إزالة الكربنة

وليد خليفة ساهم بشكل رئيسي في تحرير هذا المقال

خلال الأربعين عاما الماضية، أصبحت عملية إزالة الكربنة Decarburization بالأرجون والأكسجين AOD والعمليات المشابهة (CLU وASM وK-OBM-S وغيرها) وعملية إزالة الكربنة بالتفريغ والأكسجين VOD هي الطرق السائدة لإنتاج الصلب المقاوم للصدأ (الصلب اللاصدوء) في كل أنحاء العالم. وفى عام 1995 وصل إنتاج الصلب اللاصدوء 14,9 مليون طن مترى، أكثر من 85% منه منتج في أوعية AOD والعمليات المرتبطة بها، والبقية الباقية أنتجت من خلال عمليات VOD المتنوعة.

وأكثر التفاعلات شيوعاً هي:

$\mathrm {C+CO_{2}\ \rightleftharpoons \ 2\ CO\quad }$

تسمى أيضاً تفاعل بودوار Boudouard reaction

$\mathrm {C+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ CO+H_{2}}$

$\mathrm {C+2\ H_{2}\ \rightleftharpoons \ CH_{4}}$

يمثل طوب الدولوميت وطوب الدولوميت-مغنسيا أكثر المواد شيوعا في تبطين أوعية AOD في العالم (> 75%)، وتستخدم كذلك كميات معتبرة من طوب المغنسيا-كروم وقليل من طوب المغنسيا-كربون (< 2%). وفى تطبيقات مغارف VOD تستخدم نفس الأنواع والرتب من الحراريات، ولكن مع كميات أكثر تساوياً من طوب المغنسيا-كروم وطوب الدولوميت-مغنسيا، بمعدل استهلاك عالمى يقدر بـ 45% طوب مغنسيا-كروم، و40% طوب دولوميت-مغنسيا، و15% طوب مغنسيا-كربون. لا تستخدم حالياً حراريات لاوصلية في البطانات الرئيسية في تطبيقات AOD وVOD.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 إزالة الكربنة بالأرجون والأكسجين AOD

•  مقالة مفصلة: إزالة الكربنة بالأرگون والأكسجين

تنقية صلب 9.5% CrMoWVNbN في وعاء إزالة الكربنة بالأرگون والأكسجين (AOD)

هذه هي الطريقة المستخدمة لمعالجة وإنتاج سبائك الحديد الكرومى (الفروكروم) المنخفضة الكربون، وهى تزيل الكربون من الفلز المنصهر بينما تحافظ على الكروم. وقد تم استخدامها لأول مرة عام 1969م، وقد أنتجت ما يقرب من 6 مليون طن صلب مخصوص بحلول عام 1978. تستخدم هذه الطريقة لصناعة الصلب المقاوم للصدأ/اللاصدوء من مصهور الصلب المنتج في الفرن الكهربائى. تبطن الأوعية عادة بحراريات مغنسيا محروقة (مُكلّسة) أو بحراريات مغنسيا كروم تُصب مصهورة. وعادة ما تُطوَق باستخدام طوب مغنسيا-كروم ذاتى الترابط (ذاتى التماسك)، أو طوب من حبيبات مصهورة معادة الترابط أو طوب من حراريات تُصب مصهورة.

نشأت أنواع الحراريات المستخدمة في عملية AOD منذ دخلت العملية في التشغيل التجارى لأول مرة عام 1968، وقد استخدمت حراريات المغنسيا-كروم في البداية لتبطين هذه الأوعية، وكانت تترواح من طوب مغنسيا-كروم ذاتية الترابط بها 60% MgO في منطقة البرميل، إلى مساند قصبات مصنوعة من حبيبات 60% MgO مصهورة معادة الترابط. وقد استخدم لأول مرة طوب يعتمد على الدولوميت في اوروبا في بداية عام 1970م. ومنذ ذلك الوقت أصبحت حراريات الدولوميت هى السائدة في تطبيقات AOD، وذلك لثلاثة أسباب: الاقتصاديات، أى طول فترة عمر البطانة – حيث أوضحت الخبرة في استخدام حراريات قاعدتها/أساسها الدولوميت أن معظم الأوعية تحقق أو تتجاوز عمر البطانات القاعدية الأخرى؛ ولها فوائد متالورجية أخرى – فالطبيعة القاعدية الشديدة لحراريات الدولوميت تسمح لصانع الصُلب بتشغيل العملية عند أخباث أعلى في نسبة القاعدية ، أكبر من 1,4، مما يحسن من استعادة الكروم وإزالة الكبريت (الزكبتة). وطوب الدولوميت خالى من الكروم مما يُمَكِّن منتِج الصُلب من عمل كل من الصُلب اللاصدوء (لا يصدأ) والصلب منخفض السبائكية أو الخالى من الكروم في فرن AOD واحد.

أما تطبيقات AOD التى تتم عند قاعدية منخفضة، فإن حراريات المغنسيا-كروم تعطى تكلفة إجمالية أقل. العوامل المتحكمة في اختيار المغنسيا-كروم بدلاً من الدولوميت هى قاعدية الخبث المنخفضة (< 1,4)، واستخدام مصادر بديلة ومختلفة للعناصر السبائكية (خبث عالى السبائكية معاد التدوير، أو الاختزال المباشر لخامة الكروم أو المنجنيز في الوعاء)، وإجراء العملية في درجة حرارة عالية (> 1800 ْم)، وتيسر حراريات مغنسيا-كروم محلية بسعر منافس.

 العمر ومعدلات البلى

تتعرض كل منطقة في وعاء AOD إلى أنواع مختلفة من آليات البلى. ويمكن تصنيف آليات البلى الرئيسية إلى: التآكل نتيجة للتفاعل مع أخباث إزالة الكربنة وأخباث الاختزال التى قد تتغير قاعديتها تغيراً كبيراً، والتحات الناجم عن الاضطراب الناشئ في منطقة القصبة، والصدمة الحرارية بسبب تغيرات درجة الحرارة أثناء وبين الصبات، ومهاجمة الفلز الناتجة عن التفاعلات الكيميائية مع مختزِلات قوية مثل Si وAl ومع الوقود.

يتأثر العمر في أوعية AOD جزئياً بحجم الوعاء بسبب تأثير الاضطراب الناشئ عن النفخ، ويتراوح بين 30 و50 صبة في الأوعية الأقل من 50 طن حجماً إلى أكثر من 120 صبة في الأوعية سعة 90 طناً فأكثر. ويتراوح الاستهلاك بين 5 و15 كجم حراريات لكل طن صُلب. وأعلى مناطق البلى والانهيار هى قَصَبَات1 الحائط الجانبى في أوعية AOD، والقصبات السفلية في أوعية CLU. تعانى الأوعية جانبية النفخ من معدلات بلى 2-8 مم/صبة في منطقة القصبات، و المعدل المعتاد هو 5 مم/صبة. ومعدلات البلى في منطقة القصبة في الأوعية سفلية الصب تتراوح بين 8 و12 مم/صبة. والمعدل المعتاد في بقية مناطق كلا الوعائين هو 1-4 مم/صبة.

 إنشاء بطانة أوعية AOD وتحديد مناطقها

 بطانة الأمان

تُنشأ بطانات الأمان في أوعية AOD باستخدام طوب مغنسيا-كروم محروق، عادى الجودة، ونادراً ما يستخدم طوب الدولوميت [انظر جدولى 1 و2 وشكل 1]. ويستخدم طوب بسمك (ثخانة) 76-100مم، يُرص (يُصف) كاملاً بالملاط شاملاً العقد والميول (السطوح المائلة) ناحية الغلاف. وعند استخدام طوب الدولوميت يجب استعمال ملاطات خاصة غير مائية. وينُشأ المخروط عادة دون بطانة أمان في الأوعية الأقل من 90 طن. ولا تستخدم الألومينا اللاوصلية أو طوبها في بطانات أمان أوعية AOD، لأنها تفتقد المقاومة الكافية لظروف التشغيل، ومن ثم لا تسمح للصبة بالاكتمال على بطانة الأمان دون انفلات، أى هروب الفلز المنصهر خارج الوعاء.

شكل 1 وعاء معتاد، سعة 45 طن، مستوي القاع، جانبى القصبات، يوضح مناطق الفرن حسب جودة الطوب وثخاناته النسبية.

ملف:جدول 1 الخواص الكيميائية والفيزيائية المبسطة لطوب الدولوميت المستخدم في أوعية AOD وVOD.jpg

جدول 1 الخواص الكيميائية والفيزيائية المبسطة لطوب الدولوميت المستخدم في أوعية AOD وVOD

ملف:جدول2 الخواص الكيميائية والفيزيائية المبسطة لطوب الدولوميت المستخدم في أوعية AOD وVOD.jpg

جدول2 الخواص الكيميائية والفيزيائية المبسطة لطوب الدولوميت المستخدم في أوعية AOD وVOD

 البطانة العاملة

من أساسيات الحصول على أنماط بِلَى متوازنة في حراريات AOD وتقليل تكلفة الحراريات لكل طن من الصلب- من أسباب ذلك الانتباه بعناية لتحديد المناطق المتعرضة لأنماط مختلفة من البلى والإنشاء المحكم للبطانة العاملة. ويشمل تحديد مناطق البطانة تمييزها بثخانة (سُمك) الطوب أو تركيبه (الكيميائى)، أو مزيج من الاثنين: الثخانة والتركيب. يوضح شكل 1 نموذجاً لتحديد مناطق البطانة في وعاء AOD. تُنشأ بطانة الدولوميت العاملة في المعتاد من طوب عِدِل وطوب عقد (طوب تاجى)، يُرص جاف دون ملاط بإحكام تجاه بطانة الأمان، دون سماحات تمدد. ويستخدم حشو خلفى فقط عند وجود فجوات صغيرة بين البطانتين: العاملة والأمان، وخاصة في منطقة المُدَرَّج. ويجب أن تكون سماحات المقاسات في بطانات الدولوميت الجافة أقل من ±1 مم، والمعتاد هو ±0,8 مم. وتُنشأ بطانات المغنسيا-كروم غالباً باستخدام ملاط. وإذا لم تُنشأ بالملاط فقد تحتاج إلى سماحات تمدد.

 القيعان

يستخدم نوعان من الإنشاءات الحرارية لقيعان أوعية AOD: قيعان مستوية وقيعان مُقَعَّرة. القيعان المستوية سهلة الإنشاء، وتحتاج عادة إلى مقاس واحد من طوب عِدِل الجوانب. بينما تحتاج القيعان المقعرة إلى اثنين أو ثلاثة أنواع من طوب العَقْد (طوب تاجى) و/أو أشكال عِدْلَة، انظر شكل 2. الميزة الأساسية لاستخدام قاع مقعر هو عادة كسب عدة أطنان زيادة في الحجم. والإنشاءات العَقْدِيَّة (التَاجِيَّة) في القاع تساعد على حفظ حراريات القاع في مواضعها عندما يَبْلَى الطوب. تُرَصّ قيعان الدولوميت جافة وتُغَبَّر بنواعم من الدولوميت، بينما تُرَصّ قيعان المغنسيا-كروم عادة باستعمال ملاط. ويُدَكّ محيط القاع (تحت الجدران الجانبية) بمادة حرارية لاوصلية. والحراريات اللاوصلية، اللامائية، القاعدية، المستخدمة مع بطانات الدولوميت موضحة في جدول (3). وتستخدم حراريات لاوصلية قاعدتها (أساسها) الكروم أو من الألومينا مع بطانات المغنسيا-كروم، ويجب أن تتصف بتقدير خدمة مستمر في درجة حرارة أكبر من 1700 ْم.

شكل 2 منظر مقرب من تصميم عَيْبَة ممتدة لمسند القصبة، وكذلك قاع مُقَعَّر.

 منطقة القصبة

بسبب معدل البلى المرتفع في منطقة القَصَبَة، زاد استخدم الحراريات الطويلة زيادة مستمرة حتى وصلت أطوال الحراريات المستخدمة في هذه المنطقة إلى 1000 مم، مما له أثر مباشر على إطالة عمر البطانة. غير أن مساند القصبة الأطول (المنطقة المحيطة بالقصبة) في التصميمات العادية قد تؤدى إلى تأثيرات جانبية غير متوقعة، مثل نقص حجم الوعاء، وزيادة ترشش الخبث (الطرطشة)، وتغيرات ملحوظة في أنماط بلى الحراريات. وأحد الطرق المستخدمة لزيادة طول القصبة دون التضحية بحجم الوعاء هى استخدام تصميم لمنطقة القصبة يسمى تصميم العَيْبَة، لأن شكل الحراريات كما تظهر في المقطع الطولى للوعاء يشبه العَيْبَة (أى حقيبة الظهر)، أى أنه يبدأ ضيقاً في قمته ثم يتسع ناحية القاع حتى يبلغ أقصى اتساع عند موضع الاتصال مع قاع الوعاء. ويشار لهذا التصميم أيضاً باسم تصميم حجرة الحاضن (الوَجَار) أو تصميم الجراب، لأنهما يتصفان بنفس الشكل المذكور أعلاه، ويتضح هذا التصميم من المثال المعطى في شكل 2. وفى منطقة المُدَرَّج نلاحظ استخدام طوبتين تُصَفُّ إحداهما أمام الأخرى. ويسمح هذا الأسلوب بطول أكبر لمسند القصبة.

تعانى طوبة القصبة2 والمسند من الصدمات الحرارية بسبب تبريد الغاز لهما، ومن التحات بسبب الاضطراب، ومن التأكسد في درجات الحرارة العالية، وقد يساهم أيضاً التآكل بسبب نواتج التفاعلات في البلى. ويستخدم في هذه المنطقة أفضل أنواع الحراريات المتاحة. وفى بطانات الدولوميت، تكون طوبة القصبة عادة عالية الكثافة، منخفضة النفاذية، بها مستويات مرتفعة من MgO، وإضافات من ZrO2 لتحسين مقاومتها للصدمات الحرارية. والطوب الحامى، المحيط مباشرة بالقصبة يكون غالبا بالتركيب نفسه. أما بقية مسند القصبة فَيُنْشَأ عادة من طوب ذو جودة أقل قليلاً مما سبق للتوفير في التكلفة. يمتد مسند القصبة في المعتاد حتى خط الخبث، ويطوق نحو 160-180 ْ من محيط الوعاء. أما تركيبات المغنسيا-كروم في منطقة القصبة والمسند فيُستعمل فيها طوب محروق في درجة حرارة أعلى من 1750 ْ م، ومُثَرَّى بالحبيبات المصهورة أو بأكسيد الكروم.

 الجدران وخط الخبث

ثانى أكثر المناطق تعرضاً للبلى في وعاء AOD هى خط الخبث وخاصة في منطقة مرتكز الدوران. فهذه المنطقة معرضة للتلامس المستمر مع الخبث في كل أوضاع الوعاء. وإذا كانت كيمياء الخبث أقل من التركيب المثالى، سيحدث بلى بسبب التآكل الكيميائى متحداً مع بعض التحات. ويُستخدم لبطانات الدولوميت طوب مُثَرَّى ب MgO عالى الجودة في هذه المنطقة. وتُنشأ بقية الجدران من طوب عادى (قياسى).

 شفة المخروط ومانع التسرب

تستخدم عدة أساليب لمنع التسرب من الوصلة التى بين الوعاء وشفة المخروط (انظر شكل3). تعتمد الطريقة المستخدمة لذلك على تصميم الشِّفَّة، وارتفاع البرميل الأخير ، وما إذا كان المخروط مبنى بناءاً منفصلاً عن بقية الوعاء أم لا. وإذا استخدم مانع تسرب من مادة قاعدية لاوصلية بين الطوب فيجب أن يكون سمكه (ثخانتة) على السطح الساخن للطوب ما بين 25 و75 مم. وفى بطانات المغنسيا-كروم قد تستخدم مادة دولوميتية من تلك المذكورة في جدول (3) أو جَصّ 90% ألومينا.

ملف:جدول 3 الخواص الكيميائية والفيزيائية المبسطة للحراريات القاعدية اللاوصلية اللامائية المعتادة المستخدمة في أوعية AOD وVOD.jpg

جدول 3 الخواص الكيميائية والفيزيائية المبسطة للحراريات القاعدية اللاوصلية اللامائية المعتادة المستخدمة في أوعية AOD وVOD

شكل 3 أمثلة للأساليب المعتادة لمنع التسرب بين الوعاء والمخروط، ويوضح أيضاًَ استخدام الطوب التاجى مشطوب الجانبين في إنشاء المخروط.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 المخروط

المخروط هو أقل المناطق المتعرضة للبلى، وغالباً ما يُعاد استخدامة في وعاءٍ ثانٍ مع ترميمات طفيفة في ناحية الصب. يُبنى المخروط من طوب تاجى عادى (قياسى) باستخدام أسلوب الإنشاء المُطَنَّف (ذو ركائز): جاف مع الدولوميت وبالملاط مع المغنسيا-كروم. وتستخدم غالباً في الأوعية الضخمة المبطنة بالدولوميت بطانات من طوب مشطوب الجانبين في منطقة المخروط (أو طوب تاجى متوازى الأضلاع). وهذه الإنشاءات أسرع وأكثر استقراراً من الطوب التاجى العادى. ويمكن للأوعية الأقل من 15 طن حجماً أن تستخدم مخروطات من حراريات لاوصلية مصبوبة من المغنيسا أو الألومينا.

 ميزاب الصب

يوضح شكل 1 مثالاً لميزاب صب. تساعد ميزابات الصب على تركيز تيار الفلز وعلى تقليل التقاط النيتروجين في الصلب أثناء التفريغ/صب. ومن الفوائد الأخرى لميزابات الصب اللاوصلية زيادة حصيلة الفلز، والفاعلية في حجز الخبث وسهولة إزالة القشرة المتبقية منه3، وتقليل الصيانة في غلاف منطقة المخروط. يسجل جدول 3 خصائص بعض التركيبات القاعدية اللاوصلية المستخدمة لميزاب الصب.

 التسخين المتقدم للبطانات (الإحماء)

يوضح شكل 4 منحنى التسخين المتقدم المُوَصَّى به لكافة بطانات أوعية AOD. يبدأ التسخين برفع درجة الحرارة 60 ْم كل ساعة، حتى تصل إلى 650 ْم. وفى هذه النقطة تُشَرَّب البطانة لمدة أربع ساعات. ويُستأنف بعدها التسخين بمعدل 65 ْم/س حتى 1100 ْم. وإذا لم يسمح الوقت بفترة تشريب، فتُستأنف دورة التسخين مباشرة بمعدل 65 ْم/س عند الوصول إلى 650 ْم. ويجب أن تتشبع البطانات بالحرارة عند 1100 ْم لفترة أكبر من أربع ساعات قبل دخولها في الخدمة. وإعادة تسخين الحراريات المستخدمة من قبل يمكن أن يتم بمعدل 65 ْ إلى 95 ْم/س حتى تصل درجة الحرارة إلى 1100 ْم.

شكل 4 برنامج التسخين المتقدم الموصى به في الأوعية لكل أنواع البطانات الحرارية.

 المتغيرات العلمية المؤثرة في عمر البطانات

من الضرورى الوصول ببعض متغيرات العلمية إلى الدرجة المثالية حتى نُعَظِّم من أداء الحراريات. فالتحكم في كيمياء الخبث (تركيبه) ولزوجته في عملية ال AOD، أثناء مراحل التنقية كلها أمر هام للمحافظة على عمر جيد للحراريات. وهذا يستدعى وجود مستويات كافية من الجير والمغنسيا في الخبث. والظروف المثالية للخبث متشابهة لكل أنواع الحرايات الثلاثة الرئيسية، بالرغم من أن الدولوميت والمغنسيا-كربون أكثر احتمالاً للأخباث ذات القاعدية العالية. فالأخباث ذات نسب V4 الأعلى من 1,4 منسجمة مع حراريات AOD القاعدية، وقد يكون لها أهمية متالورجية أثناء عملية التنقية. والمعالم الأخرى للعملية التى بحاجة للسيطرة حتى يتحسن عمر الحراريات تشمل المحافظة على درجات حرارة العملية أقل من 1700 ْم، والسيطرة على القصبة والحَدَبَة، وقِصَر متوسط أزمنة الصبات. وعند اعتلال التحكم في ظروف الخبث والقصبة يمكن أن تتجاوز معدلات البلى في منطقة القصبة 200 مم/صبة.

 التحكم في الخبث

إن التحكم في كيمياء الخبث واستقراءها خلال عملية AOD أمر حاسم للوصول ببلى الحراريات إلى المستوى المثالى، وحيوى في عملية التحكم المتالورجية أثناء التنقية. فنوعية الحراريات المستخدمة في وعاء AOD تؤثر على عملية التحكم في الخبث. فعند استخدام حراريات مغنسيا-كروم يمكن الحصول على عمر جيد للحراريات إذا كانت نسبة القاعدية "V" بين 1,2 و1,5. والتشغيل عند قاعديات خبث أعلى سيكون له أثر مخرب (ضار) على هذه الحراريات، بسبب التآكل الكيميائى لمحتوى الكروم في الطوب.

ومقارنة بذلك يتطلب وعاء AOD المبطن بحراريات دولوميت خبث بقاعدية أعلى: أى أن نسبة القاعدية "V" تكون بين 1,4 و2. وأحد أسباب الاستخدام المكثف لبطانات الدولوميت في أوعية AOD هو أن العديد من الفوائد المتالورجية يمكن الحصول عليها بالتشغيل عند قاعديات عالية للخبث. وتشمل هذه الفوائد مقدرة أكبر على إزالة الكبريت "الزكبتة" واسترداد العناصر السبائكية. يوضح شكل5 المقدرة العالية لقاعدية الخبث المرتفعة على استرداد الكروم. وفيما يلى نذكر نوبذات عن ممارسة التحكم في الخبث عند استخدام بطانات الدولوميت.

شكل 5 المحتوى المقدر للكروم في الخبث عند الاتزان مقابل القاعدية.

 الخبث المنقول

إن التحكم في كيمياء وحجم الخبث المنقول إلى أوعية AOD أمر هام إذا أريد الاحتفاظ بالخبث تحت سيطرة مناسبة. فتفاوت الأخباث المنقولة في خصائصها يجعل من الصعب حساب الكمية الملائمة من إضافات الصهور الضرورية في الوعاء. ولو كان ممكناً لوجب أن يكون الخبث المنقول مُشَبَّع ب CaO وMgO، بحيث يصبح الخبث المبدئى في الوعاء قاعدياً، ومن ثم يقدر على معادلة الأكاسيد الحمضية المتولدة أثناء نفخ الأكسجين. أما إن كان الخبث المنقول حمضى وكميته متغيرة، فسيبدأ تحات البطانة الحرارية لوعاء AOD مع بداية العملية.

 خبث إزالة الكربنة

إن التحكم في الخبث أثناء نَفْخَة (مرحلة) إزالة الكربنة أمر حاسم إذا أريد الوصول بعمر الحراريات إلى أقصاه. ففى بداية هذه المرحلة تتولد أخباث أَكَّالَة، بها مستويات عالية من SiO2 وFe2O3 وCr2O3. ولمعادلة الأكاسيد الحمضية، يجب إضافة CaO وMgO قبل الشحنة، أو مبكراً جداً أثناء النفخ. فدور MgO هو التفاعل مع الأكاسيد الفلزية ل Cr وMn وFe وAl. ويُكَوِّن تفاعلها مع MgO اسبنيلات مركبة (Complex spinels) جامدة أو شبه جامدة أثناء إزالة الكربنة، مما يَحُدُّ من تآكل البطانة. ويوصى أن يكون مصدر CaO هو جير دولوميتى. ويمكن أن يأتى جزء من MgO الإجمالى الواجب إضافته من الجير الدولوميتى، غير أن هذا ينتج عنه حجم خبث إضافى. وعندما تكون أخباث إزالة الكربنة سائلة فهذا يعنى إنها تحتوى على مستويات غير كافية من CaO وMgO، ويمكن أن تكون أكالة لبطانات الدولوميت. المحتوى المعتاد لـ MgO في أخباث إزالة كربنة الصلب المقاوم للصدأ يقع بين 10 و20%.

 خبث الاختزال

أثناء مرحلة الاختزال، تتغير أخباث عملية AOD تغيراً كبيراً. وتختفى أطوار اسبينل MgO عندما تُختزَل أكاسيد Cr وMn وغيرها بالسليكون أو الألومنيوم وتعود إلى حوض الفلز. ويجب معادلة SiO2 وAl2O3 المتولدة أثناء الاختزال ب CaO للتقليل من تآكل بطانة الدولوميت. ويعمل الجير أيضاً على ربط SiO2 ويقلل بكفاءة أى تفاعل مع الفلزات الانتقالية. فأخباث الاختزال لعمليات (لممارسات) إخماد الصلب بالسليكون يجب أن تهدف إلى نسب V بين 1,6 و1,8، ومحتوى MgO بين 8 و12%. فالعمر الأطول لحرايات أوعية إزالة الكربنة والاستعادة الأفضل للعناصر السبائكية يمكن تحقيقهما بالمحافظة على نسبة V أكبر من 2.

وإذا استخدم الألومنيوم أثناء الاختزال أو كوقود فإن الاحتفاظ بالخبث مُشَبَّعٌ ب CaO أمر حرج للغاية إذا أريد الوصول ببلى حراريات الدولوميت إلى أدنى مستوى، فالخبث العالى في Al2O3 يمكن أن يُذَوِّب كمية أكبر من الجير الموجود في بطانة الدولوميت الحرارية إذا لم يضاف جير كافٍ إلى الخبث. يوضح جدول 4-6 تأثير محتوى الخبث من Al2O3 على الكميات المطلوبة من الجير. وإذا لم يكن ممكناً تشبيع الخبث ب CaO فسيتطلب هذا مستويات أعلى من MgO في الخبث لحماية الحراريات.

 درجة الحرارة

لدرجة الحرارة تأثير واضح على كمية CaO وMgO المطلوبة لتشبع الخبث أثناء الاختزال. فكلما ارتفعت درجة الحرارة التى تتم عندها المعالجة كلما زادت الحاجة لمستويات أعلى من CaO وMgO في الخبث. يوضح جدول 5 تأثير درجة الحرارة على الجير وMgO المطلوبين لتشبع الخبث.

ترتفع درجة حرارة حوض الفلز في الظروف العادية بسبب تأكسد الفلزات الموجودة في الحوض عندما يصل محتوى الكربون إلى مستويات منخفضة. ويمكن أيضاً رفع درجة حرارة الحوض (المغطس) بأكسدة وقود مثل الألومنيوم أو السليكون أثناء إعادة النفخ. إن إعادة النفخ اللازمة لرفع درجة حرارة حوض الفلز 20 ْم أو أكثر تناظر/تعادل تماماً في بِلَى الحراريات عمل صبة أخرى على البطانة. ويمكن التحكم في درجة الحرارة كأفضل ما يمكن بالمحافظة على مستويات درجة حرارة الفلز المنقول وكيمياءه في حدود منسجمة، والتحكم في أعلى درجة للحرارة في نهاية نفخة الأكسجين بتغيير نسب الأكسجين والغاز الخامل (أكسجين/غاز خامل).

إن التقليب المفرط باستخدام الغاز الخامل بغرض خفض درجة الحرارة يمكن أن يؤثر تأثيراً سيئاً على أداء الحراريات. فالتقليب الممتد يمكن أن يُكَوِّن حَدَبَات طويلة تشبه المواسير، ترتخى تحت تأثير أوزانها. وعندما تنثنى هذه الحدبات إلى الأسفل، تتوجة الغازات المحقونة إلى الأسفل أثناء المرحلة المبكرة من الصبة التالية، مما قد يؤدى إلى تحات مسند القصبة أو القاع.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الإمالة للخلف

تميل الغازات المحقونة خلال القصبات إلى الارتداد للخلف وللأعلى على طول الجدار الجانبى، حاملة معها نواتج الأكسدة. فيُحدِث تيار الغاز هذا درجات حرارة عالية واضطراب موضعيان، فينتج عن ذلك مناطق مرتفعة البلى. إن إمالة الوعاء للخلف أثناء النفخ يُبْقِى تيار الغاز بعيداً عن الجدران، مما يساعد على تقليل البلى. الميل الخلفى المثالى بين 5 ْ و7 ْ. وعندما يكون نمط البلى في شكل المروحة، يبدأ من حول القصبة ويمتد إلى الأعلى وإلى الخارج، فهذا يدل عامة على أن أسلوب ممارسة الإمالة الخلفية غير سليم.

 انظر أيضاً

• صناعة الصلب

 المصادر

• E. Ruh, "Refractories for the Iron and Steel Industries" (الحراريات المستخدمة في صناعات الحديد والصلب), Encyclopedia of Materails Sceince and Engineering, Pergamon Press, 1986, pp. 4140-45.
• D. H. Hubble, R. O. Russell, H. L. Vernon and R. J. Marr, "Chapter 4: Steelmaking Refractories" (حراريات صناعة الصلب), in "Steel Making and Refining Volume: in Making, Shaping & Treating Of Steel",Richard J. Fruehan, editor, AISE Steel Foundation, Pittsburgh, PA, USA, 1998, pp. 227-90.
• معجم الحراريات والأفران الصناعية، حمدى يس دسوقى، أمين أحمد قاسم، أنور محمود عبد الواحد، المؤسسة الشعبية للتأليف في لايبزغ ومؤسسة الأهرام، 1981.
• معجم مصطلحات الحديد والصلب، محمد عبد العزيز خطاب، أنور محمود عبد الواحد، حسن مرعى، المؤسسة الشعبية للتأليف في لايبزغ ومؤسسة الأهرام، 1974.
• Protecting Against Decarburization with Cress Furnaces