Elektrik ark fırınının enerji yoğunluğu

Bir ton çelik üretme elektrikli ark fırını Kısa ton başına yaklaşık 400 kWh (1.44 gigajoules) veya ton başına yaklaşık 440 kWh (1.6 GJ) gerektirir; Bir ton hurda eritmek için gereken teorik minimum enerji 300 kWh (1.09 GJ) (erime noktası 1.520 ° C (2.768 ° F). Erimiş çelik ve yaklaşık 37 dakikalık "enerji süresi " (çeliğin ark tarafından eritildiği zaman). Elektrik ark çelik üretimi, elektriğin iyi gelişmiş bir ızgarada bol ve güvenilir olduğu yerde ekonomiktir. Birçok yerde , tesisler aşırı üretim kapasitesine ve elektrik fiyatlarına sahip olduğunda, bitkiler yoğun olmayan saatlerde çalışır. Tüm yöntemler.

Operasyon

Hurda metal, eritme tesisinin yanında bulunan bir hurda kutusuna taşınır. ) ve bazı doğrudan azaltılmış demir kimyasal denge (DRI) veya dökme demir. Bazı fırınlar neredeyse% 100 DRI'yi eritir.Hurda, altta "flip " kapı ile sepet adı verilen büyük davullara yüklenir. Ağır eriyik, üzerine daha fazla yonga yerleştirildiği ince bir koruyucu yonga tabakasının üzerine yerleştirilir. Bu katmanlar şarj ettikten sonra fırında bulunmalıdır. Yüklendikten sonra, sepetler sıcak fırın egzoz gazlarını kullanan bir hurda ön ısıtıcı girebilir Hurdayı ısıtmak ve enerjiyi geri kazanmak için bitki verimliliğini artırın.

Hurda sepeti daha sonra izabe mağazasına getirilir, çatı fırından kaldırılır ve sepetteki hurda fırına yüklenir. Şarj, elektrikli ark fırın operatörleri için daha tehlikeli işlemlerden biridir. Düşen metal kütlesi büyük bir potansiyel enerji bırakır; Fırındaki herhangi bir sıvı metal genellikle katı hurda tarafından yukarı ve dışarı hareket ettirilir ve fırın sıcaksa, hurda üzerindeki gres ve toz tutuklanabilir ve bir ateş topunun patlamasına neden olabilir. Bazı çift kabuklu fırınlarda İlk kabuk eritiyor, hurda ikinci kabuğa yüklenir, bu da aktif kabuktan egzoz gazları ile önceden ısıtılır. Diğer işlemler, bir fırına deşarj yapmadan önce bir konveyör bandındaki atıkları önceden ısıtıyor veya bir şafttan yükleniyor. Egzoz havasının doğrudan geçtiği fırının üstüne yerleştirilir. Diğer fırınlar diğer işlemlerden sıcak (erimiş) metal ile doldurulabilir.

Şarj ettikten sonra, fırın çatısı geri döner ve erime başlar. Elektrot hurda üzerine indirilir, ark vurulur ve elektrot fırının üstünde enkaz tabakasına delmeye ayarlanır. Birincisi için daha düşük bir voltaj yapın. Çatı ve duvarları aşırı ısınma ve ark hasarından korumak için operasyonun bir kısmı. Elektrot fırının altındaki ağır eriyiğe ulaştığında ve ark hurda ile korunduğunda, voltaj arttırılabilir ve elektrot hafifçe kaldırılabilir, uzatılabilir Arc ve eriyik için artan güç.Bu erimiş havuzun daha hızlı oluşmasına izin verir, dokunma süresini azaltır. Oksijen atıklara üflenir, çeliği yakar veya keser ve duvara monte edilmiş oksi-yakıt brülörleri ile ilave kimyasal ısı sağlanır. Her iki işlem de hurda erimesini hızlandırır. Süpersonik nozullar, oksijen jetlerinin köpük cürufuna nüfuz etmesini ve sıvı havuza ulaşmasını sağlar.

Çelik üretiminin önemli bir kısmı, erimiş çeliğin yüzeyinde yüzen cüruf oluşumudur. Cüruf genellikle metal oksitlerden oluşur ve oksitlenmiş safsızlıklar için bir hedef görevi görür, termal battaniye görevi görür (aşırı ısı kaybını durdurur) ve refrakter astarın erozyonunu azaltmaya yardımcı olur. Çoğu karbon çelik üretim fırınları da dahil olmak üzere temel refrakter malzemeler kullanan fırınlar için. Her zamanki cüruf ajanları kalsiyum oksit (cao, hızlı kireç şeklinde) ve magnezyum oksittir (mgO, dolomit ve manyezit şeklinde). Bu cüruf maddeleri ya hurda yüklenir veya erime işlemi sırasında fırına üflenir. EAF cürufunun bir başka ana bileşeni, çeliğin enjekte edilen oksijen ile yanmasıyla üretilen demir oksittir. Isıtma sırasında, karbon (kola veya kömür şeklinde), metalik demir oluşturmak için demir oksitlerle reaksiyona giren karbon (kola veya kömür şeklinde) enjekte edilir. Daha sonra cürufun kabarcıklanmasına neden olan karbon monoksit gazı, gelişmiş termal verimlilik ve daha iyi ark stabilitesi ve elektrik verimliliği ile sonuçlanır. Cüruf tabakası da arkı kaplar ve radyant ısının fırın çatısına ve yan duvarlarına zarar vermesini önler.İlk hurda şarjı eriydikten sonra, EAF geliştirme tek ücretli bir tasarıma doğru ilerlemesine rağmen, fırına başka bir varil yüklenebilir. Hurda şarj ve erime işlemi, istenen termograviteyi elde etmek için gerektiği kadar tekrarlanabilir. Şarj sayısı hurda yoğunluğuna bağlıdır; Daha düşük yoğunluklu hurda daha fazla masraf anlamına gelir. Tüm hurda tamamen eritildikten sonra, çeliğin kimyasal bileşimini kontrol etmek ve düzeltmek için bir rafinaj işlemi gerçekleştirilir ve eriyikleri ele geçirmeye hazırlanırken donma noktasının üstünde. Erimiş havuza oksijen, silikon, kükürt, fosfor, alüminyum, manganez ve kalsiyum gibi safsızlıkları yakar ve oksitlerini erimiş cüruf içine çıkarır. Bu elementler önce yandıktan sonra, karbon oksijen için daha fazla afinitesi nedeniyle çıkarılır. Nikel ve bakır gibi metaller, demirden daha düşük oksijen için afiniteye sahip, oksidasyon ile çıkarılamaz ve sadece atık kimyası tarafından kontrol edilmelidir, örneğin yukarıda belirtilen doğrudan azaltılmış demir ve pik demirin girişi. Her zaman köpüklü cüruftur. ve genellikle fırını taşır ve cüruf kapısından cüruf çukuruna dökülür. Oksijen ve karbon, çeliğe batırılmış özel problar ile otomatik olarak ölçülebilir, ancak diğer tüm elementler için, "soğuk " numune Bir ark emisyon spektrometresinde küçük bir katılaşmış çelik örneği analiz edilir. Sıcaklık ve kimyasal bileşim doğru olduğunda Erimiş çelik, fırının önceden ısıtılmış bir kepçeye yatırılmasıyla çıkarılır. Sıradan karbon çelik fırınları için, dokunma sırasında cüruf tespit edildikten sonra, fırın hızla cüruf çıkarma tarafına geri döner, böylece cürufun kepçeye getirilmesini en aza indirir. Paslanmaz çelik de dahil olmak üzere bazı özel çelik kaliteler için, değerli alaşım elemanlarını kurtarmak için kepçe fırınlarda işlendiği kepçelere de dökülür. Dokunma düzenlemesi, metal akışa bazı alaşım ilaveleri eklenir ve kireç gibi daha fazla akı , yeni bir cüruf katmanı oluşturmaya başlamak için kepçenin üstüne eklenir.Tipik olarak, bir sonraki hurda ve hız grubunu önceden ısıtmaya yardımcı olan "sıcak topuk " oluşturmak için fırında tonlarca erimiş çelik ve cüruf kaldı. erime ve dokunduktan sonra fırın "döner ": cüruf kapısındaki katılaşmış cürufu temizleyin, görünür refrakterleri kontrol edin, su soğutmalı bileşenlerde sızıntıları kontrol edin, hasar gören veya uzatılan elektrotları kontrol edin yeni segmentler; Dokunma tamamlandıktan sonra, kumla dolu ağza dokunun. 90 tonluk bir orta güç fırını için, bir ısıdan diğerine kadar olan tüm işlem genellikle yaklaşık 60-70 dakika sürer (dokunma süresi).

Periyodik olarak, fırın refrakter denetimlere izin vermek için erimiş çelik ve cüruftan tamamen boşaltılır ve gerekirse, daha kapsamlı onarımlar. Refrakter malzemeler tipik olarak, su ile hidrasyona, sudan şüphelenilen sızıntılardan oldukça duyarlı olan kalsine karbonatlardan yapılır. Soğutulmuş bileşenler, potansiyel buhar patlamaları hakkındaki açık endişelerden ziyade son derece ciddiye alınır. Aşırı refrakter aşınması kırılmalara yol açabilir, sıvı metal ve cüruf refrakter ve fırın kabuğuna sızabilir ve çevreye kaçabilir.