تبلیغات
صنعت فولاد - شارژ چدن مذاب دركوره قوس الكتریكی

شارژ چدن مذاب دركوره قوس الكتریكی

جمعه 25 تیر 1389 04:07 ب.ظ

نویسنده : علی فروزان
ارسال شده در: فولادسازی و بیلت ، اکسیژن پلنت ،
از بین تجهیزات تولید فولاد در فولادسازی، كوره قوس الكتریكی از بالاترین انعطاف‌پذیری نسبت به سایر روش‌ها از جنبه انتخاب شارژ (انتخاب درصد قراضه و آهن اسفنجی) برخوردار است. 

با این ویژگی كوره‌های قوس، می‌توان بهترین تركیب شارژ كه از حیث قیمت نیز مناسب باشد را به‌دست آورد. در واقع این انعطاف‌پذیری كمك می‌كند بسته به قابلیت دسترسی به مواد و قیمت منطقه‌ای آن، انتخاب كنیم كه از چه تركیب شارژی جهت كوره قوس استفاده كنیم (شایان ذكر است در ایران در حال حاضر بهترین و اقتصادی‌ترین شارژ كوره فوق متشكل از حدود 80 تا 90 درصد آهن اسفنجی و حدود 20 تا 10 درصد قراضه است). با توجه به قابلیت فوق‌الذكر، در ادامه امكان استفاده از شارژ چدن مذاب و مزایا و یا دشواری‌های استفاده از آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت. 

مطالعات امكان‌پذیری، استفاده از قراضه فولادی، آهن اسفنجی (هات بریكت) و چدن مذاب را در كوره‌های قوس الكتریكی با در نظر داشتن محدودیت‌های ذخیره قابل دسترس قراضه و برق مورد تائید قرارداده است. بررسی‌های اخیر نشان می‌دهد كه در كارگاه‌های فولادسازی تركیب استفاده از BOF و EAF در برخی مناطق و كارگاه‌های فولادسازی دنیا مرسوم شده و در حال تاسیس است. كوره قوس می‌تواند در كنار كوره بلند به‌عنوان افزایش تولید چدن مذاب مورد بهره‌برداری قرار گیرد. به عبارت دیگر استفاده از كوره قوس در كنار كوره بلند به‌عنوان مصرف‌كننده كمكی چدن (در مواقعی كه امكان جذب آن توسط كنورتور فراهم نیست) می‌تواند باعث افزایش تولید چدن و فولاد شود. 

استفاده از چدن مذاب در EAF مصرف انرژی الكتریكی را كاهش داده زیرا با محتوی كربن موجود در شارژ و دمش اكسیژن امكان تولید انرژی گرمایی در اثر واكنش سوختن كربن فراهم شده و نتیجتا سبب كاهش مصرف الكترود، نسوز و. . . و نیز سبب كاهش زمان T. T. T می‌شود. 

از طرفی با توجه به كربن محتوی و نیاز به تنظیم آن توسط تزریق اكسیژن، زمان اكسیژن‌دهی و نیز مصرف آن افزایش یافته كه این یعنی در دسترس داشتن مقدار مورد نیاز اكسیژن و سرمایه‌گذاری‌های لازم در این ارتباط. 

به‌علاوه به سبب بالا بودن مقدار سیلیكون و فسفر موجود در ذوب مصرف آهك تقریبا 2 برابر زمانی خواهد بود كه از قراضه آهن به‌طور 100درصد استفاده می‌شود و این خود علاوه بر تامین آهك باعث افزایش قابل توجه سرباره شده و در صورت نداشتن ناوگان مناسب جمع‌آوری، باعث تاخیر در تولید و تحمیل هزینه‌های دیگر به كارگاه خواهد شد. 

آخرین دستاوردها نشان می‌دهد كه جهت استفاده از چدن مذاب در كوره‌های قوس الكتریكی و به‌دست آوردن اهداف فوق نیاز است در طراحی كوره توجهات خاصی به عمل آید كه تعدادی از آن نكات به شرح جدول یك ارائه می‌شود. 


2. شارژ چدن مذاب به داخل كوره قوس 

جهت شارژ چدن مذاب به داخل كوره قوس لازم است سقف كوره به حالت بسته بوده تا از پاشیدن ذوب به اطراف و تجهیزات كوره جلوگیری به عمل آمده و امكان شارژ مطلوب فراهم شود. محدودیت‌های منطقی و جانمایی كوره امكان انتخاب بهترین نقطه جهت تخلیه پاتیل چدن مذاب به كوره را دشوار كرده، به‌طوری كه آزادی چندانی برای اینكار وجود ندارد. در شكل یك راه حل‌های مختلف جهت تزریق چدن مذاب به‌صورت شماتیك ارائه شده است. 

مسیر انتقال چدن مذاب از طریق درب سرباره باید توسط یك ماشین شارژ چدن به صورت متحرك باشد. در سایر حالت‌ها این محل می‌تواند هم به صورت ثابت بر روی بدنه كوره طراحی شود و هم طراحی به‌گونه‌ای باشد كه چدن مذاب توسط ماشین شارژ و به حالت متحرك باشد. 

بیشترین ریسكی كه شارژ چدن از طریق درب سرباره ایجاد می‌كند احتمال خروج چدن مذاب در هنگام تخلیه توسط جریان سرباره است. در بعضی مواقع موضوع فوق می‌تواند منجر به كاهش فسفرزدایی در حمام مذاب شده و علاوه بر آن عمل تخلیه چدن از این طریق فقط زمانی می‌تواند انجام شود كه ناحیه پشت درب سرباره فاقد سرباره باشد. ضمنا تخلیه چدن از پهلو و اطراف كوره می‌تواند در صورتی كه منجر به سرریز شود بسیار مخاطره‌انگیز و جمع‌آوری مذاب از آن ناحیه بسیار مشكل و احتمال ریزش بر روی لوله‌ها و تجهیزات مجاور كوره می‌تواند صدمات جدی به كوره وارد كرده سبب توقف كوره و نتیجتا تولید شود. 

با توجه به بررسی‌ها به‌نظر می‌رسد بهترین موقعیت برای قرار دادن مسیر تخلیه چدن مذاب، استقرار تجهیز مربوطه بر روی بالكن EBT باشد جایی كه محدودیت حضور قراضه داشته و این نیز به‌عنوان یك نكته مثبت جهت كمك به شارژ سریع‌تر چدن مذاب است. بدیهی است زمانی كه در این محل سرریزی اتفاق بیفتد این موضوع با توجه به حضور چاله زیر كوره نمی‌تواند باعث صدمات به سایر قسمت‌ها شود. 

در هر حال شارژ چدن مذاب به داخل كوره قوس نیازمند مراقبت‌های ویژه‌ای است زیرا تماس با سرباره فوق اكسیدی كوره و یا تماس با قراضه جامد می‌تواند سبب واكنش‌های شدید و خطرناكی شود. همین واكنش معمولا زمانی كه شیب افزایش غلظت كربن در حمام مذاب زیاد باشد، در طی فاز سوپر هیتینگ نیز می‌تواند اتفاق بیفتد. اصولا كنترل ضعیف در طی فرآیند شارژ چدن مذاب منجر به سرریز سرباره و فولاد از كوره شده و در حالت‌های شدیدتر باعث خرابی بازوی الكترود و نیز گاهی انفجار در كوره می‌شود. 

در ذیل راه‌حل‌هایی كه كمترین مشكل را در روش شارژ چدن مذاب به داخل كوره قوس می‌تواند ایجاد كند ارائه می‌شود. 

ـ تخلیه چدن مذاب باید در حالت كوره روشن (power on) جهت جلوگیری از افت بهره‌وری انجام شود. 

ـ خم كردن پاتیل چدن مذاب جهت تخلیه به داخل كوره نیاز به تجهیز مخصوص داشته و در هر حال نباید باعث درگیر شدن جرثقیل شود. 

ـ كنترل میزان خم شدن پاتیل باید با دقت كافی جهت حصول اطمینان از تخلیه با مقدار نسبتا ثابت انجام شود. 

ـ طول مسیر تخلیه چدن مذاب باید در حدی باشد كه سبب جامد شدن ذوب در مسیر تخلیه نشود.
ـ مسیر تخلیه باید بین هر بار تخلیه پیش‌گرم شود. 


3. نمونه‌ای از كوره قوسی كه جهت اجرای شارژ چدن مذاب طراحی شده است 


این كوره برای زمان تخلیه تا تخلیه (tap to tap) كمتر از 35 دقیقه به انضمام یك دستگاه كوره پاتیلی و گاززدایی در خلا و یك ماشین ریخته گری 6 شاخه با مجموع تولید سالانه یك میلیون و 100 هزار تن جهت تولید فولادهای SBQ قابل مصرف در صنعت خودروسازی چین طراحی شد. در جدول شماره 2 اطلاعات كلی كوره نشان داده شده است. 

گروه فولادسازی شاگانگ چین تاكنون چندین كارگاه فولادسازی مجهز به BOF و EAF را راه‌اندازی كرده و از مزایای استفاده از شارژ چدن مذاب در فرآیند كوره قوس الكتریكی بهره برده است. 

در این كارگاه، پاتیل چدن مذاب بر روی یك سكوی خم‌شونده (tilting stand) كه مجهز به یك ظرف میانی (buffer container) جهت كنترل جریان ذوب طراحی و نصب شده قرارداده شده است. 

در زمان تخلیه ذوب به داخل كوره قوس، تیلتر پاتیل ذوب تا 90 درجه بالای بالكن EBT جایی كه راهگاه به بدنه كوره قرار دارد چرخیده و عمل تخلیه را از آن طریق به داخل كوره میسر می‌سازد. (شكل 2 و 3) 

سیستم هیدرولیكی خم‌كننده پاتیل چدن مذاب از یك سیستم بسیار دقیقی برخوردار است به‌طوری كه قادر است تركیب شارژ با 35 درصد (40 تن) چدن مذاب را ظرف 5 دقیقه با دبی 8 ـ 7 تن در دقیقه در حالت كاملا ایمن به درون كوره تخلیه كند. در كنار هدف تخلیه ایمن از طریق سیستم EBT مزیت دیگری حاصل می‌شود كه آن حذف بهتر فسفر در اثر افزایش زمان واكنش بین چدن مذاب و سرباره فوق بازی است. 

مزیت دیگر اینكه در صورتی كه حداقل سهم چدن مذاب در شارژ بیش از 30 درصد باشد می‌توان از شارژ تنها یك سبد استفاده كرد كه این موضوع علاوه بر اینكه باعث كاهش 15 درصدی زمان خاموشی (power off) كوره شده، به دلیل گرمای حاصل از كربن‌زدایی چدن مذاب در اثر واكنش كربن و اكسیژن و احتراق منواكسید كربن، سبب پیش‌گرم قراضه داخل شل كوره شده و بدین ترتیب استفاده بهینه‌ای از انرژی گرمایی به عمل آمده و در كاهش مصرف برق اثر قابل ملاحظه‌ای را ایجاد می‌كند اما از طرفی دیگر موضوع مهم دیگری كه در رابطه با شارژ چدن به داخل كوره قوس باید به آن توجه داشت مسئله ظرفیت كربن‌زدایی و تنظیم درصد كربن است. محتوی كربن بالا در شارژ به زمان بیشتری برای كربن‌زدایی نیاز داشته و كوره قوس به‌دلیل محدودیت‌های بشرح ذیل در مقایسه با BOF قادر نخواهد بود از اكسیژن مناسب جهت حذف كربن بهره ببرد.
تعدادی از محدودیت‌های موجود در كوره قوس جهت تزریق اكسیژن: 

1. شدت پدیده پاشش مذاب 

2. پس زدن شعله (backfire) 

3. افزایش مصرف الكترود 

4. سایش آستر نسوز 

5. كاهش عمر پانل‌های آبگرد سقف 

6. كاهش عمر قطعه نسوز مركزی سقف (Delta centre piece) 

بنابراین مسئله كربن‌زدایی در كوره قوس دارای محدودیتی است و بدین لحاظ رعایت تركیب شارژ در این كوره‌ها از دقت بیشتری برخوردار بوده لذا با توجه به موارد فوق‌‌الذكر، شارژ چدن مذاب با در نظر داشتن مسئله بهره‌وری كوره قوس، بیشتر از حداكثر 40 درصد نمی‌تواند باشد. 

كوره قوس گروه فولادسازی شاگانگ به تجهیز تزریق اكسیژن با امكان تزریق 15 هزار نرمال مترمكعب اكسیژن با سرعت مافوق صوت به‌منظور نفوذ و ایجاد تلاطم مناسب ذوب مجهز شده است. (لازم به ذكر است كه نمونه‌های دیگری در دنیا طراحی و هم‌اكنون در تعدادی از كوره‌های قوس نیز نصب شده است). 

این تجهیز با توجه به شدت واكنش شیمیایی كه در اثر ایجاد تلاطم و فراهم كردن سطح بیشتر واكنش ایجاد می‌‌كند باعث تولید انرژی گرمایی قابل ملاحظه شده كه معادل حدود 40 درصد توان الكتریكی مورد نیاز در كوره‌های قوس است. 

در شاگانگ 6 دستگاه از تجهیز فوق در 6 نقطه پیرامون كوره به‌منظور توزیع دقیق انرژی گرمایی، افزایش سرعت واكنش‌های متالورژیكی از طریق شدت تلاطم حمام و یكنواخت سازی ذوب از حیث حرارتی و شیمیایی نصب شد. در شكل 4 محل نصب آنها بر روی بدنه كوره قوس به نمایش گذاشته شده است. 

هر كدام از این تجهیزات كه بعد از این، آن را انژكتور می‌نامیم قادر است تا 600 نرمال مترمكعب در ساعت گاز طبیعی و 1250 نرمال مترمكعب در ساعت اكسیژن به درون مشعل و كوره تزریق كند. این انژكتور كه از یك خط جداگانه اكسیژن تشكیل شده قادر است 1300ـ800 نرمال مترمكعب در ساعت اكسیژن را با سرعت كمتر از سرعت صوت و 2500ـ1700 نرمال مترمكعب در ساعت اكسیژن را با سرعت مافوق صوت به درون كوره تزریق كند.

انژكتورهای شماره 3، 5 و 6 نشان داده شده در تصویر 4 با نازل كربن كوپل شده‌اند تا امكان تزریق دقیق كربن به درون جت اكسیژن فراهم شود. تزریق كربن به جز تامین سرباره پفكی، از جنبه‌های ایمنی نیز مورد توجه است زیرا با افزایش و تزریق كربن به درون سرباره می‌توان مقدار Feo موجود در سرباره را كنترل و نتیجتا از شدت واكنش بین كربن و اكسیژن داخل حمام ذوب جلوگیری به عمل آورد. بعد از عمل شارژ قراضه، همه انژكتورها با توان پایین با یك شعله در حالت پیش‌گرم، ابتدا شروع بكار كرده و سپس تدریجا به حداكثر توان خود خواهند رسید. انژكتورهای شماره 3، 4 و 5 بیشتر جهت عمل ذوب قراضه در ناحیه تخلیه چدن مذاب استفاده می‌شوند. این انژكتورها به محض اینكه عمل تخلیه چدن مذاب به داخل كوره انجام شد تزریق اكسیژن با سرعت كمتر از سرعت صوت را آغاز می‌كنند و انژكتورهای اطراف درب سرباره در حالت مشعل كامل در همان حالت اولیه به كار خود جهت ذوب قراضه باقی‌مانده ادامه می‌دهند. بعد از اینكه تقریبا 3/2 چدن مذاب به درون كوره شارژ شد لانس اكسیژن مافوق صوت ابتدا در انژكتورهای شماره 2، 3، 4 و 5 شروع به كار می‌كنند. در آن زمان انژكتورهای 1 و 6 با جریان اكسیژن زیر سرعت صوت جهت تامین اكسیژن و ایجاد احتراق وسیع در حجم كوره به منظور تولید منواكسید كربن و كربن‌زدایی چدن مذاب شروع به كار می‌كنند. در انتهای ذوب، همه انژكتورها به حالت لانس مافوق صوت عمل كرده و در حدود 3 دقیقه قبل از تخلیه ذوب كوره، درجه حرارت و اكسیژن محلول در ذوب اندازه‌گیری می‌شود. بسته به محتوی واقعی كربن، جریان اكسیژن سپس می‌تواند تا حصول نتیجه و رسیدن به آنالیز مورد نظر كاهش و یا افزایش یابد. 


نتایج

در جدول شماره 3 نتایج به‌دست آمده از ذوب‌های تولید شده براساس تركیب شارژ محتوی حدود 35 درصد چدن مذاب نشان داده شده است. متوسط زمان تخلیه تا تخلیه، 39 دقیقه است كه به زمان 35 دقیقه موجود در طراحی اولیه نزدیك است. اختلاف ناچیز در زمان فوق مربوط می‌شود به زمان خاموشی كوره كه در عمل 14 دقیقه است و در طرح 10 دقیقه در نظر گرفته شده است كه این انحراف با تجربه و ممارست در امر تولید رفته‌رفته كاهش و به سمت صفر میل خواهد كرد. 


نتیجه‌گیری

با وجود اینكه در متن بالا به نظر مزایای استفاده از شارژ چدن مذاب نسبت به مشكلات آن پررنگ‌تر است اما لازم است به این نكته توجه شود كه انتخاب روش‌ها و فرآیندها با توجه به در نظر داشتن یكسری عوامل مختلف انجام می‌شود كه برای هر مكان و یا كشوری متفاوت بوده و چه بسا روشی كه در یك نقطه از دنیا بسیار اقتصادی به نظر می‌آید در نقطه دیگر به‌دلیل محدودیت‌های مختلف از جمله تهیه مواد و انرژی و سایر موارد از اولویت كمتری برخوردار باشد. لذا روش شارژ چدن مذاب به‌عنوان ماده اولیه كوره قوس الكتریكی به دلایل ذیل در ایران از ارجعیت كافی برخوردار نبوده و نمی‌تواند به‌عنوان یك روش فراگیر مدنظر قرار گیرد. 

1. با عنایت به اینكه در ایران در حال حاضر تهیه آهن اسفنجی كه بهترین مواد ورودی كوره قوس است به لحاظ بومی بودن تكنولوژی تولید آن و دسترسی به منابع غنی و ارزان آسان‌تر و قابل اطمینان است. 

2. در روش استفاده از شارژ چدن نیاز است تغییراتی در طراحی كوره قوس اعمال شود كه آن را از حالت معمول خارج می‌كند. 

3. استفاده از تركیب دو روش كوره قوس وكوره بلند مستلزم همجواری آنها در كنار هم بوده و در ایران اغلب كارگاه‌های تولید فولاد از روش تنها كوره قوس استفاده می‌‌كنند.

منبع: ایمیدرو


دیدگاه ها : () 




آخرین ویرایش: - -



Why is my Achilles tendon burning?
دوشنبه 27 شهریور 1396 12:02 ب.ظ
Nice blog right here! Also your site lots up very fast! What host
are you the use of? Can I am getting your associate link to your
host? I desire my website loaded up as fast as yours lol
foot pain
دوشنبه 13 شهریور 1396 03:50 ب.ظ
It's an amazing piece of writing in favor of all the internet
people; they will take advantage from it I am sure.
BHW
جمعه 1 اردیبهشت 1396 07:16 ق.ظ
My spouse and I stumbled over here by a different web address and thought I
may as well check things out. I like what I see so now i am following you.
Look forward to checking out your web page yet again.
پنجشنبه 11 تیر 1394 04:16 ب.ظ
در دوران پسا تحریم هیچکس دلواپس نخواهد بود
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر