煉鋼煉甚麼? 鋼液冶煉製程介紹 中華民國104年04月
大綱 前言 一貫作業 煉鋼製程技術 煉鋼法 轉爐煉鋼 二次精煉 連續鑄造製程 鋼胚檢驗 參考文獻
前言 在現代化的鋼鐵生產中，鐵礦由地下大量挖出後， 經輪船載到鋼廠內，在「高爐」以焦碳將鐵還原 成高溫液態鐵水(即熔銑)，再經「轉爐」以氧氣 吹煉進行改質，並於精煉調整成分，賦予鋼材特 定之規格，然後澆鑄凝固成為鋼胚。
圖 1. 一貫作業鋼鐵 廠示意圖[2] 一貫作業 將原料處理、生鐵 冶煉、煉鋼以至各 種鋼鐵製品的加工， 都在同一鋼鐵廠的 各工廠完成。
煉鋼製程技術 目的：將生鐵(熔銑)中的雜質(如矽、磷、硫等) 含量控制在所需的範圍內，並調整其碳的 含量。 前處理：添加脫硫(CaO)、脫矽(氧化鐵及CaO混 合物)及脫磷劑(Na2CO3或CaO) 4 CaO + 2 FeS + [Si]→ 2CaS + 2 CaO．SiO2 + 2 Fe 2 CaO + 2 FeS + [Si] → 2 CaS + SiO2 + 2 Fe 煉鋼階段：氧氣吹煉(主要反應) 2C + O2 → 2 CO
煉鋼法 圖 3. 平爐剖視圖[4] 圖 2.電弧爐(傾卸式)[4] 圖 4. (a)偏心轉爐及其作業情況(b) L-D 鹼氧轉爐(c) Kaldo鹼氧轉爐[4]
轉爐煉鋼 鹼性氧氣轉爐煉鋼(Basic Oxygen Steelmaking， BOS)是目前最主要的煉鋼方式，生產時將鐵水(約 占85%)和廢鋼加入轉爐(BOF)後，以高速噴吹高純 度之氧氣到爐內，將碳、矽、磷及硫除去、並在 底部吹入氣體(氬氣或氮氣) 加強攪拌，使鐵水轉變 成鋼水。 圖 5.轉爐作業流程圖[1]
二次精煉 目的：為純淨度之品質要求，同時也伴隨調整合 金成分，以達客戶及規格之需求。 主要二次精煉法： RH (Ruhrstahl-Heraeus) DH (Dortmund-Hörde) LF (Ladle Furnace) VAD (Vacuum Arc Degassing) VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) AOD (Argon Oxygen 圖 6.二次精煉主要設備 (a) LF 精煉站 (b) RH 真空脫氣[1]
連續鑄造製程 優點： 具一貫作業鋼廠生產銜接特性 成分均勻、品質佳及產量大 可以熱胚供下游軋鋼廠直接接續軋延 省下鑄錠、脫模、均熱及預軋成 粗鋼胚等手續 經濟效益高 圖 7.連續鑄造法示意圖[2]
(Nondestructive testing) 非破壞性檢驗 (Nondestructive testing) 圖 10.放射線檢驗(RT)[6] 鋼胚檢驗 圖 8.染色探傷檢驗(PT)[5] 圖 9.磁粒探傷檢驗(MT)[6] 圖 11.超音波檢驗(UT)[6]
鋼胚檢驗 表 1.常用檢驗方法之優缺點[6]
參考文獻 [1]河靜鋼鐵，台塑河靜鋼鐵煉鋼製程介紹，22-26。 [2]全華圖書，鋼鐵之介紹。 [3]董國安、黃瀚緯，鋼鐵冶煉與生活，館訊第274期。 [4]崑山科技大學機械工程系，鋼鐵製造及一般應用。 [5]陳純森，天恩結構技師事務所 ，鋼結構橋樑之品 質檢驗。 [6]古錦松，行政院勞工委員會職業訓練局，認識銲 接非破壞性檢驗方法。