TINH LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN CSC REFINING

二次精煉講義

CSC Training
Introduction of CSC Refining Process
Giới thiệu quá trình tinh luyện ở nhà máy
CSC

January 17, 2012
1


Introduction of CSC Refining Process
一、 Introduction of Steelmaking Process
Giới thiệu quá trình luyện thép
二、 Evolution of Refining
Sự phát triển của tinh luyện
三、 Functions of Refining
Chức năng của tinh luyện
四、 Introduction of Refining Equipments
Giới thiệu các thiết bị của tinh luyện
五、 Metallurgical Principle
Nguyên tắc luyện kim
六、 Practice of Quality Control
Thực tiễn của việc quản lý chất lượng
七、 Trend of Process Ability and Effort
Khuynh hướng của quá trình

二次精煉講義


Process Route of Steelmaking

Dây chuyền sản xuất của nhà máy luyện thép
Torpedo
Car
Lò cao rót gang lỏng
BF tapping

Torpedo Car De-S
Xe ngư lôi khử S

HM Pouring
Rót gang lỏng

二次精煉講義

Slag
Skimming
Cào xỉ

BOF Blowing
Lò thổi BOF
BOF Charging
Nạp vào lò
BOF

BOF Tapping
Lò BOF rót
thép

To RF&CC
Đến trạm tinh

luyện


二次精煉講義

Mechanism of BOF reaction
Cơ chế của phản ứng trong lò BOF
[C] ＋ 1/2O 2 ＝ CO
[Si] ＋ O 2 ＝ SiO 2
[P] ＋ 5/4O 2 ＝
1/2P 2 O 5
、、

[Mn] ＋ 1/2O 2 ＝
MnO
[Fe] ＋ 1/2O 2 ＝ FeO


Evolution of Refining Sự phát triển của tinh luyện
1st refining
Tinh luyện
lần 1

二次精煉講義

Phase 1 Giai đoạn 1

Phase 2 Giai đoạn 2

Phase 3 Giai đoạn 3

1957-1970

-1979

-Now

BOF

BOF combined blowing
BOF kết hợp thổi khí

BOF combined blowing
BOF kết hợp thổi khí

De-C Khử C

De-C Khử C,
temp. increase gia nhiệt

Vacuum treatment
Xử lý chân không

Vacuum degassing
Khử khí trong môi
trường chân không

Vacuum de-C of LS
Khử C trong thép lỏng
bằng mt chân không

De-C
Khử C

 

Shape control
Thay đổi hình thái học

2nd
refining
Tinh luyện
lần 2

 


二次精煉講義

Company’s equipments and technical was upgrated
according to the trend in other steel plants all over the
world. In 1982, No.1 RH was installed, 1987 No.2 RH
was installed. In 1990, SMP1 LF started de-S process
operation. In order to satisfy the requirement of new
steel grade, in 1994 and 1996 install No.3and No.4 RH.
Thiết bị và công nghệ của công ty được cải tiến
dựa theo khuynh hướng của các nhà máy luyện khác
trên toàn thế giới. Năm 1982, thiết bị RH đầu tiên được
ứng dụng, năm 1987 thiết bị RH thứ 2 được đưa vào sử
dụng. Năm 1990, lò LF của SMP1 bắt đầu quá trình khử

S. Để thỏa mãn nhu cầu của mác thép mới, năm 1994 và
1996 áp dụng thiết bị RH lần thứ 3 và 4


Functions of Refining Chức năng của tinh luyện

二次精煉講義

Functions
Chức năng

Slag making
Tạo xỉ

Vacuum refining
Tinh luyện chân không

Slag making & vacuum refining
Tạo xỉ và tinh luyện chân không

Equipments
Thiết bị

LF/TN/CAS/LI

DH/RH/VOD

RH-PB/VOD

1.Homogenization

Sự đồng đều

○

○

○

2.Comp. Adjustment
Thay đổi thành phần

○

○

○

3.De-C
Khử C

×

○

○

4.Degassing （ H 、 N 、 C
O ） Khử khí ( H,N,CO)

×

○

○

5.De-O Khử O

○

○

○

6.DeS Khử S

○

○

○

7.De-P Khử P

○

×

×

LF/CAS-OB/IR-UT

RH-OB/RH-KTB/VOD/RH-MFB 

VOD

○

× 

×

8.Temp. Increase Gia nhiệt
9.Shape control
Thay đổi hình học

Note ：○ Have Có ， × do not have Không


二次精煉講義

LF ： Ladle Furnace Lò điện.
TN ： Tyssen-Nieder Rein Injection Thiết bị cấp liệu Tysen-Nieder Rein.
精煉代號全名
CAS(-OB) ： Composition Adjustment by Sealed Argon Bubbling (-Oxygen Blowing)
Thay：
đổi thành phần bằng bóng khí Argon ( thổi khí Oxy).
LI ： Ladle injection. Thùng thêm liệu
DH ： Dortmund-Horder 真空處理設備 Thiết bị xử lý chân không.
RH ： Ruhrstahl-Heraeus 真空處理設備 Thiết bị xử lý chân không.
RH-KTB ： RH-Kawatetsu Top Blowing RH-Kawatetsu thổi đỉnh

RH-OB ： RH-Oxygen Blowing RH-thổi khí oxy.
RH-MFB ： RH-Multiple Function Burner RH- đa chức năng thiêu đốt.
RH-PB ： RH-Powder Blowing RH- thổi bột.
VOD ： Vacuum Oxygen Decarburization Khử C trong môi trường chân không kết hợp
thổi Oxy.
IR-UT ： Injection Refining-Up Temperature Gia nhiệt tinh luyện bằng phun liệu.
STN ： Stirring station trạm khuấy


Introduction of Refining Equipments
Giới thiệu thiết bị tinh luyện

二次精煉講義

一、 RH( 真空脫氣設備 )/RH-KTB/RH-PB/RH-MFB Thiết bị khử khí chân không
1.Main equipments ： RH with vacuum pump system 、 vessel 、 snorkel 、 alloying chute and
charging material system ； RH-KTB equiped oxygen lance ； RH-PB equiped de-S agent
blowing equipments ； RH-MFB combined oxygen blowing and de-S agent blowing.
Các thiết bị chính: hệ thống bơm chân không, bình, ống ngập, máng hợp kim hóa và hẹ thống nạp
vật liệu; RH-KTB được trang bị ống thổi oxy, RH-PB được trang bị thiết bị thổi chất khử S;
RH-MFB kết hợp thổi oxy và thổi chấn khử S
2.Main functions: Chức năng chính
(1). Vacuum de-O, de-C, de-H, de-N khử O, C, H, N trong chân không
(2). Vacuum alloying hợp kim hóa trong chân không
(3). Alloy and LS contact directly, increase alloy yield hợp kim hóa và sự liên quan trực tiếp
đến gia tăng sản lượng hợp kim
(4). Adding scrap for temp. adjustment and promote inclusion floating up Thêm thép phế để
điều chỉnh nhiệt độ và kích thích tạp chất nổi lên bề mặt
(5). In vacuum blowing de-S agents to de-S trong môi trường chân không thổi chất khử S để
khử S

(6).RH-PB/RH-MFB have blowing de-S agents function for de-S RH-PB/RH-MFB có thổi chất
khử S để khử S trong RH-PB/RH-MFB
(7).RH-KTB /RH-MFB have top oxygen blowing function for chemical heating and de-C RHKTB/RH-MFB có thổi đỉnh oxy để gia nhiệt bằng hóa học và khử C


二次精煉講義

3. RH ( 真空脫氣設備 ) 簡圖
Giản đồ RH (thiết bị khử khí chân không)
：：： (KTB) Oxygen lance ống thổi oxy
：：： (PB,MFB) Powder blowing Ống phun bột

：：：：：：
Alloy adding system
Hệ thống thêm hợp kim
：：

：：
Ar
Khí Ar

：：：： vacuum pumb
Bơm chân không
：：：：： Vacuum vessel Bình
chân không

：：： Ladle thùng chứa thép lỏng


4. Functions and specifications of RH in CSC Chức năng và đặc điểm kỹ thuật của二次精煉講義

RH trong nhà máy CSC
Field Khu vực

＃ 1 RH

＃ 2 RH

＃ 3 RH

( ＃ 4/ ＃ 6 RH)

Size(Ton/Heat)
Kích cỡ( tấn/mẻ)

150

260

150

260

Type
Loại hình

Single vessel
Bình đơn

Twin vessel
Bình đôi

Single vessel
Bình đơn

Twin vessel
Bình đôi

Vacuum suction equipment *1
Thiết bị hút chân không

2 B+2C+3E

2 B+2C+6E

2 B+3C+4E

2 B+2C+4E

150 Torr

2140kg/hr

2450 kg/hr

6500 kg/hr

8000 kg/hr

0.5 Torr

400 kg/hr

600 kg/hr

600 kg/hr

800 kg/hr

10

14

20

16

Snorkel Inside diameter (mm)
Đường kính trong ống ngập chìm

400

500

480

650

Circulation rate (Ton/min)
Tốc độ tuần hoàn (Tấn/phút)

50

87 

60 

127 

Suction
ability
Khả năng
hút

Alloy hopper number
Số ông nạp hợp kim

*1: B=Booster máy tăng thế(Condencer 前的 Ejectors) ； C=Condenser Bình ngưng ； E=Ejector bơm phụt


二、 STN ( 真線添加攪拌站 Al wire feeding stirring station)
Trạm khuấy cấp dây Al

二次精煉講義

Main functions ： Chức năng chính
(1). Due to Ar bottom stirring, promote

Al wire feeder
Máy cấp dây AL

comp. and temp. homoginization,
and increase cleanliness of LS.
Dựa theo khuấy đáy bằng Ar, gia
tăng đồng đều thành phần hóa học,
nhiệt độ và nâng cao độ sạch của
thép lỏng
(2). Al wire feeding for de-O purpose, or

Ar bottom stirring
Khuấy đấy bằng Ar

STN is only used for steel grade with large range of Al content
STN chỉ được dùng cho mác thép có hàm lượng AL lớn

CaSi, CaFe wire feeding for
inclusion globurization (shape
control).
Việc cấp dây Al mục đích là khử O,
hay cấp các dây CaSi; CaFe để thay
đổi trạng thái hình học.


二次精煉講義

Stirring Station Operation Quá trình hoạt động của trạm khuấy
Al wire feeder

Factor affects stirring efficiency:Những nhân tố ảnh
hưởng đến hiệu quả khuấy
 Stirring gas parameters: flow rate, pressure,

time and size of buble
Các thông số khí dùng để khuấy: lưu lượng, áp suất, kích cỡ bóng khí
 Level of deoxidation
Ar bottom stirring
Mức độ oxi hóa
 Weak/strong stirring control
Kiểm soát khuấy mạnh/ nhẹ
 Kind of wire adding
Loại dây cấp


二次精煉講義

Stirring Station Operation Quá trình hoạt động của trạm khuấy
Some main points of wire feeding: Một vài đặc điểm của việc cấp dây










Insert the wire into LS first then open wire feeder (feeding machine) to prevent wire feeder break
Nhúng dây cấp vào trong thép lỏng trước khi khởi động hệ thống cấp dây để ngăn ngừa dây cấp bị đứt.
It is not true to say “the higher wire feeding speed is , the better yield’’. Operator should according to
experiency to fix a certain wire feeding speed and wire feeding position which is suitable with equipment
of the plant.

Sẽ là không đúng nếu nói “ tốc độ cấp dây càng nhanh, thì sản lượng càng cao”. Người vận hành nên đựa
vào kinh nghiệm để quyết định chắc chắn tốc độ cấp dây và vị trí cấp dây mà phù hợp với thiết bị của nhà
máy
If slag layer is so thick, impossible to insert wire, operator should find method to break slag: 1. using steel
bar to break slag by operator; 2. using small crane/car to hang heavy object and break the slag; 3.using LI
injection lance to break slag (if LI and STN installed at the same station)
Nếu lớp xỉ quá dày, không thể nhúng dây cấp vào, người thao tác phải tìm phương pháp để đánh thủng
lớp xỉ: 1. người vận hành dùng thanh thép để đánh thủng lớp xỉ; 2. dùng cần trục/xe nhỏ để nâng vật nặng
và tác động vào lớp xỉ để đánh thủng lớp xỉ; 3. Dùng ống phun Li để phá lớp xỉ( Nếu LI và STN cùng lắp
đặt trong cùng một trạm)
Recently, in CSC, because the dedusting system of STN /LI station is not good, it cause the serious dust
pollution. Much amount of powder is released on operation floor. STN station is only used 1time/month
for machine testing.
Gần đây, ở nhà máy CSC, bởi vì hệ thống thu bụi của STN/LI không tốt, sẽ là nguyên nhân của ô nhiễm
bụi. Một hàm lượng lớn bột bị bám trên sàn thao tác. Trạm khuấy STN được sử dụng chủ yếu 1 lần/tháng
để kiểm tra thiết bị


三、 L/I ( 盛鋼桶粉體吹射處理站 Powder injection treatment)
Xử lý bằng việc phun bột

二次精煉講義

1.Main equipment: Injected material Bunker, Dispenser, Injection Lance, dust collecting hood.
Thiết bị chính: phễu nạp liệu, thiết bị định lượng, ống phun, nắp thu bụi
2.Main fuctions :
Chức năng chính
(1). Inject Ca-Si powder to modify inclusion morphology, and inject CaO powder to de-S
Phun bột Ca-Si để thay đổi trang thái hình học, và phun bột CaO để khử S
(2). Ladle stirring for temp. adjustment and inclusion floating up

Khuấy thùng thép để điều chình nhiệt đồ và tạp chất nổi lên bề mặt thoáng thép lỏng.
(3). Top stirring break slag and promote alloy dissolution
Khuấy đỉnh để phá bỏ lướp xỉ và gia tăng sự hòa tan hợp kim.
(4). Good buffer station between BOF and C.C
Bước đệm thuận lợi giữa lò chuyển và đúc liên tục


二次精煉講義

3. L/I ( 盛鋼桶粉體吹射處理站 ) 簡圖 Ladle powder injection treatment station

Trạm xử lý phun bột

Pressure adding vessel
Bình nạp áp suất
Reagent storage bunker
Phễu chứa liệu

Cover
Nắp

Injection lance
Ống phun
Support frame
Khung nâng đỡ


4. Equipment Specifications of Ladle Powder Injection

二次精煉講義

Đặc điểm kỹ thuật cuả thiết bị thùng thép được phun bột
Equipment
Thiết bị

＃ 1 Ladle Injection

＃ 2 Ladle Injection

Size kích cỡ

150 Ton/Heat

260Ton/Heat

Type Loại hình

Lance Injection
Ống phun

Lance Injection
Ống phun

Injection flow rate
Tốc độ phun

20 ＃ 50kg/min.

30 ＃ 80kg/min.

Powder Bột

Ca-Si

Ca-Si ＃ CaO

Start using
Thời gian bắt đầu ứng dụng

Apr.22,1982

Mar.17,1997

Life of injection lance
Tuổi thọ ống thổi

10 heats/pc
10 mẻ/ ống

4.0 heats/pc
4 mẻ/ống

Ca-Si powder consumption
Hàm lượng bột Ca-Si tiêu
hao

250 kg/heat
250kg/mẻ

250 kg/heat

250kg/mẻ

Gas flow rate
Tốc độ thổi khí

0.9 Nm3/min.
0.9 Nm3/phút

7.8 Nm3/min.
7.8 Nm3/phút.


五、 LF( 盛鋼桶精煉爐設備 Ladle Furnace) Lò điện

二次精煉講義

1.Main equipments ： Electrode 16in x 3, three-phase electric source, 60Hz 11KV , bottom stirring equipment
Thiết bị chính: Điện cực 16in x 3, nguồn điện ba pha, 60Hz 11KV, thiết bị khuấy đáy
2.Main functions ： Chức năng chính
(1).Electrical heating ， heating rate ： 4℃/min
Gia nhiệt bằng điện , tốc độ gia nhiệt: 4℃/phút
(2).Special alloy adding(ex: FE-V 、 FE-Nb 、 FE-S 、 FE-Ti 、 FE-B 、 FE-Cr…)
Thêm hợp kim đặc biệt, như: FE-V 、 FE-Nb 、 FE-S 、 FE-Ti 、 FE-B 、 FE-Cr…
(3).Normal alloy adding and trimming (ex: FE-Mn 、 FE-Si 、 Al…)
Thêm hợp kim bình thường và tinh chỉnh ( như : FE-Mn 、 FE-Si 、 Al…)
(4). Adding slag making agent for slag composition adjustment and de-S
Thêm chất tạo xỉ để điều chỉnh thành phần xỉ và khử S
(5).Ladle bottom stirring for temp. adjustment and inclusion floating up
Khuấy đáy thùng thép để điều chỉnh nhiệt độ và tạp chất nổi lên bề mặt thoáng
(6).Feeding Al wire and Ca wire

Cấp dây Al và Ca


二次精煉講義

3. LF( 盛鋼桶精煉爐設備 ) 簡圖
Giản đồ Lò điện LF

Alloy adding system
Hệ thống nạp hợp kim

Heating system
Hệ thống gia nhiệt
Cover
Nắp

Ladle
Thùng đựng thép
Bottom Ar stirring
Khuấy đáy bằng khí Ar


4. LF( 盛鋼桶精煉爐設備 )Equipment’s specification Đặc điểm kỹ thuật của thiết二次精煉講義
bị
LD size
Kích cỡ thùng đựng
thép

150 Ton/Heat
150 tấn/mẻ

Start using
Bắt đầu ứng dụng

Mar.10,1990
10.03.1990

TFM capacity

23MVA

Electrode consumption
Tiêu hao điện cực

0.5kg/ts

Secondary Voltage
Điện áp thứ cấp

294V-414V

No. of Heats /month
Số mẻ/tháng

697 heats/mon.
697 mẻ/tháng

Electrode diameter
Đường kính điện
cực

406mm 電極棒

Cycle time
Thời gian chu kỳ

30mins./heat
30 phút/mẻ

Heating rate
Tốc độ gia nhiệt

4℃/min.
4℃/phút.

DeKhử S

[S] ＜ 10ppm(min.)

Type of alloy
Loại hợp kim

C 、 FeMn 、 Al 、 FeSi 、 FeV 、 Fe
S 、 FeCr

Vice-raw material
consumption
Tiêu hao vật liệu thay thế

CaO 400kg 、 CaF2

80kg/heat

No. of hopper
Số lượng phễu

12

De-S ratio
Tỉ lệ khử S

90＃(max)
90%(Tối đa)

Slag making agent
Chất tạo xỉ

CaO 、 CaF2 、 Acidic flux

Cleanliness
Độ sạch

[O] ＜ 10ppm(min.)

CaO 、 CaF2 、 chất trợ dung có tính
axit


LF Operation Quá trình thao tác lò điện tinh luyện二次精煉講義




Temp. of slag around arc area is high 2000℃, so temp. homoginization is very
important. Bottom stirring flow rate must be controlled appropriately. Beside,
good bottom stirring create a good mixing between slag and LS, that promote deS reaction happen quickly and completely.
Nhiệt độ của xỉ xung quanh vùngđiện quang cao khoảng 2000℃, vì thế nhiệt độ
đồng đều rất quan trọng. Lưu lượng khí Ar khuấy đáy phải được kiểm soát một
cách thích hợp. Bên cạnh đó, khuấy đáy tốt tạo điều kiện pha trộn tốt giữa sỉ và
thép lỏng, tăng cao phản ứng khử S một cách nhanh chóng và toàn diện
The hight of electrodes is controlled up/down automatically during heating time,
the higher submerged hight of arc inside slag layer is, the lower harmfullness of
refractory.
Chiều cao của điện cực được điều khiển lên xuống tự động trong suốt quá trình
gia nhiệt, độ sâu của hồ quang trong lớp xỉ cáng lớn, sự tổn hại đến vật liệu chịu
lửa càng nhỏ


LF Operation Quá trình thao tác lò điện tinh luyện二次精煉講義


Adding materials during treatment: Nạp liệu trong quá trình xử lý
 At beginning of LF treatment, large amount of Al, CaO and CaF2 is added
through charging chute to de-O and be melted for slag making. Al granular is
used for de-O. At the same time, the Ar flow rate increase to maximum
(66mc/h) to promote added materials melting for slag making.
Ở giai đoạn xủ lý đầu, một lượng lớn Al, CaO và CaF2 được thêm vào thông
qua máng nạp liệu để khử O và bị nóng chảy để tạo xỉ. Hạt Al được dùng để
khử O. Đồng thời , lưu lượng khí thổi Ar được tăng lên cực đại (66mc/h) nhằm
gia tăng lượng vật liệu thêm vào bị nóng chảy để tạo xỉ


At middle or final periods, small amount of CaO , CaF2 or synthetic slag is
added to adjust composition of slag. And, adding ferroalloy for composition
adjustment. Wire feeding for inclusion morphology modification.
Ở giai đoạn giữa và cuối quá trình, một lượng nhỏ CaO, CaF2 hay xỉ hỗn hợp
được thêm vào để diều chỉnh thành phần . Và,thêm sắt hợp kim đẻ đồng đều
thành phần. Cấp dây để điều chính hình thái học tạp chất


Metallurgical principle Nguyên lý luyện kim

二次精煉講義

1. Vacuum metallurgy of C and O Nguyên lý luyện kim chân không của C và O
(1). Thermodynamics of De-C, De-O reactions nhiệt động học của phản ứng khử C, O
Principle of vacuum de-C, de-O is based on vacuum pressure and Ar blowing to promote liquid steel
circulation, using vacuum condition inside the vessel to make the dissolved elements like [C], [O] react and
be removed. For example, RH using snorkel with Ar blowing system to blow Ar and create circulation of
liquid steel between LD-snorkel-vessel. Thermodynamically, operation temperature of RH is about 1600 ℃,
the equilibrium constant keeps unchanged, the ratio [C]/[O] keeps constant, because the partial pressure of CO
change. Ideally, the vacuum pressure inside vacuum equipment can reach ≤1 torr. From the equilibrium
between [C] and [O], we can know the limit of de-C and de-O reaction.
Nguyên lý chính của khử C, O trong chân không dựa trên áp suất chân không và thổi khí Ar để gia tăng sự tuàn
hoàn của dòng thép, dùng điều kiện chân không trong bình để hòa tan các nguyên tố như [C], [O] phản ứng
với nhau và bị loại bỏ. Ví dụ như, RH dùng ống ngập chìm kết hợp với hệ thống thổi khí Ar và tạo nên dòng
tuần hoàn của thép lỏng giữa LD-snorkel-vessel. Về phương diện nhiệt động học, nhiệt độ thao tác của RH
vào khoảng 1600℃, hằng số cân bằng luôn giữ không đổi, tỉ lệ [C]/[O] là hằng số, bởi vì áp suất riêng phần
của CO thay đổi.Theo lý tưởng, áp suất chân không bên trong thiết bị chân không có thể đạt ≤1 torr. Từ thế
cân bằng giữa [C] và [O], chúng ta có thể biết được gới hạn của phản ứng khử C và khử O

Metallurgical principle Nguyên lý luyện kim

二次精煉講義

1. Vacuum metallurgy of C and O Nguyên lý luyện kim chân không của C và O
De-C and de-O reaction in vacuum pressure: Phản ứng khử C và khử O trong môi trường áp suất
chân không
[C] + [O] → CO(g)

(1.1.)

Equilibrium constant: Hằng số cân bằng
KCO ＝ PCO/(fC[%C]*fO[%O])

(1.2.)

When temperature: T = 1600℃, if PCO decrease → reaction shift to right hand side → the
product (fC[%C]*fO[%O]) decrease. The lower the vacuum pressure in vessel is controlled → more
easy to produce ultra low C liquid steel.
Khi nhiệt độ : T = 1600℃, nếu PCO giảm  phản ứng dịch chuyển về bên phải sản phẩm phản
ứng (fC[%C]*fO[%O]) giảm. Áp suất chân không trong bình hạ thấp được kiểm soát  dẽ dàng
sản xuất được thép lỏng hàm lượng C cực thấp.


(2). Relationship between partial pressure PCO and [C], [O] content in liquid steel二次精煉講義
Mối liên hệ giữa áp suất riêng phần Pco và hàm lượng [C], [O] chứa trong thép lỏng

fO[%O]=500ppm
PCO (torr) 

fO[%O]=300ppm

fO[%O]=100ppm

fC[%C](ppm)

50

30

50

150

10

6

10

30

5

3

5

15

2

1.2

2

6

1

0.6

1

3