệt độ nước thép đo được phải nằm trong phạm vi kiểm soát, đối với thép các bon
thường phải trên tuyến pha lỏng của mác thép 25 0C± 50C, đối với thép hợp kim nên ở
trên tuyến pha lỏng của mác thép đang đúc từ 150C± 50C.
Trong quá trình đúc rót, duy trì nhiệt độ nước thép trong thùng ổn định, tiền đề
để đảm bảo đúc liên tục được thuận lợi và đạt được chất lượng phôi đúc tốt là dao
động nhiệt độ nước thép trong thùng trung gian nên cố gắng khống chế ở mức ± 50C,
để ổn định tác nghiệp đúc rót.
 Yêu cầu thành phần nước thép
Mục đích khống chế thành phần nước thép là:
- Đảm bảo thành phần nước thép không vượt quá tiêu chuẩn
- Thành phần của lượng nước thép nên cố gắng khống chế theo hướng có lợi cho đúc

rót, có lợi cho đảm bảo kiểm soát chất lượng phôi đúc.
+ Carbon: Carbon có ảnh hưởng rất nhạy cảm đối với thép, cũng là nguyên tố
lớn nhất gây ra khuynh hướng thiên tích trong thép.
Nguyên tắc kiểm soát:
Đối với mác thép [C] 0,17- 0,22%
Do hàm lượng C của thép nằm trong phạm vi 0,17 - 0,18% thuộc vùng nhạy
cảm của rạn nứt, vì vậy khống chế hàm lượng C trong thép là cố gắng tránh vùng
nhạy cảm này.


Thép C thường nên khống chế hàm lượng C trong thép khoảng 0,12 - 0,17%,
đồng thời hàm lượng Mn trong thép nên nâng cao đến 0,7 - 0,8% nhằm đảm bảo trơ
tính của thép, hoặc khống chế hàm lượng C trong thép khoảng 0,19 - 0,22%.
+ Mangan: Hàm lượng Mn trong mác thép thường khống chế trong phạm vi trị
số giữa của giới hạn trên của mác thép.
Nâng cao tỷ số [Mn/Si] (thông thường yêu cầu lớn hơn 2,8) để cải thiện tính
lưu động và tính đúc rúc tốt của thép nước, đồng thời có lợi cho tạp chất nổi lên.
Nâng cao tỷ số [Mn/S] (thông thường lớn hơn 25) để cải thiện tính loãng ở
nhiệt độ cao của thép.

+ Silic: hàm lượng Si trong mác thép thông thường đều kiểm soát ở phạm vi
mức giữa của giới hạn dưới, đồng thời nâng cao tỷ lệ Mn/Si để cải thiện tính lưu động
của thép nước.
+ Nhôm: Khi hàm lượng nhôm trong nước thép lên cao có thể làm giảm độ tạp
chất xen lẫn nổi lên trên, dễ dẫn đến tắc nghẽn lỗ xả rót, ảnh hưởng đến đúc rót liên
tục.
2. Danh mục máy móc thiết bị
Bảng 1. Danh mục máy móc thiết bị xưởng luyện thép
TT
I

II
1
2
3
4
5
6
7
8
9
III
1

Tên thiết bị
Lò điện hồ quang EAF
Lò tinh luyện LF 12 tấn
Thùng thép
Xe goòng
Nắp lò và cơ cấu nâng nắp lò
Cơ cấu nâng hạ điện cực
Hệ thống sấy lò thùng
Hệ thống thổi khí Argon
Hệ thống nước làm mát
Hệ thống khí nén
Hệ thống thủy lực
Máy đúc liên tục CCM 2 dòng
Giá đỡ thùng rót, sàn đúc

ĐVT
Bộ

Bộ
Cái
HT
HT
HT
HT
HT
HT
HT
HT
Bộ
Bộ

SL
2
1
5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

Xuất xứ
Việt Nam

Trung Quốc

Ấn Độ
Toàn bộ hệ thống


2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Buồng làm nguội thứ cấp
Thùng trung gian
Hợp khuôn kết tinh
Thiết bị rung khuôn
Thanh dẫn giả
Máy kéo nắn
Dàn con lăn trước máy kéo nắn

Hệ thống xe cắt tự động
Dàn con lăn sau xe máy cắt
Dàn con lăn gạt phôi
Sàn làm nguội
Hệ thống thùng sấy trung gian
Hệ thống nước làm mát
Hệ thống khí nén
Hệ thống thủy lực

Bộ
Cái
Bộ
Bộ
Bộ
Bộ
Bộ
Bộ
Bộ
Bộ
Bộ
HT
HT
HT
HT

2
6
2
2
2

2
2
2
2
2
2
1
1
1
1

máy đúc liên tục
được Công ty
mua lại của Công
ty Cổ phần gang
thép Thái Nguyên
(đã qua sử dụng 8
năm)

3. Nhu cầu nguyên, nhiên vật liệu
Bảng 2: Tiêu hao vật tư cho mỗi tấn sản phẩm
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11

Danh mục
Điện năng
Sắt thép phế
Gang thỏi
Hợp kim Fero
Điện cực
Vôi luyện kim
Than cám cốc
Vật liệu chịu lửa
Khí Oxy
Khí Argon
Nước bổ sung

Đơn vị tính
Kwh/T
T/T
T/T
Kg/T
Kg/T
Kg/T
Kg/T
Kg/T
m3/T
m3/T
m3/T

Tiêu hao
730
1,05
0,09
12
4,8
58
20
22
30
0,9
3,5