1. فرن القوس الكهربائي (EAF)
وظيفة
معدات الصهر الأساسية لصهر الفولاذ المقاوم للصدأ، والتي تقوم بإذابة الفولاذ الخردة والسبائك الحديدية (مثل الفيروكروم والفيرونيكل) والمواد الخام الأخرى إلى الفولاذ المنصهر، وتقوم بضبط التركيبة بشكل مبدئي (مثل محتوى الكروم والنيكل).
الهيكل ومبدأ العمل
نظام القطب الكهربائي: يتم تغذية 3 أقطاب جرافيت بتيار الجهد العالي لتوليد قوس (درجة الحرارة يمكن أن تصل إلى أكثر من 3000 درجة مئوية)، والذي يسخن مباشرة المواد الخام في الفرن.
جسم الفرن: بطانة حرارية (طوب كربون المغنيسيا أو طوب الألومينا)، والتي يمكن إمالتها لتصريف الفولاذ.
النظام المساعد
مسدس رش الأكسجين: يساعد على إذابة وأكسدة الشوائب (مثل الفوسفور والسيليكون).
نظام إزالة الغبار: يعالج الدخان الناتج عن الصهر (بما في ذلك جزيئات المعادن الثقيلة)
ملامح صهر الفولاذ المقاوم للصدأ
المواد الخام: يجب استخدام الفولاذ الخردة منخفض الكربون أو الحديد المختزل المباشر (DRI) لتجنب الشوائب (مثل النحاس والقصدير) التي تؤثر على مقاومة التآكل.
إضافة السبائك: أضف الفيروكروم والفيرونيكل وما إلى ذلك في المرحلة اللاحقة من الصهر لضمان تكوين موحد.
المعلمات النموذجية
القدرة: 50 ~ 150 طن / فرن
وقت الصهر: 60 ~ 90 دقيقة
استهلاك الطاقة: 350~500 كيلووات ساعة/طن من الفولاذ
2. فرن AOD (فرن إزالة الكربنة بالأرجون والأكسجين)
وظيفة
المعدات الأساسية لتكرير الفولاذ المقاوم للصدأ، عن طريق نفخ غاز الأرجون والأكسجين المختلط، يمكنها تحقيق إزالة الكربنة العميقة والحفاظ على الكروم (تجنب فقدان أكسدة الكروم)، والتحكم بدقة في التركيب ودرجة الحرارة.
الهيكل ومبدأ العمل
جسم الفرن: هيكل المحول، بطانة مقاومة للحرارة (طوب كروم المغنيسيا)، دوران 360 درجة.
نظام حقن الغاز
الجدار الجانبي أو الأنبوب السفلي: حقن الغاز المختلط O₂، Ar، N₂ (نسبة قابلة للتعديل).
مبدأ رد الفعل
المرحلة 1 (الأكسجين العالي): O₂ يؤكسد الكربون لتوليد فقاعات ثاني أكسيد الكربون وإزالة الكربنة.
المرحلة 2 (الأرجون العالي): يخفف Ar الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون لتعزيز أكسدة الكربون التفضيلية (الاحتفاظ بالكروم).
نظام تغذية السبائك: ضبط التركيبة (مثل Mo، Ti) في المرحلة اللاحقة من التكرير.
مزايا صهر الفولاذ المقاوم للصدأ
معدل استرداد الكروم: يمكن أن يصل إلى أكثر من 98% (المحول التقليدي 80%) فقط.
التحكم في الكربون المنخفض: يمكنه إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الكربون (مثل 304L، C<0.03%).
المعلمات النموذجية
وقت المعالجة: 40 ~ 60 دقيقة / فرن
استهلاك الغاز: O₂ 15~25 نيوتن متر مكعب/طن، Ar 10~20 نيوتن متر مكعب/طن
التحكم في درجة الحرارة: 1600 ~ 1700 درجة مئوية
3. العجلات المستمرة
وظيفة
يتم صب الفولاذ المنصهر بشكل مستمر في ألواح (سمك 150 ~ 250 مم) لتوفير المواد الخام للدرفلة الساخنة اللاحقة.
هيكل وتدفق العملية
برج المغرفة: يحمل المغرفة ويحقن الفولاذ المنصهر بشكل مستمر في المغرفة.
Tundish: يوزع تدفق الفولاذ، ويثبت سرعة الصب، ويصفي الشوائب.
تبلور:
قالب نحاسي مبرد بالماء، حيث يتم في البداية تقوية الفولاذ المنصهر في قشرة لوحية.
التحريك الكهرومغناطيسي (EMS): يحسن بنية التصلب لسبائك الفولاذ مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.
منطقة التبريد الثانوية: يعمل رذاذ الماء على تسريع عملية تصلب قشرة البلاطة، وتتحكم أسطوانة الدعم في شكل اللوحة.
آلة تقويم المنقار: تقوم بسحب اللوح وتقويمه.
معدات القطع: يتم قطع المقصات اللهبية أو الهيدروليكية إلى ألواح ذات طول ثابت.
التقنيات الرئيسية للصب المستمر للفولاذ المقاوم للصدأ
الصب الوقائي: أختام غاز الأرجون لمنع أكسدة الفولاذ المنصهر (خاصة الفولاذ Ti وAl).
التحكم في درجة الحرارة المنخفضة: تقليل الفصل المركزي (على سبيل المثال 304 درجة حرارة عالية من الفولاذ المقاوم للصدأ ≥ 20 درجة مئوية).
الفرامل الكهرومغناطيسية (EMBr): تمنع التيار من تنظيف جهاز التبلور وتحسن جودة السطح.
المعلمات النموذجية
سرعة الصب: 0.8~1.5 م/دقيقة (يعتمد على حجم المقطع العرضي)
حجم البلاطة: العرض 1000 ~ 2000 مم، السمك 150 ~ 250 مم
4. مثال على عملية تآزر المعدات
صهر EAF: خردة الفولاذ + الفيروكروم ← الصهر الأولي، محتوى C حوالي 1.5~2.0%.
تكرير AOD: إزالة الكربنة إلى 0.02 ~ 0.08٪، وضبط Cr/Ni إلى القيمة المستهدفة (مثل 304 فولاذ: 18Cr-8Ni).
الصب المستمر: الفولاذ المنصهر → بلاطة → لفائف مدرفلة على الساخن.
5. الاختلافات الرئيسية وتطبيقات الصناعة
فرن القوس الكهربائي مقابل فرن AOD:
يركز EAF على الذوبان والتعديل الأولي للتركيبة، بينما يتخصص AOD في التكرير (إزالة الكربنة، والضبط الدقيق).
تستخدم بعض مصانع الصلب "EAF+VOD (إزالة الأكسدة بالفراغ)" لتحل محل AOD، لكن AOD لا يزال هو الاتجاه السائد.
الصب المستمر للفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الصب المستمر للفولاذ الكربوني العادي:
يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بلزوجة عالية ويتطلب قوة سحب أعلى للقضبان المعدنية.
حساسة للشقوق (مثل الفولاذ الأوستنيتي)، مطلوب تحكم صارم في التبريد.
إن التنسيق الدقيق لهذه المعدات هو الضمان الأساسي لإنتاج ملفات الفولاذ المقاوم للصدأ عالية الجودة.
