Your SlideShare is downloading. ×
Cơ sở gang thép
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Saving this for later?

Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime - even offline.

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Cơ sở gang thép

5,902
views

Published on

Đây là những kiến thức sơ đẳng nhất về gang thép và ngành luyện kim đen.

Đây là những kiến thức sơ đẳng nhất về gang thép và ngành luyện kim đen.

Published in: Education, Sports

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
5,902
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
1
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. CƠ SỞ GANG THÉP1.Gang là gi?Gang theo định nghĩa là hợp kim Fe-C với hàm lượng các bon lớn hơn2,14%. Thực tế trong gang luôn có các nguyên tố khác như: Si, Mn, P và S.Gang thông dụng thường chứa: - 2,0÷4,0% Các bon - 0,2÷1,5% Mn - 0,04÷0,65% P - 0,02÷0,05% STrong giảm đồ Fe-CPhân loại: Tuỳ theo dạng graphit trong gang mà được phân thành các loại:Gang xám: Thành phần hóa học thường là C (2,8 ÷ 3,5 %), Si (1,5 ÷ 3 %),Mn (0,5 ÷ 0,8 %). Bề mặt của gang xám ở mặt gãy của gang có màu xám, làđặc trưng của ferit và graphit tự do. Trong quá trình đông đặc, do tốc độ tảnnhiệt chậm trong khuôn đúc bằng cát, dẫn đến lượng graphít hòa tan trongsắt lỏng có đủ thời gian để giải phóng thành các phiến nhỏ, có hình thù tự do(thường là dạng tấm). Gang xám có tính đúc tốt và khả năng chống rung (tắtâm) cao, do tổ chức xốp nên cũng là ưu điểm cho các vật liệu cần bôi trơn cóchứa dầu nhớt. Tuy vậy, gang xám giòn, khả năng chống uốn kém, khôngthể rèn được. Khi làm nguội nhanh trong khuôn, gang bị biến trắng rất khógia công cơ khí. Do những đặc tính trên, người ta sử dụng chúng rất nhiều trong ngànhchế tạo máy, đúc các băng, bệ máy lớn, có độ phức tạp cao, các chi tiếtkhông cần chịu độ uốn lớn, nhưng cần chịu lực nén tốt. Có những thiết bị,vật liệu gang xám được sử dụng đến >70% tổng trọng lượng. Các băng máy
  • 2. công cụ (tiện, phay, bào,...), thân máy của động cơ đốt trong... cũng đượcsản xuất từ gang xám.Gang cầu: còn được gọi là gang bền cao có than chì ở dạng cầu nhờ biếntính bằng các nguyên tố Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm. Gang cầu là loạigang có độ bền cao nhất trong các loại gang do than chì ở dạng cầu tròn, bềngoài cũng có màu xám tối như gang xám. Nên khi nhìn bề ngoài không thểphân biệt hai loại gang này.Gang cầu được sử dụng để sản xuất các chi tiết chịu lực lớn và chịu tải trọngva đập, mài mòn như trục khuỷu, cam, bánh răng….Gang trắng: Hàm lượng C trong gang trắng khoảng 3 – 3,5%. Mặt gẫy mầutrắng, vì không có vẩy đen graphit; hàm lượng Si thấp. So với gang xám, thìgang trắng bền, cứng hơn nhưng giòn, khó đúc và khó gia công cắt gọt.Gang trắng dùng làm nguyên liệu cho luyện thép hoặc đúc các chi tiết chịumài mòn và không cần gia công cơ khí.Gang dẻo: là loại gang trắng được ủ trong thời gian dài (đến vài ngày) ởnhiệt độ từ 850 – 1050 0C để tạo thành một loại gang có tính dẻo cao. Đây làvật liệu có độ bền cao lại kế thừa được những tính chất tốt vốn có của gang,thậm chí có thể thay thế cho thép trong rất nhiều ứng dụng mà các loại gangkhác không có khả năng. Theo công dụng gang có thể được chia ra làm ba loại là Gang đúc, Gangluyện thép và Gang hợp kim. Theo tiêu chuẩn TCVN 2361-90: Gang đúc–Yêu cầu kỹ thuật.
  • 3. Gang luyện thép theo TCVN 2361-78 có thành phần như sau:2. Thép là gi?Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với cacbon (C) có hàmlượng C nhỏ hơn 2,14% và một số nguyên tố khác như Mn, Si, P, S...Phân loại:- Theo thành phần hóa học: thép các bon, thép hợp kim- Theo tổ chức tế vi: thép austenit, macstenxit, peclit- Theo công dụng: thép thường, thép kết cấu, thép dụng cụ, thép đặc biệt- Theo công nghệ nấu luyện: thép lò điện, thép lò thổi… Hiện nay Thép là vật liệu được sử dụng nhiều nhất trên thế giới(chiếm 80%) và vẫn chưa có vật liệu nào có thể thay thế được. Có hàngnghìn, hàng vạn các mác thép khác nhau được sử dụng hàng ngày, mọi nơitrên thế giới. Thép được dùng cho hầu hết các ngành sản xuất, công nghiệp,xây dựng, giao thông…
  • 4. 2. Quá trình sản xuất gang thép như thế nào?a) Luyện gangMuốn sản xuất gang cần phải có nguyên nhiên liệu cho sản xuất.Nguyên, nhiên liệu cơ bản cho sản xuất gang là: - Quặng sắt: Thiêu kết, vê viên - Than Cốc, antraxit, khí đốt - Chất trợ dung: CaO, MgO…- Trong tự nhiên, sắt tồn tại trong quặng chủ yếu dưới dạng oxit sắt (đồngthời với một số oxit khác như oxit Mangan, oxit silic…). Do vậy muốn sảnxuất được gang thì chúng ta cần phải thu được Sắt từ quặng của nó. Để thuđược Fe phải tiến hành phản ứng khử Oxi trong ôxit sắt (hay tiến hành quátrình hoàn nguyên)- Quá trình hoàn nguyên sắt từ các ôxit sắt được tiến hành theo các giai đoạn Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → FeO- Quá trình hoàn nguyên này được tiến hànhtrong lò cao, và các chất hoàn nguyên thườngdùng trên thực tế là CO, H2 và Cacbon rắn ( thancốc)- Sau quá trình hoàn nguyên quặng trong lò caosẽ thu được Fe ở dạng lỏng. Trong quá trình hoànnguyên này, ngoài sắt bị hoàn nguyên còn có cácnguyên tố khác cũng bị hoàn nguyên trong lò caonhư Mn, Si, P, S…Như vậy cuối cùng sẽ thu được dung dịch lỏngcủa Fe, C (%>2,14%) và các nguyên tố khác Mn,S, P, S…gọi là GANG.
  • 5. b) Luyện thépTrên thực tế, gang có tính chất cứng nhưng giòn, không có độ dẻo dai..do đóviệc sử dụng gang bị hạn chế trong những trường hợp đòi hỏi cao về kết cấu,khả năng chịu bền, chịu ăn mòn như làm nhà, chế tạo, làm cầu đường... Théplà vật liệu có thể thay thế cho gang trong những ứng dụng này.Thép được sản xuất từ gang bằng con đường oxi hóa làm giảm hàm lượng Ctừ trên 2.14% trong gang xuống nhỏ hơn 2,14% làm đồng đều thành phầnhợp kim Mn, Si. Khử bỏ các tạp chất có hại P, S, các khí O2, H2 và các ôxitphi kim. Quá trình luyện thép được tiến hành trong các thiết bị: lò điện, lòthổi, lò mactanh, lò bexemeNhư vậy nhiệm vụ của luyện thép là:- Luyện ra thép có thành phần quy định gọi la mác thép=> quá trình luyện thép phải thực hiện: Ôxi hóa Mn, Si, P, C… Khử S, tạp chất khí, ôxit phi kim…Lưu trình sản xuất thép truyền thống: Quặng → lò cao → Gang → luyện thép → đúc phôi → cánƯu điểm: Năng suất cao
  • 6. Nhược điểm: Khó khăn về nguồn nhiên liệu than cốcLưu trình sản xuất thép hiện đại (dây chuyền ngắn):Sắt thép phế + sản phẩm hoàn nguyên trực tiếp → luyện thép lò điện → đúcphôi → cánƯu điểm: Năng suất khá cao, thời gian luyện nhanhNhược điểm: Tốn điện, nguồn phế liệu ngày càng khan hiếm, khó kiểm soát chất lượngthép phế, nguy cơ tồn tại nguyên tố di truyền Cu, Pb…3. Công nghệ mới trong luyện kim - Luyện kim Phi cốc Để giải quyết vấn đề khan hiếm nguồn than mỡ dùng cho sản xuất cốc lòcao và nguồn sắt thép phế ngày một cạn kiệt thì công nghệ luyện kim phicốc là một phương án giải quyết mang tính cực kỳ hiệu quả Nguyên tắc của luyện kim phi cốc- Không dùng than cốc mà chủ yếu dựa trên cơ sở các quá trình hoàn nguyêntrực tiếp và gián tiếp bằng CO, H2 và Crắn
  • 7. - Nguồn cung cấp chất hoàn nguyên là khí thiên nhiên, than antraxit. Các nhiên liệu này được chuyển hóa thành chất hoàn nguyên thông qua các buồn đốt, hóa khí. - Quặng sắt được hoàn nguyên tạo thành gang phi cốc hoặc sắt xốp - Thực hiện quá trình đóng bánh nóng (đối với sắt xốp) để hạn chế xảy ra quá trình tái oxi hóa. Sản phẩm của luyện kim phi cốc có những đặc tính ưu việt như:- Sạch, không mang yêu tố di truyền- Tỷ trọng cao- Mức độ kim loại hóa cao là nguyên liệu tuyệt vời cho luyện thép chất lượng
  • 8. 3.1 Một số công nghệ luyện kim phi cốc(1) Công nghệ Midrex: Công nghệ Midrex® là quá trình hoàn nguyên trựctiếp quặng sắt thành sản phẩm chất lượng cao: Sắt được hoàn nguyên trựctiếp (Direct Ređuce Iron-DRI), sản phẩm này dùng cho luyện gang, luyệnthép và đúc sản phẩm. Các nhà máy công nghệ Midrex® sản xuất 2 phần 3sản lượng DRI trên thế giới.
  • 9. (2) Công nghệ Hyl-ZR Công nghệ HyL ra đời vào năm 1957 với quá trình hoàn nguyên trực tiếpquặng sắt qua 4 buồng phản ứng. Ngưòi ta đã cải tiến nhằm giảm giá thànhsản phẩm qua các công nghệ HyL I, HyL II và năm 1979 hãng HoyalataLomina của Mexico đã phát triển HyL III. Trong công nghệ này, quặng sắtđược hoàn nguyên bằng khí tự nhiên với cải tạo nhằm tăng thành phần hoànnguyên là H2 và CO, quá trình hoàn nguyên dưới áp suất 5-8 bar. Nguyênliệu vào lò là quặng sắt dưới dạng viên hăy cục. Sản phẩm của qúa trình làDRI (nóng hoặc nguội) nhưng với hàm lượng C khoảng 5%, (cao hơn sảnphẩm của công nghệ Midrex).
  • 10. (3) Công nghệ Fastmet, FastmeltCông nghệ FASMET dùng lò hoàn nguyên đáy quay (Rotary heart furnace),nguyên liệu là quặng sắt mịn với bụi thải của nhà máy luyện thép và thannghiền làm chất hoàn nguyên, sản phẩm thu được là DRI chất lượng caodùng cho luyện thép thay thép phế trong lò điện hồ quang.Phương pháp công nghệ Fasmelt chính là Phương pháp công nghệ Fasmet +Lò điện để nấu chảy sản phẩm DRI của Fasmet.
  • 11. (4) Công nghệ IT mk3ITmk3® (Ironmaking Technology Mark Three) là thế thệ mới của côngnghệ Midrex được xây dựng dựa trên cơ sở của công nghệ FASTMET (pháttriển bởi tập đoàn thép KOBE, Nhật Bản), nguyên liệu là quặng sắt mịn vêviên với than cám mịn. Lò hoàn nguyên làm việc ở nhiệt độ tới 1350OC, ởvùng hoàn nguyên cuối cùng sắt trong viên nguyên liệu đã hoàn nguyênđược tích tụ và đẩy xỉ ra ngoài.
  • 12. (5) Công nghệ CorexQuá trình nấu luyện được tiến hành ở 2 quá trình riêng biệt: Lò hoàn nguyênvà lò nấu chảy sinh khí. Nguyên liệu đầu vào của công nghệ là hỗn hợp củaquặng sắt dạng cục, viên và/ hoặc thiêu kết được đưa vào lò hoàn nguyên, ởđây sắt được kim loại hoá (giải phóng khái Ôxy với tỷ lệ tới 93% bởi khíhoàn nguyên. Sản phẩm hoàn nguyên được tháo xuống lò nấu chảy sinh khí,ở đây quá trình hoàn nguyên được tiếp tục phần còn lại và chảy lỏng (cả kimloại và xỉ đi kèm) và được tháo ra ngoài tách ra sản phẩm riêng biệt (như ragang của lò cao truyền thống).
  • 13. (6) Công nghệ FINEX Sơ lược trình tự công nghệ: Quặng sắt (sau làm giàu) và than (coal) đượcnghiền mịn. Quặng sắt mịn được hoàn nguyên bằng khí hoàn nguyên (khínày được hoá khí từ than trong lò Nấu chảy-hoá khí ở bước sau) trong mộthệ thống lò tầng sôi (fluidized bed) liên hoàn. Sản phẩm của hệ thống lò tầngsôi này được chuyển thẳng sang tiếp tục hoàn nguyên triệt để hơn và đượcnấu chảy trong lò Nấu chảy – khí hoá với than mịn.