Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015 Tác giả NGUYỄN VĂN CHINH Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Viện Khoa học Kỹ thuật vật liệu, Viện đào tạo sau đại học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Công ty cổ phần thép Việt – Ý tạo điều kiện thuận lợi, khuyến khích giúp đỡ tác giả trình học tập thực công trình nghiên cứu Tôi xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến người hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Sơn Lâm - Bộ môn Kỹ thuật Gang thép, viện Khoa học kỹ thuật vật liệu tận tình hướng dẫn, định hướng tạo điều kiện nghiên cứu tốt giúp đỡ suốt trình học tập thời gian thực luận văn tốt nghiệp Tôi nhận giúp đỡ, tạo điều kiện bạn bè đồng nghiệp, động viên, tạo điều kiện vật chất, tinh thần gia đình người thân Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu này! Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2015 Tác giả NGUYỄN VĂN CHINH Mục lục PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT THÉP Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP VIỆT – Ý I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP VIỆT – Ý: II GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL Đặc điểm lò điện hồ quang Consteel 1.2 Các lợi ích môi trường với công nghệ Consteel® Giai đoạn nóng chảy liệu: Giai đoạn oxi hóa: PHẦN II - KHÁI QUÁT VỀ XỈ BỌT TRONG LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL 17 I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XỈ VÀ XỈ BỌT TRONG LUYỆN THÉP 17 I.1 Khái niệm xỉ luyện thép 17 I.2 Khái niệm xỉ bọt luyện thép lò điện hồ quang 17 II ƯU – NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA XỈ BỌT TRONG LUYỆN THÉP Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL: 18 II.1 Ưu điểm xỉ bọt luyện thép lò điện hồ quang Consteel 18 III TÍNH CHẤT CƠ–LÝ–HÓA CỦA XỈ BỌT TỪ LUYỆN THÉP LÒ EAF……20 III.1 Thành phần hóa học xỉ bọt từ luyện thép lò EAF 20 III.2 Tính – lý xỉ bọt từ luyện thép lò EAF 21 IV ỨNG DỤNG CỦA XỈ BỌT TỪ LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG 23 IV.1 Sử dụng xỉ bọt từ luyện thép lò EAF để làm nguyên liệu phụ sản xuất vật liệu xây dựng 23 IV.2 Xỉ bọt từ luyện thép lò EAF vật liệu thân thiện với môi trường 23 IV.3 Sử dụng xỉ bọt luyện thép lò EAF làm nguyên liệu thay không ảnh hưởng đến sức khỏe người môi trường 26 PHẦN III - NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA OXI, THAN PHUN VÀ CÁC LOẠI TRỢ DUNG CHO VÀO LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL ĐỂ TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN 27 I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 I.1 Cấu trúc xỉ lỏng 27 I.2 Tính chất xỉ lỏng 36 II NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA OXI, THAN PHUN VÀ CÁC LOẠI TRỢ DUNG CHO VÀO LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL ĐỂ TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN 52 II.1 Điều kiện để tạo xỉ bọt luyện thép lò EAF 53 II.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel 54 II.3 Mối quan hệ oxi, than phun loại trợ dung cần dùng để tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel 59 i PHẦN IV - HIỆU QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL TẠI NHÀ MÁY LUYỆN PHÔI CỦA CÔNG TY THÉP VIỆT – Ý 66 I HIỆU SUẤT NẤU LUYỆN Ở LÒ EAF CONSTEEL 66 II TIÊU HAO ĐIỆN NĂNG NẤU LUYỆN LÒ EAF CONSTEEL (Kwh/TSP) 67 III TIÊU HAO THAN ĐIỆN CỰC TRONG NẤU LUYỆN (Kg/TSP) 68 IV HIỆU QUẢ CỦA CÁC CHỈ TIÊU VỀ TIÊU HAO CHÍNH 68 V KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU XỈ LÒ EAF CONSTEEL 69 VI NHẬN XÉT VỀ TỔNG KẾT CÁC KẾT QUẢ SẢN XUẤT HÀNG NĂM CỦA NHÀ MÁY LUYỆN PHÔI THÉP CÔNG TY THÉP VIỆT – Ý 72 VI.1 Các tiêu tiêu hao sản xuất: 72 VI.2 Các tiến phát triển công nghệ thiết bị sản xuất: 72 Phần V - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 Tài liệu tham khảo 75 ii LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP - NGUYỄN VĂN CHINH - Danh mục hình Hình 1 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim 12 Hình Tổ chức tế vi 21 Hình 2 Tổ chức tế vi xỉ EAF 22 Hình Sơ đồ cấu trúc tứ diện SiO4 31 Hình Phương trình phản ứng xỉ 32 Hình 3 Giản đồ trạng thái xỉ hệ SiO2 – MnO – Al2O3 37 Hình Giản đồ trạng thái xỉ hệ MgO – Al2O3 – SiO2 37 Hình a) Giản đồ trạng thái xỉ hệ CaO – MgO – SiO2 ; b) Giản đồ trạng thái xỉ hệ CaO – MgO – SiO2; c) Giản đồ trạng thái xỉ hệ CaO – MgO – SiO2; d) Giản đồ trạng thái xỉ hệ CaO – MgO – SiO2; đ) Giản đồ trạng thái xỉ hệ CaO – MgO – SiO2 38 Hình Giản đồ trạng thái xỉ hệ CaO – MgO – SiO2 39 Hình Độ sệt xỉ hệ CaO–Al2O3–SiO2 có 100% MnO nhiệt độ 1400oC (poa) 41 Hình Độ sệt xỉ hệ CaO – Al2O3 – SiO2 (poa) 41 Hình Nhiệt độ chảy độ sệt xỉ hệ CaO - MgO - SiO2 - Al2O3 42 Hình 10 Độ sệt xỉ hệ CaO - FeO - SiO2 42 Hình 11 Độ dẫn điện xỉ hệ Al2O3 – MgO – SiO2 nhiệt độ khác ( 1.cm-1) 44 Hình 12 Sơ đồ biểu thị lực hấp dẫn bên bề mặt vật chất 45 Hình 13 Sơ đồ biểu thị sức căng biên giới xỉ kim loại lỏng 46 Hình 14 Ảnh hưởng cấu tử lên sức căng biên giới xỉ gang lỏng 1500OC 47 Hình 15 Sức căng bề mặt xỉ hệ CaO - CaF2- Al2O3 49 Hình 16 Sức căng mặt xỉ hệ CaO - Al2O3- SiO2 (J/m2) 49 Hình 17 Mối liên hệ nồng độ oxi trì xỉ bọt 62 Hình 18 Mối liên hệ nồng độ than phun trì xỉ bọt 62 Hình 19 Mối liên hệ nồng độ than cục trì xỉ bọt 63 Hình 20 Mối liên hệ nồng độ vôi trì xỉ bọt 63 Hình 21 Mối liên hệ nồng độ dolomite trì xỉ bọt 63 Hình 22 Mối quan hệ thành phần trì xỉ bọt 64 iii Danh mục bảng Bảng Thành phần hóa học xỉ bọt từ luyện thép lò EAF (đơn vị tính %) 20 Bảng 2 So sánh tính chất vật lý xỉ bọt từ lò EAF với đá vôi tự nhiên 22 Bảng Tính chất, ứng dụng xỉ bọt luyện thép lò EAF Consteel 23 Bảng Kết nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng xỉ bọt lò EAF dạng thô 24 Bảng Kết phân tích thành phần nguy hại xỉ thép (tháng 6/2012) 25 Bảng Một số phương pháp tính độ kiềm theo thuyết phân tử 27 Bảng Đặc điểm số oxit ion 33 Bảng 3 Tỉ trọng số oxit (g/cm3) sau: 51 Bảng Tỉ trọng xỉ hệ FeO - Fe2O3 - SiO2 1295 - 13200C 52 Bảng Tiêu chuẩn oxi khí cung cấp cho súng thổi oxi vào lò 54 Bảng Tiêu chuẩn chất lượng loại than đầu vào 54 Bảng Tiêu chuẩn chất lượng vôi cục đầu vào 54 Bảng Tiêu chuẩn chất lượng Dolomite đầu vào 54 Bảng Thành phần hóa học xỉ để tạo xỉ bọt 54 Bảng 10 Thành phần hóa học tiêu chuẩn xỉ bọt lò EAF Consteel 61 Bảng Thống kê hiệu suất nấu luyện lò EAF Consteel nhà máy phôi thép Việt–Ý 66 Bảng Thống kê tiêu hao điện lò EAF nhà máy phôi thép Việt–Ý 67 Bảng Thống kê tiêu hao than điện cực lò EAF nhà máy phôi thép Việt–Ý 68 Bảng 4 Tổng hợp kết sản xuất nhà máy phôi (2010÷2014) 69 iv LỜI MỞ ĐẦU Trên trái đất nay, dân số ngày tăng lên, nguồn tài nguyên lượng phục vụ cho nhu cầu sống người ngày cạn kiệt khan hiếm, môi trường sống người ngày ô nhiễm Vì vậy, vấn đề đặt cho tất trình sản xuất sinh hoạt (đặc biệt sản xuất công nghiệp) phải sử dụng tài nguyên lượng cho hiệu quả, tiết kiệm nhất, đồng thời phải bảo vệ môi trường sống người Cho nên, sản xuất công nghiệp nay, phải tạo vòng tròn khép kín (chất thải ngành nguyên liệu ngành khác) Trong trình sản xuất ngành luyện kim nói chung luyện thép nói riêng, hàng năm thải môi trường sống người lượng lớn chất thải rắn nguy hại, có xỉ luyện thép lò điện Trong khi, Việt Nam nay, chủ yếu sản xuất thép lò điện Tuy nhiên, trình luyện thép lò điện mà tạo trì xỉ lò dạng bọt trình nấu luyện giải vấn đề nêu Do đó, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu mối quan hệ oxi, than phun loại chất trợ dung cho vào lò để tạo trì xỉ bọt suốt trình nấu luyện lò điện hồ quang Consteel” làm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT THÉP Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP VIỆT – Ý I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN THÉP VIỆT – Ý: - Công ty cổ phần thép Việt – Ý - Địa chỉ: KCN Phố Nối A, xã Giai Phạm, huyện Yên Mỹ, tỉnh Hưng Yên - Tên giao dịch quốc tế: Vietnam – Italy steel joint stock company - Tên viết tắt: VIS Ngày 01/01/2000 Tổng giám đốc Tổng Công Ty Sông Đà có định số 19/TCT-VPTH thành lập nhà máy thép Việt–Ý Nhà máy thép Việt–Ý đầu tư dây truyền thiết bị cán thép đồng tập đoàn hàng đầu giới công nghệ sản xuất thép Danieli–Italy cung cấp Với dây truyền công nghệ đại công suất 250.000 tấn/năm Sản phẩm thép xây dựng có chất lượng cao đa dạng chủng loại: thép cuộn ϕ6; ϕ8 thép D10÷D40 phù hợp với tiêu chuẩn sản xuất công nghệ JIS (Nhật bản), TCVN (Việt Nam), ASTM (Hợp chủng quốc Hoa kỳ), BS (Anh Quốc) Nhà máy thức vào sản xuất thương mại từ tháng 03/2002, thực cổ phần hóa DN Nhà nước, ngày 26/3/2003 Bộ trưởng xây dựng có định số 1744/QĐ-BXD phê duyệt phương án cổ phần hóa Nhà máy thép Việt – Ý Ngày 26/03/2003 Bộ trưởng xây dựng có định số 1748/QĐ – BXD việc chuyển nhà máy thép Việt – Ý thành Công ty cổ phần thép Việt – Ý Với tên giao dịch quốc tế “Vietnam – Italy steel joint – stock company”, tên viết tắt “VIS” Kể từ thành lập Công ty không ngừng phát triển mở rộng Cụ thể Công ty có văn phòng đại diện Hà Nội, Chi nhánh Tây Bắc tỉnh Sơn La, Chi nhánh miền trung Thành Phố Đà Nẵng Chi nhánh miền Nam thành phố Hồ Chí Minh Đặc biệt tháng năm 2006 Đại hội đồng cổ đông thường niên Công ty CP thép Việt – Ý thông qua định đầu tư nhà máy luyện phôi thép với công suất 450.000 tấn/năm Hải Phòng Hội Đồng Quản Trị Đây nhà máy luyện thép lớn Miền Bắc nước ta với công nghệ luyện thép lò điện hồ quang Consteel đại bậc giới (đây nhà máy thứ 23 giới sử dụng công nghệ lò điện hồ quang Consteel) đến tháng 12/2009 nhà máy sản xuất phôi Thép Việt – Ý Hải Phòng thức vào sản xuất thương mại Tính đến nay, Công ty CP Thép Việt – Ý có khoảng 1000 cán công nhân viên, chủ yếu lực lượng lao động trẻ đào tạo bản, có khả tiếp thu công nghệ mới, có tính kỷ luật cao đội ngũ lãnh đạo có khả kiến thức quản lý, am hiểu khoa học kỹ thuật công nghệ II GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL: Đặc điểm lò điện hồ quang Consteel: 1.1 Chi phí vận hành với lò điện hồ quang Consteel®: Consteel® sản xuất thép lỏng sản lượng cao, chu trình mẻ luyện ngắn hiệu chỉnh chi phí tiêu hao điện thấp Consteel® vận hành chế độ nấu luyện liên tục, tia hồ quang điện ổn định đánh trực tiếp vào bể thép lỏng thép phế nạp vào lò làm chảy lỏng bể thép lỏng Thép lỏng chùm tia hồ quang bao phủ lớp xỉ bọt Do đó, đạt hiệu cao cho việc truyền nhiệt từ tia hồ quang vào thép lỏng, giảm lượng tiêu hao lớp bảo ôn giảm phụ tải nhiệt lên panel làm mát nước quanh thân lò nắp lò  Công suất trạm biến áp lò EAF: Với công nghệ lò điện hồ quang Consteel®, quy trình luyện thực liên tục công suất máy biến áp sử dụng hiệu hơn, không tốn lượng làm chảy phế liệu nguội không tốn thời gian cho việc nạp liệu giỏ Do đó, yêu cầu công suất máy biến áp lò không cần cao loại lò điện hồ quang có công suất cao siêu cao Điều có nghĩa giảm chi phí đầu tư cho trạm biến áp, trạm nguồn hệ thống SVC  Tiêu hao lượng điện: Luyện thép công nghệ lò điện hồ quang Consteel®, yêu cầu công suất máy biến áp lò nhỏ so với loại lò điện hồ quang có công suất cao siêu cao, suất lò cao, thời gian nấu luyện mẻ nấu ngắn Vì vậy, việc sử dụng lò điện hồ quang Consteel® đem lại hiệu cao việc tiết kiệm điện năng, nên tiêu hao lượng điện giảm nhiều so với loại lò điện hồ quang khác  Tiêu hao than điện cực: Khi luyện thép lò điện hồ quang Consteel® tiêu hao than điện cực giảm nhiều so với lò điện hồ quang thông thường vì: - Than điện cực phải sử dụng dòng điện thấp để phóng hồ quang - Than điện cực gần không bị gãy hồ quang đánh trực tiếp vào bể thép lỏng đánh vào liệu rắn, đồng thời liệu nạp vào lò liên tục - Giảm khí lò EAF, giới hạn việc tiếp xúc điện cực nóng với không khí (như áp dụng kiểu lò điện hồ quang truyền thống)  Tiêu hao phế liệu (lượng thép lỏng sản sinh): Sử dụng công nghệ luyện thép lò điện Consteel® lượng thép lỏng sản sinh từ phế liệu tăng lên 1,5% so với loại lò điện hồ quang khác Nguyên nhân giảm hàm lượng FeO xỉ lò Luyện thép công nghệ lò điện hồ quang Consteel®, lò chế độ tinh luyện với hàm lượng carbon xác Chuyển đổi mạnh liên tục kim loại xỉ giữ ổn định hàm lượng FeO thấp cận kề trạng thái thăng với carbon lò Vận hành lò điện hồ quang truyền thống vận hành lò bằng, thép lỏng lò chế độ tinh luyện cuối chu trình luyện khoảng (10÷15) phút, không cho phép có đủ thời gian để giảm hàm lượng FeO xỉ lò  Giảm phát sinh bụi lò: Nhờ vận hành lò mức thép lỏng ổn định (không phải nấu chảy liệu nguội từ việc nạp liệu thùng hay giỏ liệu đổ xuống cắt liệu phun oxi) phần lớn bụi lò kết hợp với liệu trình sấy liệu tốc độ khí lò thấp Bụi tái sinh sau quay trở lại để nấu luyện lò  Giảm thiểu nhiễu điện: Luyện thép lò điện hồ quang Consteel® tránh tình ngắn mạch điện làm ổn định tia hồ quang Nhờ đó, đỉnh trở kháng nhiễu mạng điện giảm thiểu, không yêu cầu tốn cho cụm bù VAR (SVC), mạng điện yếu 1.2 Các lợi ích môi trường với công nghệ Consteel®: Môi trường làm việc việc nắp lò đóng băng tải liên tục cấp liệu có áp suất âm lò suốt qúa trình luyện Bụi khí lò sinh nạp liệu từ thùng liệu loại bỏ Việc nấu chảy thực Để nghiên cứu phương pháp tạo trì xỉ bọt tìm mối quan hệ oxi, than phun loại trợ dung để tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel, tác giả phải nghiên cứu dây chuyền sản xuất thực tế luyện thép lò EAF Consteel Công ty Cổ phần Thép Việt – Ý Trải qua thời gian dài vừa nghiên cứu thử nghiệm dây chuyền sản xuất thực tế nhà máy (gần hai năm nghiên cứu bốn tháng thử nghiệm) Tác giả cộng nhà máy thành công việc tìm mối quan hệ nhân tố khảo sát mối quan hệ kết hợp chúng để tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel Sau đây, tác giả xin giới thiệu kết 11 lần thử nghiệm lân cận với giá trị tối ưu thể dạng đồ thị sau: a) Mối quan hệ oxi: Giá trị quy ước 100 90 80 Lượng tiêu hao oxi (m3/tsp) 70 60 Khả tạo & trì xỉ bọt lò EAF Consteel % 50 40 30 Các tiêu kinh tế kỹ thuật lò EAF Consteel % 20 10 Ký hiệu mẻ 10 11 Hình 17 Mối liên hệ nồng độ oxi trì xỉ bọt b) Mối quan hệ than phun (than cám 3A): 100 90 Giá trị quy ước 80 70 Lượng tiêu hao than phun (than 3A) Kg/TSP 60 Khả tạo & trì xỉ bọt lò EAF Consteel % 50 40 Các tiêu kinh tế kỹ thuật lò EAF Consteel % 30 20 10 Ký hiệu mẻ 10 11 Hình 18 Mối liên hệ nồng độ than phun trì xỉ bọt 62 c) Mối quan hệ than cục (than 3B): 100 90 Giá trị quy ước 80 Lượng tiêu hao than cục (than 3B) Kg/TSP 70 60 Khả tạo & trì xỉ bọt lò EAF Consteel % 50 40 Các tiêu kinh tế kỹ thuật lò EAF Consteel % 30 20 10 10 11 Ký hiệu mẻ Hình 19 Mối liên hệ nồng độ than cục trì xỉ bọt d) Mối quan hệ vôi luyện kim: 100 90 Giá trị quy ước 80 Lượng tiêu hao vôi luyện kim Kg/TSP 70 60 Khả tạo & trì xỉ bọt lò EAF Consteel % 50 40 Các tiêu kinh tế kỹ thuật lò EAF Consteel % 30 20 10 10 11 Ký hiệu mẻ Hình 20 Mối liên hệ nồng độ vôi trì xỉ bọt e) Mối quan hệ Dolomite luyện kim: 100 90 Giá trị quy ước 80 Lượng tiêu hao Dolomite luyện kim Kg/TSP 70 60 Khả tạo & trì xỉ bọt lò EAF Consteel % 50 40 Các tiêu kinh tế kỹ thuật lò EAF Consteel % 30 20 10 Ký hiệu mẻ 10 11 Hình 21 Mối liên hệ nồng độ dolomite trì xỉ bọt 63 f) Tổng hợp mối quan hệ oxi, than phun loại trợ dung để tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel tiêu kinh tế kỹ thuật: 100 Giá trị quy ước 90 80 Lượng tiêu hao oxi (m3/tsp) 70 Lượng tiêu hao than phun (than 3A) Kg/TSP 60 Lượng tiêu hao than cục (than 3B) Kg/TSP 50 Lượng tiêu hao vôi luyện kim Kg/TSP 40 Lượng tiêu hao Dolomite luyện kim Kg/TSP 30 Khả tạo & trì xỉ bọt lò EAF Consteel % 20 Các tiêu kinh tế kỹ thuật lò EAF Consteel % 10 10 11 Ký hiệu mẻ Hình 22 Mối quan hệ thành phần trì xỉ bọt II.3.3 Lượng oxi, than phun loại trợ dung cần dùng để tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel: Căn vào điều kiện tạo xỉ bọt, phương trình phản ứng hóa học xảy giai đoạn tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel, khối lượng riêng chất công thức tính toán kết hợp với nghiên cứu, thử nghiệm thực tế sản xuất nhà máy phôi thép Việt – Ý Giá trị tối ưu lượng oxi, than phun loại trợ dung cần dùng để tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel nấu luyện tiêu kinh tế kỹ thuật tính cho 01 (một) sản phẩm phôi thép là:  Voxi = (38,0÷42,0) Nm3/TSP  Mthan cám 3A = (28,0÷30,0) kg/TSP  Mthan cục 3B = (5,0÷8,0) kg/TSP  mvôi = (40,0÷45,0) kg/TSP 64  mDolomite = (13,0÷15,0) kg/TSP 65 PHẦN IV - HIỆU QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT Ở LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL TẠI NHÀ MÁY LUYỆN PHÔI CỦA CÔNG TY THÉP VIỆT – Ý Nhờ áp dụng thành công nghiên cứu phương pháp tạo trì xỉ bọt tìm mối quan hệ oxi, than phun loại trợ dung để tạo – trì xỉ bọt lò EAF Consteel vào sản xuất thực tế mà hiệu sản xuất nhà máy phôi thép Công ty Cổ phần Thép Việt – Ý thu kết đáng khích lệ, chí vượt mục tiêu đề Công ty Cổ phần Thép Việt – Ý trở thành nhà máy luyện phôi có chất lượng sản phẩm, tiêu tiêu hao sản xuất thấp nước tiệm cận với định mức tiêu hao tiên tiến luyện phôi thép nói riêng ngành sản xuất thép nói chung giới Các kết thể số điểm sau: I HIỆU SUẤT NẤU LUYỆN Ở LÒ EAF CONSTEEL: Hiệu suất nấu luyện luyện thép lò điện thể thời gian mẻ nấu, tải trọng mẻ nấu sản lượng phôi thép sản xuất giờ, ngày hay tháng Ở nhà máy luyện phôi thép Công ty Thép Việt – Ý, ứng dụng thành công mối quan hệ lượng sử dụng oxi, than phun loại trợ dung để có phương pháp tạo trì xỉ bọt trình nấu luyện lò EAF Consteel hiệu suất nấu luyện lò tăng lên cách nhanh chóng vượt hiệu suất so với thiết kế kỹ thuật công nghệ dây chuyền nhà máy Số liệu hiệu tăng hiệu suất nấu luyện lò EAF Consteel nhà máy thể bảng 4-1 Bảng Thống kê hiệu suất nấu luyện lò EAF Consteel nhà máy phôi thép Việt–Ý Hạng mục Thời gian mẻ nấu Tải trọng mẻ Số mẻ ngày Phút/mẻ TSP/mẻ Mẻ Thông số thiết kế kỹ thuật công nghệ dây chuyền 57÷60 60÷65 23÷24 Tháng 12/2009 ≈ 120 ≈ 60 ≈9 Năm 66 Ghi Liệu nạp vào lò 100% Consteel Giai đoạn chảy thử, Hạng mục Thời gian mẻ nấu Tải trọng mẻ Số mẻ ngày Phút/mẻ TSP/mẻ Mẻ Tháng (1÷6)/2010 ≈ 100 60÷62 ≈ 12 Tháng (7÷12)/2010 (85÷90) 60÷64 ≈ 15 Tháng (1÷10)/2011 (85÷90) 60÷64 16÷18 Tháng (11÷12)/2011 (60÷62) 65÷68 20÷21 Năm 2012 (60÷62) 68÷70 20÷21 Tháng (1÷4)/2013 (58÷60) 70÷72 21÷22 Tháng (5÷9)/2013 (52÷55) 75÷78 22÷23 Tháng (10÷12)/2013 (50÷53) 77÷78 23÷24 Tháng (1÷9)/2014 (50÷52) 78÷80 23÷24 Tháng (10÷12)/2014 (50÷52) 80÷82 23÷24 Năm Ghi chưa tạo trì xỉ bọt Chưa tạo trì xỉ bọt mẻ nấu lò EAF Đã tạo trì xỉ bọt mẻ nấu lò EAF chưa hiệu chỉnh lại công suất máy biến áp lò, mẻ nạp 01 giỏ liệu Đã tạo trì xỉ bọt mẻ nấu lò EAF hiệu chỉnh lại công suất máy biến áp lò, mẻ nạp 01 giỏ liệu Nguồn: Báo cáo thống kê sản xuất thực tế nhà máy phôi thép Việt – Ý II TIÊU HAO ĐIỆN NĂNG NẤU LUYỆN LÒ EAF CONSTEEL (Kwh/TSP) Một thông số thể rõ nét hiệu việc tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel tiêu hao điện tính cho sản phẩm phôi thép trình nấu luyện lò Theo thống kê sản xuất nhà máy phôi Thép Việt – Ý khác biệt tiêu hao điện nấu luyện chưa tạo – trì xỉ bọt thể bảng 4-2 Bảng Thống kê tiêu hao điện lò EAF nhà máy phôi thép Việt–Ý Năm Tháng 12/2009 Tiêu hao điện lò EAF (Kwh/TSP) Ghi > 580 Giai đoạn chảy thử, chưa tạo trì xỉ bọt trình nấu luyện, không nạp liệu giỏ Tháng (1÷6)/2010 (520÷550) Tháng (7÷12)/2010 (470÷500) Tháng (1÷10)/2011 (460÷500) Chưa tạo trì xỉ bọt trình nấu luyện, không nạp liệu giỏ Tháng (11÷12)/2011 (370÷410) Đã tạo trì xỉ bọt 67 Năm Tiêu hao điện lò EAF (Kwh/TSP) Năm 2012 (352÷364) Tháng (1÷4)/2013 (349÷357) Tháng (5÷9)/2013 (342÷354) Tháng (10÷12)/2013 (335÷340) Tháng (1÷9)/2014 (335÷338) Tháng (10÷12)/2014 (334÷336) Ghi trình nấu luyện chưa hiệu chỉnh lại công suất máy biến áp lò, mẻ nạp 01 giỏ liệu Đã tạo trì xỉ bọt trình nấu luyện hiệu chỉnh lại công suất máy biến áp lò, mẻ nấu nạp 01 giỏ liệu Nguồn: Báo cáo thống kê sản xuất thực tế nhà máy phôi thép Việt – Ý III TIÊU HAO THAN ĐIỆN CỰC TRONG NẤU LUYỆN (Kg/TSP): Tiêu hao than điện cực trình nấu luyện thông số thể rõ nét hiệu việc tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel Ở nhà máy phôi Thép Việt – Ý khác biệt thể bảng 4-3 Bảng Thống kê tiêu hao than điện cực lò EAF nhà máy phôi thép Việt–Ý Năm Tiêu hao than điện cực lò EAF (kg/TSP) Ghi Tháng (1÷6)/2010 > 3,0 Chưa tạo xỉ bọt Tháng (7÷12)/2010 (2,8÷3,2) Tháng (1÷10)/2011 (2,7÷3,0) Tháng (11÷12)/2011 (1,8÷1,9) Năm 2012 1,72 Tháng (1÷4)/2013 (1,5÷1,7) Tháng (5÷9)/2013 (1,4÷1,5) Tháng (10÷12)/2013 (1,17÷1,25) Tháng (1÷9)/2014 (1,2÷1,22) Tháng (10÷12)/2014 (1,17÷1,21) Chưa tạo trì xỉ bọt mẻ nấu lò EAF Đã tạo trì xỉ bọt mẻ nấu lò EAF chưa hiệu chỉnh lại công suất máy biến áp lò Đã tạo trì xỉ bọt mẻ nấu lò EAF hiệu chỉnh lại công suất máy biến áp lò Nguồn: Báo cáo thống kê sản xuất thực tế nhà máy phôi thép Việt – Ý IV HIỆU QUẢ CỦA CÁC CHỈ TIÊU VỀ TIÊU HAO CHÍNH: Nhờ áp dụng thành công nghiên cứu phương pháp tạo trì xỉ bọt mối quan hệ oxi, than phun loại trợ dung để tạo – trì xỉ bọt lò EAF Consteel vào sản xuất thực tế mà hiệu số tiêu tiêu hao sản xuất phôi nhà máy phôi thép Công ty Thép Việt – Ý năm vừa qua đạt trình bày bảng 4-4 68 Bảng 4 Tổng hợp kết sản xuất nhà máy phôi (2010÷2014) Các tiêu Đơn vị Năm sản xuất 2010 2011 2012 2013 2014 9T/2015 Tấn ≈ 195000 ≈ 276000 ≈ 217000 ≈ 253000 ≈ 262000 ≈ 190000 Kg/TSP 1230 1124 1116 1089 1096 1092 Tiêu hao điện lò EAF Kwh/TSP > 500 ≈ 490 ≈ 380÷385 ≈ 345 ≈ 335 ≈ 338 Tiêu hao điện lò LF Kwh/TSP ≈ 75 ≈ 64 ≈ 58 ≈ 55 ≈ 50 ≈ 52 Tiêu hao điện cực ϕ550 Kg/TSP ≈ 3,12 ≈ 2,76 1,72 1,36 1,20 ≈ 1,10 Tiêu hao điện cực ϕ400 Kg/TSP ≈ 0,91 ≈ 0,75 0,64 0,58 0,50 ≈ 0,52 Loại 99% 100% 100% 100% 100% 100% sản xuất đạt Sản lượng phôi Tiêu hao kim loại Chất lượng phôi Nguồn: Báo cáo thống kê sản xuất thực tế nhà máy phôi thép Việt – Ý V KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU XỈ LÒ EAF CONSTEEL: Kết phân tích thành phần hóa học mẫu xỉ lò EAF Consteel chứng thể hiệu việc tạo trì xỉ bọt trình nấu luyện mẻ nấu lò Sự khác biệt thành phần hóa học %(FeO), độ kiềm đơn (B = %CaO/%SiO2) xỉ xỉ bọt (của trước sau tạo xỉ bọt lò) có chênh lệch lớn Sự khác biệt thể phiếu báo kết phân tích xỉ hàng ngày đây: 69 Ghi Phiếu báo kết phân tích xỉ thời điểm chưa tạo xỉ bọt: CHI NHÁNH CÔNG TY CP THÉP VIỆT – Ý TẠI HẢI PHÒNG BAN CÔNG NGHỆ CHẤT LƯỢNG KCN Đông Nam Cầu Kiền- Thuỷ Nguyên – Hải Phòng Tel: 0313.868.677 Email: congnghechatluong@gmail.com PHIẾU BÁO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH XỈ Stt Mẻ Lò 2046 EAF Ca SX B Ngày sản xuất 10/11/2010 2049 EAF B 10/11/2010 2052 EAF C 10/11/2010 2055 EAF C 10/11/2010 2580 EAF A 10/11/2010 2061 EAF A 10/11/2010 Trung bình mẫu EAF ngày 10/11 Trung bình mẫu EAF tháng 11/2010 Thành phần hóa học (%) CaO MgO SiO2 FeO 28.34 6.50 17.85 28.12 27.15 26.78 27.48 30.26 29.36 28.23 28.87 6.63 6.87 6.21 6.51 6.65 6.56 6.86 18.72 19.03 18.58 19.18 17.23 18.43 18.51 27.23 29.37 31.64 30.05 28.29 29.11 29.42 Hải Phòng, ngày 11 tháng 11 năm 2010 Phòng PTHL Người phân tích Lại Văn Thuấn Hương + Hải Phiếu báo kết có giá trị mẫu thử Không trích kết đồng ý phòng phân tích 70 Phiếu báo kết phân tích xỉ thời điểm tạo xỉ bọt: CHI NHÁNH CÔNG TY CP THÉP VIỆT – Ý TẠI HẢI PHÒNG BAN CÔNG NGHỆ CHẤT LƯỢNG KCN Đông Nam Cầu Kiền- Thuỷ Nguyên – Hải Phòng Tel: 0313.868.677 Email: congnghechatluong@gmail.com PHIẾU BÁO KẾT QUẢ PHÂN TÍCH XỈ Stt Mẻ Lò 2819 EAF Ca SX B Ngày sản xuất 11/11/2014 2822 EAF B 11/11/2014 2825 EAF C 11/11/2014 10 2828 EAF C 11/11/2014 11 2830 EAF A 11/11/2014 12 2833 EAF A 11/11/2014 Trung bình mẫu EAF ngày 11/11 Trung bình mẫu EAF tháng 11/2014 Thành phần hóa học (%) CaO MgO SiO2 FeO 37.37 6.30 14.03 14.10 37.11 33.75 37.28 32.26 37.30 35.85 35.64 6.67 6.57 6.61 6.41 7.01 6.60 6.86 13.42 12.43 13.38 14.08 15.13 13.74 14.01 15.22 15.33 15.63 14.35 13.89 14.75 15.42 Hải Phòng, ngày 12 tháng 11 năm 2014 Phòng PTHL Người phân tích Lại Văn Thuấn Hương + Hải Phiếu báo kết có giá trị mẫu thử Không trích kết đồng ý phòng phân tích 71 VI NHẬN XÉT VỀ TỔNG KẾT CÁC KẾT QUẢ SẢN XUẤT HÀNG NĂM CỦA NHÀ MÁY LUYỆN PHÔI THÉP CÔNG TY THÉP VIỆT – Ý: VI.1 Các tiêu tiêu hao sản xuất: Nhìn vào bảng thống kê thấy rằng: - Các tiêu tiêu hao bắt đầu giảm xuống rõ rệt từ tháng 11/2011, thời điểm mà CBCNV phụ trách mảng công nghệ nấu luyện nghiên cứu ứng dụng thành công phương pháp tạo xỉ bọt lò EAF Consteel Hơn nữa, theo bảng thống kê thấy tiêu tiêu hao sản xuất nhà máy phôi Thép Việt – Ý ngày giảm dần theo thời gian Đặc biệt số tiêu tiêu hao điện tiêu hao than điện cực lò EAF Consteel tiệm cận với tiêu tiên tiến sản xuất thép giới - Kết sản xuất hàng năm nhà máy phôi Thép Việt – Ý nêu khẳng định hiệu việc tạo trì xỉ bọt suốt trình nấu luyện mẻ nấu công nghệ luyện thép lò EAF Consteel quan trọng hiệu Vì vậy, trình công nghệ sản xuất thép lò EAF Consteel mà không tạo trì xỉ bọt trình mẻ nấu hiệu công nghệ Consteel khác biệt so với lò điện hồ quang siêu công suất VI.2 Các tiến phát triển công nghệ thiết bị sản xuất: - Mỗi dấu mốc thay đổi tiêu tiêu hao theo hướng tích cực dấu mốc nghiên cứu đưa vào ứng dụng sản xuất thực tế công nghệ cải tiến sửa chữa thiết bị Điều chứng tỏ đội ngũ CBCVN phụ trách mảng kỹ thuật công nghệ thiết bị nhà máy luôn nghiên cứu tiến kỹ thuật công nghệ thiết bị để ứng dụng vào thục tế sản xuất nhà máy kết đạt thể đội ngũ CBCNV phụ trách mảng kỹ thuât công nghệ thiết bị nhà máy ngày tiến trưởng thành - Việc cải tiến thiết bị công nghệ thực song hành với hiệu đạt trình sản xuất cao, ngày với tiến khoa học công nghệ ngành sản xuất, yếu tố kỹ thuật công nghệ tích hợp vào thiết bị tự động nhiều làm thủ công 72 chân tay (chủ yếu dựa vào sức người) trước Vì vậy, cải tiến công nghệ cần phải đôi với cải tiến thiết bị 73 Phần V - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN - Đã tiến hành nghiên cứu trình công nghệ phương pháp tạo xỉ bọt lò điện hồ quang Consteel - Giá trị tối ưu lượng oxi, than phun loại trợ dung cần dùng để tạo trì xỉ bọt lò EAF Consteel nấu luyện tiêu kinh tế kỹ thuật tính cho 01 sản phẩm phôi thép là: Voxi = (38.0÷42.0) Nm3/TSP Mthan cám 3A = (28.0÷30.0) kg/TSP Mthan cục 3B = (5.0÷8.0) kg/TSP mvôi = (40.0÷45.0) kg/TSP mDolomite = (13.0÷15.0) kg/TSP - Đã ứng dụng thử nghiệm thành công công nghệ tạo trì xỉ bọt trình nấu luyện lò điện hồ quang Consteel nhà máy phôi Thép Việt – Ý mang lại hiệu cao, sau:  Khi áp dụng thành công công nghệ tạo trì xỉ bọt trình nấu luyện lò điện hồ quang Consteel nhà máy phôi thép Công ty Thép Việt – Ý biến nhà máy có số tiêu hao sản xuất mức cao thành nhà máy có tiêu tiêu hao thấp nước tiệm cận với tiêu tiên tiến giới  Nhà máy phôi thép Công ty Thép Việt – Ý từ nhà máy bình thường trở thành nới mà nhà làm luyện kim nước mong muốn đến thăm quan học hỏi kinh nghiệm công nghệ tạo xỉ bọt lò EAF Consteel II KIẾN NGHỊ Tiếp tục hoàn thiện qui trình phổ biến công nghệ tạo xỉ bọt công nghệ luyện thép lò điện siêu công suất Xác nhận công nghệ tạo xỉ bọt giải pháp trình luyện thép lò EAF nhằm: o Tiết kiệm lượng 74 o Sản xuất o Tiết kiệm chi phí sản xuất 75 Tài liệu tham khảo Lê Công Dưỡng, Vật Liệu Học - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1996 Bùi Anh Hòa, Nguyễn Sơn Lâm, “Luyện thép hợp kim thép đặc biệt”, NXB KHKT 2010 Bùi Văn Mưu (chủ biên), Nguyễn Văn Hiển, Trương Ngọc Thân Lý thuyết trình luyện kim – Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2006 Trần Văn Dy Thép hợp kim, hợp kim quy trình công nghệ sản xuất - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2008 Nghiêm Hùng Giáo trình vật liệu học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – 1997 PGS.TS Ngô Trí Phúc, GS.TS Trần Văn Địch Sổ tay sử dụng thép giới Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2003 Báo cáo tổng kết kỹ thuật hàng tháng; Công ty Thép Việt – Ý, 2014 Vander Voort GF Metallography: Principles and practice New York: McGraw-Hill, 1984 The Making Shaping and Treating of Steel, “Steelmaking and Refining volume”, the AISE Steel Foundation, Pittsburgh, PA, 1998 76 ... lỏng 27 I.2 Tính chất xỉ lỏng 36 II NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA OXI, THAN PHUN VÀ CÁC LOẠI TRỢ DUNG CHO VÀO LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL ĐỂ TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT TRONG QUÁ... sức khỏe người môi trường 26 PHẦN III - NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA OXI, THAN PHUN VÀ CÁC LOẠI TRỢ DUNG CHO VÀO LÒ ĐIỆN HỒ QUANG CONSTEEL ĐỂ TẠO VÀ DUY TRÌ XỈ BỌT TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN... tài: Nghiên cứu mối quan hệ oxi, than phun loại chất trợ dung cho vào lò để tạo trì xỉ bọt suốt trình nấu luyện lò điện hồ quang Consteel” làm luận văn tốt nghiệp thạc sĩ PHẦN I - TỔNG QUAN VỀ