ỐNG LANCE THỔI OXY CHỊU NHIỆT CAO SỬ DỤNG TRONG LÒ LUYỆN THÉP DAIWA CA LANCE

Daiwa CA Lance là ống lance được xử lý calorizing – một loại ống lance thổi oxy chịu nhiệt cao, được thiết kế chuyên dụng cho quá trình luyện thép và các công việc phía lò trong môi trường nhiệt độ cao.
Tại Daiwa Lance, Daiwa CA Lance được sản xuất bằng công nghệ xử lý bề mặt calorizing, đồng thời được gia cường bằng lớp phủ ceramic bảo vệ ở cả bề mặt bên trong và bên ngoài ống. Hệ thống bảo vệ hai lớp này được thiết kế nhằm:
- Kéo dài tuổi thọ sử dụng của ống lance
- Tăng khả năng chịu nhiệt và chống oxy hóa
- Giảm mức tiêu hao ống lance trong các điều kiện vận hành khắc nghiệt
- Nhờ ứng dụng công nghệ calorizing tiên tiến, Daiwa CA Lance có thể đạt độ bền cao hơn từ 3–10 lần trong quá trình thổi và phun oxy vào thép lỏng hoặc kim loại nóng chảy, tùy thuộc vào điều kiện vận hành thực tế.
Lưu ý: Độ dày của lớp calorizing và lớp phủ ceramic có thể được điều chỉnh theo nhiều mức khác nhau để phù hợp với môi trường làm việc của từng loại lò, mức độ khắc nghiệt của quy trình và yêu cầu về hiệu suất của từng khách hàng.
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
CẤU TẠO
Daiwa CA Lance được thiết kế với cấu trúc 3 lớp, giúp tăng cường khả năng chịu nhiệt và chống oxy hóa trong điều kiện vận hành khắc nghiệt.
• Ống thép carbon nền (Mild Steel Base Pipe): Là ống lõi, đảm nhiệm chức năng dẫn oxy và cung cấp độ bền cơ học cho lance. Vật liệu thường làm từ thép carbon thấp (như mác thép 08, 10, 20 hoặc Q195-Q235), có lớp tráng nhôm bên ngoài hoặc bên trong để chống ăn mòn và chịu nhiệt.
– Lõi bên trong: Chứa các thanh hoặc dây thép hợp kim, đôi khi trộn bột nhôm để sinh nhiệt cao hơn khi đốt cháy.
• Lớp Calorized (bên trong & bên ngoài): Nhôm được khuếch tán vào bề mặt thép để hình thành lớp hợp kim nhôm–sắt, giúp tăng khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao và hỗ trợ hình thành màng oxit nhôm (alumina) bảo vệ trong quá trình sử dụng.
• Lớp phủ gốm chịu lửa (Refractory Ceramic Coating – bên trong & bên ngoài): Là lớp bảo vệ bổ sung phủ trên bề mặt đã xử lý calorized, giúp tăng khả năng chống tác động trực tiếp của nhiệt trong các điều kiện khắc nghiệt ở khu vực gần lò.
KÍCH THƯỚC
Daiwa CA Lance được cung cấp với đa dạng kích thước tiêu chuẩn, phù hợp với nhiều loại cấu hình lò và nhu cầu thổi/phun khác nhau.
• Đường kính ngoài (OD): Thông thường từ 1/4” đến 2”.
• Độ dày thành ống: Phổ biến khoảng 2,0–4,0 mm, tùy thuộc vào đường kính ống.
Việc lựa chọn kích thước Daiwa CA Lance phù hợp giúp đáp ứng yêu cầu về lưu lượng oxy, điều kiện vận hành và tuổi thọ lance trong từng ứng dụng cụ thể.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Nguyên lý: Khi cấp dòng khí oxy áp suất cao vào, mồi lửa đầu ống sẽ đốt cháy chính thân ống và các lõi hợp kim, tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ lên tới hàng nghìn độ C dùng để phá xỉ, cắt bê tông/thép hoặc thổi oxy vào lò chuyển (BOF) và lò điện (EAF)
KIỂU KẾT NỐI
Để phù hợp với các cấu hình lò và phương pháp vận hành khác nhau, Daiwa CA Lance được cung cấp với nhiều kiểu kết nối/cấu hình đầu ống.
Các tùy chọn kết nối phổ biến được chia thành hai nhóm: có ren và không ren. Trong nhóm không ren, các lựa chọn điển hình gồm đầu ống trơn và đầu nối ép (press-coupling).
Mục tiêu thực tế là lựa chọn kiểu kết nối phù hợp nhất với bộ gá giữ lance, phương pháp thao tác và cách thay thế ống tại hiện trường của từng nhà máy.

** Lưu ý: Kiểu kết nối và phần đầu ống không phủ lớp bảo vệ có thể được lựa chọn tùy theo thiết kế bộ giữ lance, phương thức lắp đặt và yêu cầu thay thế trong quá trình vận hành.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
– Nguyên lý then chốt tạo nên khả năng chịu nhiệt và độ bền cao của Daiwa CA Lance nằm ở lớp Calorized. Trong quá trình xử lý calorizing, nhôm được khuếch tán vào bề mặt thép, hình thành một lớp hợp kim nhôm–sắt, đóng vai trò là nền tảng cho khả năng bảo vệ ở nhiệt độ cao.
– Khi ống được tiếp xúc với nhiệt độ cao trong lò, bề mặt này phản ứng và hình thành một màng oxit nhôm chịu nhiệt (màng alumina). Màng alumina hoạt động như một hàng rào bảo vệ, làm chậm quá trình oxy hóa nghiêm trọng và giúp ống thép carbon nền (mild steel) duy trì độ bền và tính toàn vẹn lâu hơn trong môi trường lò khắc nghiệt.
Ở Daiwa CA Lance, lớp bảo vệ Calorized còn được kết hợp với lớp phủ ceramic chịu lửa, tạo thành hệ thống bảo vệ hai lớp. Cấu trúc này được thiết kế nhằm:
– Tăng tuổi thọ sử dụng của ống lance
– Nâng cao khả năng chịu nhiệt và chống oxy hóa
– Giảm tần suất thay thế ống
– Giảm mức tiêu hao lance trong các hoạt động thổi oxy và phun/đưa vật liệu vào lò.
Quá trình thổi khí oxy trong sản xuất thép là gì?
Quy trình luyện thép bằng oxy cơ bản
• Luyện thép bằng oxy cơ bản (BOS) là một phương pháp luyện thép chính, trong đó gang lỏng có hàm lượng cacbon cao được chuyển hóa thành thép. Phương pháp này còn được gọi là quy trình luyện thép Linz-Donawitz hoặc quy trình chuyển hóa oxy.
• Mục đích của quy trình luyện thép bằng oxy cơ bản (BOS) là tinh luyện kim loại nóng được sản xuất trong lò cao thành thép lỏng thô, sau đó có thể được tinh luyện thêm trong xưởng luyện thép thứ cấp.
• Chức năng chính của lò luyện oxy cơ bản (BOF) là khử cacbon và loại bỏ phốt pho khỏi kim loại nóng chảy, và tối ưu hóa nhiệt độ thép để có thể thực hiện các công đoạn xử lý tiếp theo trước khi đúc với việc nung nóng lại hoặc làm nguội thép ở mức tối thiểu.
• Các phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt xảy ra trong quá trình BOS tạo ra rất nhiều năng lượng nhiệt – nhiều hơn mức cần thiết để đạt được nhiệt độ thép mục tiêu. Lượng nhiệt dư thừa này được sử dụng để làm tan chảy phế liệu và/hoặc thêm quặng sắt.
Trong sản xuất thép, việc sử dụng khí oxy làm chất xúc tác là gì?
• Một ống phun làm mát bằng nước được đưa vào lò chuyển đổi để thổi oxy với tốc độ siêu âm lên bề mặt chất nóng chảy. Quá trình này được gọi là phun oxy.
• Sự va chạm của các luồng khí oxy với tốc độ siêu âm vào bể sắt nóng chảy dẫn đến việc các giọt kim loại bị bắn ra khỏi bể do va đập, nhờ đó làm tăng diện tích bề mặt kim loại và tốc độ oxy hóa các tạp chất trong sắt nóng chảy. Ngoài ra, không cần nhiệt lượng bên ngoài, vì nhiệt lượng sinh ra từ quá trình oxy hóa cacbon và các tạp chất khác trong kim loại nóng (chủ yếu là silic và phốt pho) đã làm cho quá trình Lò Oxy Cơ Bản trở nên tự nhiệt, tức là tự cung cấp năng lượng nhiệt.
• Thép cacbon thấp (khoảng 0,03–0,04% cacbon) thường được lấy ra từ các lò chuyển đổi như vậy ở nhiệt độ 1620–1660°C. Vôi và đôi khi các chất tạo xỉ khác được thêm vào trong quá trình thổi để tạo thành xỉ có khả năng "giữ" các tạp chất dưới dạng oxit phức hợp.
ỨNG DỤNG THỰC TẾ
• Thổi oxy để cắt phế liệu thép và tinh luyện thép nóng chảy trong quá trình vận hành lò hồ quang điện (EAF).
• Phun carbon và bột vôi (cùng các chất phụ gia khác) để điều chỉnh mác và thành phần của thép carbon theo yêu cầu.
• Sử dụng lance oxy (Oxygen Lancing) để cắt, nung chảy và loại bỏ xỉ thép còn bám bên trong lò chuyển oxy (Converter).
• Thổi khí trơ như nitơ (N₂) và argon (Ar) trong quá trình luyện kim thứ cấp (lò tinh luyện thùng – Ladle Furnace) hoặc các công đoạn liên quan đến luyện kim, tùy thuộc vào quy trình công nghệ của từng nhà máy.
• Bảo vệ cặp nhiệt điện (Thermocouple) khỏi kim loại lỏng ở nhiệt độ cao trong các lò nấu chảy nhôm, đồng và kẽm.
• Phun chất trợ dung (Flux Injection) nhằm hỗ trợ tinh luyện nhôm bằng cách thổi khí trơ kết hợp với bột muối chloride hoặc fluoride, giúp loại bỏ tạp chất và giảm hàm lượng hydro trong kim loại lỏng.
• Khai thông cửa lò: Dùng để đốt và phá dỡ các nút xỉ bị tắc, mở lỗ rót thép ở các lò cao hoặc thùng chứa (ladle).
• Cắt phá cấu trúc: Dùng như cây lance nhiệt để cắt các mảng thép dày hoặc xỉ lò bám dính cứng đầu mà thiết bị cắt thông thường không xử lý được
• Các ứng dụng khác trong môi trường nhiệt độ cao, yêu cầu vật liệu có khả năng chịu nhiệt, chống oxy hóa mạnh, chống lưu huỳnh hóa (sulfuration) và chống tác động của vanadi.
ỐNG LANCE TUỔI THỌ CAO DÙNG TRONG LUYỆN THÉP BẰNG OXY
Daiwa CA Lance là loại ống lance có tuổi thọ cao, có khả năng sử dụng lâu hơn từ 3 đến 10 lần* so với lance bằng thép carbon thông thường (mild steel).
Sản phẩm không chỉ được sử dụng để nấu chảy và tinh luyện thép bằng phương pháp thổi khí oxy, mà còn được sử dụng để phun hoặc đưa carbon, vôi và/hoặc các chất phụ gia khác vào trong quá trình luyện thép.
Daiwa CA Lance đã được sử dụng trên toàn thế giới từ năm 1955, bao gồm Nhật Bản, Hoa Kỳ và Châu Âu.
Daiwa CA Lance hiện nay là sản phẩm được cải tiến theo hướng tối ưu nhu cầu khách hàng, mang lại hiệu quả vận hành cao và khả năng tiết kiệm chi phí