Giải Pháp Bronkhorst: Tối Ưu Hóa Hệ Thống Cấp Khí (Gas Supply) Trong Quy Trình Luyện Thép

Giải Pháp Bronkhorst: Tối Ưu Hóa Hệ Thống Cấp Khí (Gas Supply) Trong Quy Trình Luyện Thép

Trong công nghiệp luyện kim hiện đại, đặc biệt là quy trình luyện thép bằng lò thổi oxy cơ bản (Basic Oxygen Steelmaking), việc kiểm soát chính xác lưu lượng khí trơ (Argon, Nitrogen) đóng vai trò sống còn đối với chất lượng mẻ thép và chi phí vận hành. Bronkhorst High-Tech cung cấp giải pháp đo lường và điều khiển lưu lượng khí chính xác, giúp giải quyết bài toán khó khăn nhất trong môi trường khắc nghiệt của nhà máy thép: Duy trì sự khuấy trộn đồng nhất trong điều kiện áp suất ngược (Back-pressure) biến thiên liên tục.

1. Thách thức kỹ thuật trong quy trình luyện thép

Quy trình chuyển đổi từ gang lỏng (pig iron) sang thép đòi hỏi việc loại bỏ tạp chất và Carbon bằng cách thổi Oxy tinh khiết. Tuy nhiên, để phản ứng diễn ra đồng nhất, bể kim loại lỏng cần được khuấy trộn liên tục.

• Yêu cầu kỹ thuật: Khí trơ (thường là Argon hoặc Nitrogen) được thổi từ đáy lò chuyển (converter) thông qua các gạch xốp hoặc kênh dẫn khí.
• Vấn đề cốt lõi:
  1. Chi phí khí Argon: Argon là loại khí đắt tiền. Việc cấp dư thừa gây lãng phí lớn, trong khi cấp thiếu sẽ khiến quá trình khuấy trộn không đạt, làm hỏng mẻ thép.
  2. Biến động áp suất: Áp suất trong lò chuyển thay đổi liên tục và dữ dội. Các thiết bị đo lưu lượng thông thường (như rotameter) không thể tự động bù áp, dẫn đến sai số lớn.
  3. Môi trường khắc nghiệt: Hệ thống cần chịu được áp suất làm việc cao (>16 bar) và lưu lượng lớn (lên đến 1600 ln/min).

2. Giải pháp kỹ thuật từ Bronkhorst

Bronkhorst đã triển khai thành công hệ thống kiểm soát khí trơ sử dụng các Bộ điều khiển lưu lượng khối lượng nhiệt (Thermal Mass Flow Controllers - MFC) dòng EL-FLOW Select. Đây là giải pháp thay thế hoàn hảo cho các van cơ khí truyền thống.

Cấu hình hệ thống điển hình:

Một hệ thống cấp khí trơ tiêu chuẩn cho đáy lò chuyển thường bao gồm:

• Hai đường khí cấp: Một cho Argon và một cho Nitrogen.
• Mạng lưới MFC: Sử dụng từ 6 đến 14 bộ Mass Flow Controller hoạt động song song để cấp khí vào các điểm phun khác nhau dưới đáy lò.
• Bộ điều khiển trung tâm: Kết nối các MFC để giám sát và điều chỉnh thời gian thực.

Ưu điểm công nghệ vượt trội:

1. Khả năng chịu áp suất cao & Lưu lượng lớn: Dòng EL-FLOW Select của Bronkhorst đáp ứng áp suất hệ thống lên tới 400 bar (tùy model) và lưu lượng xử lý max 1670 ln/min, hoàn toàn phù hợp với yêu cầu áp suất >16 bar trong lò thép.
2. Ổn định vòng lặp kiểm soát (PID Optimization): Thuật toán PID trong MFC Bronkhorst được tinh chỉnh đặc biệt để xử lý tình trạng "Back-pressure" thay đổi đột ngột trong lò, ngăn chặn hiện tượng dao động (oscillation) của dòng khí.
3. Tiết kiệm không gian: Thiết kế compact (nhỏ gọn) của Bronkhorst là một lợi thế lớn khi không gian lắp đặt cụm van (valve manifold) trong nhà máy thép thường rất hạn chế.

3. Sản phẩm đề xuất (Key Models)

Đối với ứng dụng này, Bronkhorst khuyến nghị sử dụng dòng sản phẩm chủ lực:

EL-FLOW Select Series

• Loại thiết bị: Bộ điều khiển lưu lượng khối lượng nhiệt (Thermal Mass Flow Controller).
• Dải lưu lượng: Từ 0.014 mln/min đến 1670 ln/min.
• Độ chính xác: Rất cao, đảm bảo định lượng Argon chính xác từng phút.
• Tính năng đặc biệt:
  • Tùy chọn đa khí/đa dải đo (Multi-Fluid/Multi-Range).
  • Giao tiếp công nghiệp đa dạng: Analog, Profibus, Profinet, Modbus, EtherCAT (dễ dàng tích hợp vào PLC của nhà máy thép).

4. Lợi ích kinh tế và vận hành

Việc chuyển đổi sang sử dụng MFC Bronkhorst mang lại hiệu quả rõ rệt cho các nhà máy thép:

• Tiết kiệm chi phí khí: Kiểm soát chính xác lượng Argon cần thiết, loại bỏ lãng phí.
• Nâng cao chất lượng thép: Bể kim loại được khuấy trộn đều, phản ứng khử Carbon và tạp chất diễn ra hoàn toàn đồng nhất.
• An toàn & Tin cậy: Hệ thống tự động hóa giảm thiểu sự can thiệp của con người trong khu vực nguy hiểm.

 Trong bối cảnh ngành thép đang hướng tới tối ưu hóa chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm (đặc biệt là các loại thép kỹ thuật cao), giải pháp Mass Flow Controller của Bronkhorst là lựa chọn số 1 cho hạng mục cấp khí đáy lò.

Để được tư vấn cấu hình chi tiết cho hệ thống cấp khí lò cao hoặc các ứng dụng phun than (pulverized coal injection), vui lòng liên hệ bộ phận kỹ thuật để được hỗ trợ chuyên sâu.