تاثیر آهن کاهش یافته مستقیم (DRI) بر فولادسازی کوره قوس الکتریکی

تأثیر آهن احیا شده مستقیم (DRI) بر فولادسازی کوره قوس الکتریکی

1. بهره‌وری و بازده  

تجربه تولید نشان می‌دهد که استفاده از DRI تأثیر قابل توجهی بر بهره‌وری و بازده کوره‌های قوس الکتریکی دارد. در چین، بسیاری از کارخانه‌های بزرگ EAF که اخیراً راه‌اندازی شده‌اند، به دلیل کیفیت پایین قراضه، با چالش‌هایی مواجه هستند، به طوری که چگالی حجمی آن‌ها به 0.3 تا 0.7 تن بر متر مکعب می‌رسد. این امر اغلب به 3 تا 4 بار شارژ قراضه در هر ذوب نیاز دارد. با جایگزینی قراضه با چگالی کم با DRI، تعداد شارژها را می‌توان کاهش داد و چرخه ذوب را کوتاه کرد. افزودن مداوم 20 تا 50 درصد DRI می‌تواند بهره‌وری کوره را به طور قابل توجهی افزایش دهد، به خصوص زمانی که با مشعل‌های اکسیژن-سوخت، روش سرباره فوم‌دار و پیش‌گرمایش قراضه ترکیب شود.

بازده فولاد تحت تأثیر درجه متالیزاسیون، محتوای گانگ و سطح کربن DRI قرار دارد. نرخ‌های متالیزاسیون بالاتر، بازیابی بهتر را ارتقا می‌دهند و ممکن است کربوریزرها برای افزایش احیای آهن اضافه شوند. خواص و حجم سرباره نیز بر بازده تأثیر می‌گذارد؛ به عنوان مثال، سرباره فوم‌دار با قلیائیت ثابت می‌تواند حجم سرباره را کاهش دهد و در نتیجه بازده را بهبود بخشد.

2. مصرف مواد تولید  

- مصرف الکترود: DRI به طور کلی حاوی کربن کمی است. افزودن‌ها اغلب به کربوریزرها نیاز دارند که یک اتمسفر کاهنده ایجاد می‌کنند که اکسیداسیون الکترود را کاهش می‌دهد. اگرچه روش سرباره فوم‌دار قوس زیر آب می‌تواند غلظت قوس را افزایش داده و خطر شکستگی الکترود را افزایش دهد، اما به طور کلی مصرف الکترود با استفاده از DRI افزایش نمی‌یابد.  

- مصرف مواد نسوز: شارژ دسته‌ای DRI، سایش مواد نسوز را به طور قابل توجهی افزایش نمی‌دهد. با این حال، شارژ مداوم ممکن است باعث «پاشش سرباره» و قرار گرفتن در معرض قوس شود که منجر به حمله کمی بیشتر به مواد نسوز می‌شود. FeO بالاتر در سرباره و زمان‌های طولانی واکنش C-O نیز می‌تواند فرسایش شیمیایی را تشدید کند، اما کنترل مناسب سرباره فوم‌دار و تنظیمات فرآیند می‌تواند عمر مواد نسوز را در سطوح اولیه حفظ کند.  

- مصرف شار: DRI گانگ اسیدی را معرفی می‌کند که به طور معمول برای حفظ قلیائیت سرباره به شار بیشتری نیاز دارد. مطالعات نشان می‌دهد که هر 1 درصد افزایش در استفاده از DRI، تقاضای شار را حدود 1 کیلوگرم بر تن افزایش می‌دهد. با این حال، از آنجایی که DRI حاوی فسفر و گوگرد کمی است، قلیائیت سرباره کمتر ممکن است قابل قبول باشد و افزایش مصرف شار را جبران کند.

3. تغییرات در مصرف انرژی  

مصرف انرژی به طور کلی هنگام استفاده از DRI افزایش می‌یابد، به دلیل:  

- احیای درون‌گرمایی FeO: هرچه نرخ متالیزاسیون کمتر باشد، محتوای FeO بیشتر است. احیای 1 تن FeO تقریباً 800 کیلووات ساعت انرژی الکتریکی مصرف می‌کند.  

- محتوای گانگ: SiO₂ بالاتر به آهک بیشتری برای حفظ قلیائیت نیاز دارد و حجم سرباره را افزایش می‌دهد. ذوب 1 تن سرباره حدود 530 کیلووات ساعت مصرف می‌کند.  

- محتوای کربن: DRI با کربن بالاتر می‌تواند تقاضای برق را کاهش دهد زیرا واکنش [C] + [O] → CO گرمازا است. هر متر مکعب اضافی اکسیژن دمیده شده می‌تواند مصرف برق را 2 تا 4 کیلووات ساعت کاهش دهد.  

- روش شارژ: شارژ مداوم با نرخ‌های بهینه (28 تا 38 کیلوگرم بر مگاوات دقیقه برای DRI سرد؛ تا 50 کیلوگرم بر مگاوات دقیقه برای DRI داغ) امکان عملکرد با توان کامل را فراهم می‌کند و زمان ذوب را کوتاه می‌کند. شارژ دسته‌ای، به خصوص اگر DRI در نزدیکی دیوارها انباشته شود، می‌تواند ذوب را طولانی کرده و مصرف انرژی را افزایش دهد.  

- دمای شارژ: DRI کاملاً سرد می‌تواند مصرف برق را 100 تا 150 کیلووات ساعت بر تن در مقایسه با ذوب تمام قراضه افزایش دهد، در حالی که DRI شارژ شده داغ به سطوح انرژی فقط قراضه نزدیک می‌شود.

برای به حداقل رساندن مصرف انرژی، DRI با متالیزاسیون بالا و SiO₂ کم، همراه با کربوریزاسیون مناسب، شارژ داغ و تغذیه مداوم توصیه می‌شود. پیش‌گرمایش DRI نیز می‌تواند کمک‌کننده باشد، اگرچه اقدامات احتیاطی در برابر اکسیداسیون مجدد ضروری است.

4. کیفیت فولاد  

در سطح جهانی، DRI به طور گسترده برای تولید فولادهای با کیفیت بالا در EAFها استفاده می‌شود، از جمله:  

- کالاهای لوله‌ای نفتی (کیسینگ، لوله حفاری)  

- ورق خودرویی عمیق‌کشی  

- سیم‌ها و فولادهای با هدف ویژه (فولاد فنر، فولاد یاتاقان)  

- فولادهای روتور، فولادهای لوله تفنگ و مواد برای کاربردهای هوافضا، هوانوردی و هسته‌ای  

از آنجایی که DRI حاوی عناصر باقیمانده ناچیز (Cu، Ni، Cr، Mo و غیره) است، تولید فولادهای تمیزتر با ناخالصی‌های کمتر را امکان‌پذیر می‌کند و عملکرد نورد گرم و سرد را بهبود می‌بخشد - به ویژه خواص کششی. DRI همچنین به کاهش محتوای گوگرد و اصلاح مورفولوژی ناخالصی‌های سولفید کمک می‌کند و کیفیت فولاد، شکل‌پذیری و مقاومت در برابر انبساط و پیچش را افزایش می‌دهد.

 ما یک تولید کننده حرفه‌ای کوره الکتریکی هستیم. برای سوالات بیشتر، یا اگر به کوره‌های قوس زیر آب، کوره‌های قوس الکتریکی، کوره‌های تصفیه پاتیل یا سایر تجهیزات ذوب نیاز دارید، لطفاً دریغ نکنید با ما تماس بگیرید.susan@aeaxa.com