چگالی انرژی کوره قوس الکتریکی

تولید یک تن فولاد در کوره قوس برقی به حدود 400 کیلووات ساعت در هر تن کوتاه (1.44 Gigajoules) یا حدود 440 کیلووات ساعت در هر تن (1.6 GJ) نیاز دارد. حداقل انرژی نظری مورد نیاز برای ذوب یک تن ضایعات 300 کیلووات ساعت (1.09 گرم) (نقطه ذوب 1،520 درجه سانتیگراد (2،768 درجه فارنهایت) است. این ، یک EAF 300 تنی ، 300 میلی ولت برای ذوب شدن به حدود 132 میلیو ساعت نیاز دارد فولاد مذاب ، و حدود 37 دقیقه "زمان انرژی" (زمان ذوب شدن فولاد توسط قوس). فولاد قوس الکتریکی فقط اقتصادی است که در آن برق فراوان و قابل اعتماد است ، با یک شبکه به خوبی توسعه یافته. در بسیاری از مکان ها ، گیاهان در ساعات خارج از اوج کار می کنند که آب و برق دارای ظرفیت تولید بیش از حد است و قیمت برق پایین تر است. این مقایسه با مصرف انرژی جهانی تخمین زده شده تولید فولاد تقریباً 20 گرم در هر تن [9] (1 گیگژوله تقریباً 270 کیلووات ساعت) توسط همه روشها

عمل

ضایعات فلز به یک سطل قراضه واقع در کنار کارخانه ذوب منتقل می شود. ضایعات استیل به طور کلی به دو درجه اصلی تقسیم می شود: خرد (کالاهای سفید ، اتومبیل و سایر اشیاء ساخته شده از فولاد سنج سبک مشابه) و ذوب های سنگین (صفحات بزرگ و تسمه های فولادی ) ، و مقداری آهن کاهش یافته مستقیم برای تعادل شیمیایی (DRI) یا چدن. برخی از کوره ها تقریباً 100 ٪ DRI را ذوب می کنند.قراضه در طبل های بزرگی به نام سبدها با درب "تلنگر" در پایین بارگیری می شود. برای اطمینان از عملکرد خوب کوره ، مراقبت کنید تا ضایعات را در سبد لایه بندی کنید. ذوب سنگین در بالای یک لایه نازک از تراشه های محافظ قرار داده شده است که در بالای آن تراشه های بیشتری قرار داده شده است. این لایه ها باید پس از شارژ در کوره وجود داشته باشند. یک بار بارگذاری شده ، سبد ها ممکن است وارد یک پیشانی قراضه شوند که از گازهای اگزوز کوره گرم استفاده می کند برای گرم کردن ضایعات و بازیابی انرژی ، افزایش راندمان گیاه.

سبد قراضه سپس به مغازه ذوب آهن آورده می شود ، سقف از کوره برداشته می شود و ضایعات موجود در سبد داخل کوره بارگذاری می شود. شارژ یکی از عملیات خطرناک برای اپراتور کوره قوس الکتریکی است. انرژی بالقوه زیادی را آزاد می کند. هر فلز مایع موجود در کوره اغلب توسط ضایعات جامد به سمت بالا و خارج می شود و اگر کوره داغ باشد ، می توان گریس و گرد و غبار روی قراضه را مشتعل کرد و باعث فوران یک توپ آتشین شد. در برخی از کوره های دو پوسته ، در حالی که پوسته اول در حال ذوب شدن است ، قراضه در پوسته دوم بارگذاری می شود ، که با گازهای اگزوز از پوسته فعال از قبل گرم می شود. عملیات دیگر با شارژ مداوم زباله ها روی کمربند نوار نقاله قبل از تخلیه آن به کوره ، یا بارگیری آن از یک شافت است. بالای کوره ای که از طریق آن هوای اگزوز به طور مستقیم عبور می کند تنظیم کنید. کوره های دیگر را می توان با فلز داغ (مذاب) از سایر عملیات پر کرد.

پس از شارژ ، سقف کوره به عقب می چرخد ​​و ذوب شروع می شود. الکترود روی ضایعات پایین می آید ، قوس زده می شود ، و الکترود تنظیم شده است تا در قسمت بالای کوره به داخل لایه زباله ها بپردازد. بخشی از عملیات برای محافظت از سقف و دیوارها در برابر گرمای بیش از حد و آسیب قوس. از آنجایی که الکترود در پایین کوره به ذوب سنگین می رسد و قوس توسط قراضه محافظت می شود ، ولتاژ را می توان افزایش داد و الکترود کمی بلند شد و طولانی شد قوس و افزایش قدرت به ذوب. این اجازه می دهد تا استخر مذاب سریعتر تشکیل شود و زمان ضربه زدن را کاهش می دهد. اکسیژن به زباله ها دمیده می شود ، فولاد را می سوزانند یا برش می دهند و گرمای شیمیایی اضافی توسط مشعل های سوخت اکسی شده دیواری تأمین می شود. هر دو فرآیند ذوب قراضه را تسریع می کنند. نازل های مافوق صوت جت های اکسیژن را قادر می سازد تا به سرباره کف سازی نفوذ کرده و به استخر مایع برسند.

بخش مهمی از ساخت و ساز فولاد ، تشکیل سرباره است که روی سطح فولاد مذاب شنا می شود. سرباره معمولاً از اکسیدهای فلزی تشکیل شده و به عنوان مقصدی برای ناخالصی های اکسیده شده عمل می کند ، به عنوان یک پتو حرارتی عمل می کند (از بین رفتن بیش از حد گرما) و به کاهش فرسایش آستر نسوز کمک می کند. برای کوره ها با استفاده از مواد اصلی نسوز ، از جمله بیشتر کوره های تولید فولاد کربن ، عوامل سرباره معمولی اکسید کلسیم (CAO ، به شکل QuickLime) و اکسید منیزیم (MGO ، به شکل دولومیت و منیزیت) هستند. این عوامل سرباره یا در طی فرآیند ذوب داخل ضایعات بارگیری می شوند یا در کوره منفجر می شوند. یکی دیگر از مؤلفه های اصلی سرباره EAF ، اکسید آهن است که توسط احتراق فولاد با اکسیژن تزریق شده تولید می شود. در هنگام گرمایش ، کربن (به شکل کک یا زغال سنگ) به این لایه سرباره تزریق می شود ، که با اکسیدهای آهن واکنش نشان می دهد تا آهن فلزی و تشکیل شود گاز مونوکسید کربن ، که سپس باعث حباب سرباره می شود و در نتیجه باعث بهبود راندمان حرارتی و پایداری قوس بهتر و راندمان الکتریکی می شود. لایه سرباره همچنین قوس را پوشش می دهد و از آسیب های تابشی به سقف کوره و دیواره های جانبی جلوگیری می کند.پس از ذوب شدن ضایعات اولیه ، می توان بشکه دیگری از قراضه را در کوره بارگذاری کرد ، اگرچه توسعه EAF به سمت یک طراحی تک شارژ حرکت می کند. فرآیند شارژ و ذوب قراضه می تواند هر چند بار که لازم باشد تکرار شود تا به ترموگرافیت مورد نظر برسد ، تعداد بار به چگالی قراضه بستگی دارد. ضایعات چگالی پایین به معنای هزینه بیشتر است. پس از تمام قراضه ها به طور کامل ذوب شده ، یک عمل پالایش برای بررسی و تصحیح ترکیب شیمیایی فولاد و گرم کردن ذوب بالای نقطه انجماد آن در آماده سازی برای ضربه زدن انجام می شود. اکسیژن به داخل استخر مذاب ناخالصی هایی مانند سیلیکون ، گوگرد ، فسفر ، آلومینیوم ، منگنز و کلسیم را از بین می برد و اکسیدهای آنها را در سرباره مذاب خارج می کند. پس از سوختن این عناصر ، کربن به دلیل میل بیشتر آنها به اکسیژن برداشته می شود. فلزاتی مانند نیکل و مس ، که نسبت به اکسیژن نسبت به آهن کمتری دارند ، نمی توانند با اکسیداسیون از بین بروند و فقط باید توسط شیمی زباله کنترل شوند ، مانند معرفی آهن و آهن خوک فوق العاده فوق الذکر. ، و غالباً کوره را سرریز می کند و از درب سرباره داخل گودال سرباره می ریزد. نمونه برداری از دما و نمونه گیری شیمیایی توسط اسلحه اسپری اتوماتیک. اکسیژن و کربن را می توان به طور خودکار با پروب های ویژه فرو رفته در فولاد اندازه گیری کرد ، اما برای همه عناصر دیگر ، یک نمونه "سرما" یک نمونه کوچک از فولاد جامد بر روی طیف سنج انتشار قوس تجزیه و تحلیل می شود. از یک نظر دما و ترکیب شیمیایی صحیح است ، فولاد مذاب با کج کردن کوره به یک ملاقه از قبل گرم شده برداشته می شود. برای کوره های فولادی کربن معمولی ، پس از تشخیص سرباره در حین ضربه زدن ، کوره به سرعت به سمت حذف سرباره خم می شود و از این طریق سرباره ای را که به داخل ملاقه وارد می شود ، به حداقل می رساند. برای برخی از نمرات مخصوص فولاد ، از جمله فولاد ضد زنگ ، سرباره نیز در ملافه ها ریخته می شود ، جایی که در کوره های ملافه برای بازیابی عناصر با ارزش آلیاژ پردازش می شود. ضربه زدن به آن ، برخی از افزودنیهای آلیاژ در جریان فلز و شار بیشتر مانند آهک وارد می شوند. ، برای شروع ساختن یک لایه سرباره جدید به بالای ملاقه اضافه می شود. به طور معمول ، تن از فولاد مذاب و سرباره در کوره باقی مانده است تا یک "پاشنه داغ" ایجاد شود ، که به پیش گرم کردن دسته بعدی قراضه و سرعت کمک می کند. ذوب آن. دفع آن و بعد از ضربه زدن ، کوره "به اطراف می چرخد": سرباره جامد شده را روی درب سرباره پاک کنید ، نسوزهای قابل مشاهده را بررسی کنید ، نشت موجود در اجزای خنک شده با آب را بررسی کنید ، با اضافه کردن الکترودهایی که آسیب دیده یا طولانی شده اند ، بررسی کنید بخش های جدید ؛ پس از اتمام ضربه زدن ، روی دهان پر از شن ضربه بزنید. برای یک کوره با قدرت متوسط ​​90 تنی ، کل فرآیند از یک گرما به حالت دیگر معمولاً حدود 60-70 دقیقه طول می کشد (زمان ضربه زدن).

به طور دوره ای ، کوره کاملاً از فولاد و سرباره مذاب خالی می شود تا بازرسی های نسوز و در صورت لزوم تعمیرات گسترده تری داشته باشد. از آنجا اجزای خنک شده به جای نگرانی های آشکار در مورد انفجارهای احتمالی بخار ، بسیار جدی گرفته می شوند. سایش بیش از حد نسوز می تواند منجر به شکستن ، فلز مایع و سرباره شود که می توانند به پوسته نسوز و کوره برسند و به اطراف آن فرار کنند.