December 12, 2025
กระบวนการผลิตเหล็กกล้าด้วย LF (Ladle Furnace) เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนเหล็กกล้าร้อนในขั้นตอนการออกซิเดชันขั้นสุดท้ายจากเตาแปลงสภาพหรือเตาไฟฟ้าไปยังเตา LF ที่นี่ จะมีการกำจัดตะกรันออกซิไดซ์ 50-90% และมีการเพิ่มตะกรันลดพร้อมกับสารขจัดออกซิไดซ์สำหรับการกลั่นลด โดยการเพิ่มเวลาการกวน ปริมาณตะกรัน และกำลังการกวนอย่างเหมาะสมในระหว่างการให้ความร้อน และการกำจัดตะกรันออกอย่างสมบูรณ์ในระหว่างการแตะ สามารถลดปริมาณกำมะถันในเหล็กกล้าได้อีกเหลือต่ำกว่า 30 ppm สำหรับกำมะถัน ([%S]) และต่ำกว่า 20 ppm สำหรับออกซิเจน ([%O]) ส่งผลให้ได้เหล็กกล้าที่สะอาด
ออกซิเจนมีความสามารถในการละลายในเหล็กกล้าทั้งของเหลวและของแข็งอย่างจำกัด โดยมีความสามารถในการละลายในเหล็กกล้าของแข็งต่ำกว่าอย่างมาก ในกระบวนการกลั่น LF เหล็กกล้าร้อนจากการถลุงหลักมักแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่ง ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายสำหรับงานขจัดออกซิเจนและกำจัดกำมะถันอย่างลึกซึ้ง อันตรายของออกซิเจนมีมากมาย:
ข้อจำกัดในการกำจัดกำมะถัน: ปริมาณออกซิเจนสูงหรือศักยภาพออกซิเจนของตะกรันมีผลต่อการกระจายตัวของกำมะถันระหว่างเหล็กกล้าและตะกรัน ลดแรงตึงผิวและมีอิทธิพลต่อลักษณะและปริมาณของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะที่มีกำมะถัน การกำจัดกำมะถันที่มีประสิทธิภาพต้องมีการขจัดออกซิเจนก่อน
การออกซิเดชันซ้ำของคาร์บอน: เมื่อเหล็กกล้าร้อนเย็นลงและตกผลึก [C] และ [O] จะแยกตัว ทำให้เกิดการออกซิเดชันซ้ำของคาร์บอนและการก่อตัวของฟองก๊าซ CO ฟองอากาศเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อความกะทัดรัดของเหล็กกล้า ทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น รูพรุนและความหลวม
สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ: ออกซิเจนที่ตกตะกอนทำปฏิกิริยากับธาตุต่างๆ เช่น Si, Mn และ Al ในระหว่างการแข็งตัว ก่อตัวเป็นสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะที่ก่อให้เกิดข้อบกพร่องคล้ายเส้นผมในเหล็กกล้าคุณภาพสูง และทำให้ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพต่างๆ เสื่อมลง เช่น ขีดจำกัดสัดส่วน พลังงานกระแทก การยืดตัว และการซึมผ่านของแม่เหล็ก
ผลกระทบแบบเสริมฤทธิ์กับกำมะถัน: ออกซิเจนทำให้อาการของกำมะถันแย่ลงโดยการก่อตัวเป็นยูเทกติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกับ FeO และ FeS ทำให้ความยืดหยุ่นของเหล็กกล้าเสื่อมลงหรือทำให้เกิดความเสียหายจากการทำงานร้อน
ในกระบวนการ LF มีการใช้การขจัดออกซิเจนแบบตกตะกอนและการขจัดออกซิเจนแบบแพร่กระจายอย่างแพร่หลาย:
การขจัดออกซิเจนแบบตกตะกอน: ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเติมสารขจัดออกซิไดเซอร์จำนวนมากโดยตรงลงในเหล็กกล้าร้อนหลังจากกำจัดตะกรันออกซิไดซ์แล้ว ธาตุขจัดออกซิไดซ์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่ละลายเพื่อสร้างสารประกอบที่เสถียรซึ่งแยกออกจากเหล็กกล้าร้อนและเข้าสู่ตะกรัน สารขจัดออกซิไดเซอร์แบบผสมที่มี Al และธาตุโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากความสามารถในการสร้างผลิตภัณฑ์ขจัดออกซิเจนแบบผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการลอยตัวและการกำจัดสิ่งเจือปน
การขจัดออกซิเจนแบบแพร่กระจาย: ที่นี่ สารขจัดออกซิไดเซอร์ชนิดผงจะถูกเติมลงบนพื้นผิวตะกรัน ซึ่งปฏิกิริยาการขจัดออกซิเจนเกิดขึ้นที่รอยต่อเหล็กกล้า-ตะกรัน โดยการลดปริมาณ (FeO) ในตะกรัน ออกซิเจนในเหล็กกล้าร้อนจะแพร่กระจายเข้าไปในตะกรัน ทำให้ปริมาณออกซิเจนของเหล็กกล้าลดลง
โดยทั่วไปกำมะถันถือเป็นธาตุที่เป็นอันตรายในเหล็กกล้า ซึ่งส่งผลกระทบต่อคุณภาพในหลายๆ ด้าน ดังนั้นการกำจัดกำมะถันจึงเป็นงานโลหะวิทยาที่สำคัญในการผลิตเหล็กกล้า เตา LF ให้สภาวะทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ที่เอื้ออำนวยสำหรับการกำจัดกำมะถัน ทำให้มีความสำคัญสำหรับการผลิตเหล็กกล้าที่มีกำมะถันต่ำ
ต่างจากการกำจัดกำมะถันด้วยตะกรันออกซิไดซ์อัลคาไลน์ การกำจัดกำมะถันด้วยตะกรันลดอัลคาไลน์ LF เป็นไปตามปฏิกิริยาเหล่านี้:
เนื่องจากกำมะถันส่วนใหญ่ในเหล็กกล้ามีอยู่เป็น [FeS] ปฏิกิริยาการกำจัดกำมะถันหลักจึงขึ้นอยู่กับสมการแรก ประสิทธิภาพการกำจัดกำมะถันขึ้นอยู่กับความเป็นเบสของตะกรัน ปริมาณ (FeO) และ (MnO) ปริมาณตะกรัน และสภาพคล่อง
การเป่าอาร์กอนที่ก้นทัพพีเป็นขั้นตอนสำคัญก่อนการหล่ออย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของเหล็กกล้าร้อนและแผ่นพื้น ในระหว่างการเคลื่อนที่ของเหล็กกล้าร้อน สิ่งเจือปนจะชนกัน ควบแน่นเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้น และลอยขึ้นเนื่องจากแรงลอยตัว (บางส่วนเกาะติดกับพื้นผิวฟองอากาศและลอยขึ้นพร้อมกับแรงลอยตัวของฟองอากาศ)
