چالش های کوره قوس الکتریکی

کوره قوس الکتریکی پرکاربردترین کوره در تولید فولاد است. به عنوان یک ابزار کارآمد، به کاهش هزینه های فزاینده دفع زباله نیز کمک می کند. در این مقاله، به طور مفصل چالش های کوره قوس الکتریکی را بررسی خواهیم کرد.

کاربرد کوره های قوس الکتریکی در تولید فولاد

کوره قوس الکتریکی (EAF) کوره ای است که مواد باردار را از طریق قوس الکتریکی برای ذوب برخی فلزات مانند ضایعات فولاد بدون تغییر خواص الکتروشیمیایی آن فلز استفاده می شود. گرمایش از طریق جریان های ولتاژ الکتریکی بالا عنصر گرمایش اصلی کوره است.

EAF بخش مرکزی مسیر تولید است و یک جایگزین عالی برای مسیر غالب کوره ذوب آهن  (Blast Furnace) است. کوره قوس الکتریکی فضاهای بسته بسیار داغ هستند که به طور گسترده در صنعت تولید فولاد استفاده می شود. آنها همچنین نقش مهمی در عملیات بازیافت آهن و فولاد دارند و در مینی آسیاب هایی که ضایعات آهن را بازیافت می کنند استفاده می شوند. این کوره ها در اندازه های مختلف موجود هستند که کوچکترین آنها دارای ظرفیت 1 تن و بزرگترین آنها تقریباً می باشد. 400 تن دما می تواند بین 3000 درجه تا 3500 درجه سانتیگراد باشد.

اجزای یک کوره قوس الکتریکی

یک کوره قوس الکتریکی که از سه الکترود گرافیتی نیرو می گیرد، مانند یک کتری غول پیکر مقاوم در برابر حرارت است. این شامل یک ظرف نسوز با درب خنک‌شده با آب پرتابل است که الکترود گرافیتی را نگه می‌دارد و آن را به خطوط برق بزرگ متصل می‌کند.

کوره سه قسمت دارد: بدنه، اجاق و سقف.

• بدنه (پوسته) از کاسه فولادی پایینی و دیواره های جانبی تشکیل شده است.
• کف (اجاق) حاوی مواد نسوز است که کاسه پایینی را می پوشاند.
• سقف، که به شکل بخشی از کره است، یا با پوشش نسوز یا با آب خنک می شود که از آجر آلومینا و منیزیت کرومیت ساخته شده است. هنگامی که درب آن باز می شود، کوره را می توان با هر ترکیبی از سوخت جامد، سنگ آهن، شار یا ضایعات آهن بارگیری کرد. هنگامی که درب به طور ایمن بسته شد می توان الکترودها را پایین آورد تا فرآیند ذوب آغاز شود.

فرآیند های کوره قوس الکتریکی

فرآیند کوره قوس الکتریکی را می توان به سه دسته طبقه بندی کرد. شارژ الکترودها، ذوب فلز یا سنگ معدن و پالایش.

• شارژ الکترودها

ضایعات سنگین و سبک ابتدا بارگذاری شده و از طریق گاز خروجی از قبل گرم می شود. برای سرعت بخشیدن به تشکیل سرباره، آهک سوخته و اسپار اضافه می شود. در مرحله بعد، سقف کوره نوسان می شود تا کوره شارژ شود.

• فرآیند ذوب

این فرآیند از الکترودهایی استفاده می کند که به سمت پایین روی ضایعات بارگذاری می شوند. در ابتدا از ولتاژ پایین استفاده می شود. هنگامی که قوس الکتریکی به درستی محافظت می شود (بین الکترود و فلز) ولتاژ به تدریج افزایش می یابد. این باعث تسریع فرآیند ذوب می شود. برای تولید قوس بزرگ، جریان کم استفاده می شود که به حداقل رساندن اتلاف گرما کمک می کند.

• پالایش

فرآیند پالایش در طی خود فرآیند ذوب آغاز می شود. در طی یک سرباره اکسید کننده، فقط فسفر حذف می شود. در حالی که در سرباره اکسید کننده مضاعف، هم فسفر و هم گوگرد حذف می شوند. فرآیند بعدی اکسید زدایی است که به دنبال آن فلز مذاب به دست می آید.

مزایا و معایب کوره قوس الکتریکی

مزایای کوره قوس الکتریکی

این سیستم تولید فولاد از 100% مواد اولیه ضایعات فلزی استفاده می کند. در مقایسه با ساخت فولاد از سنگ معدن، این فرآیند از نظر انرژی کارآمدتر است.

به عنوان یک سیستم بسیار کارآمد و انعطاف پذیر، EAF به هیچ نوع شارژ خاصی وابسته نیست.

کل فرآیند ذوب را می توان خودکار کرد.

این به تولید طیف گسترده ای از گریدهای فولادی کمک می کند.

معایب کوره قوس الکتریکی

قوس می تواند باعث توزیع ناهموار حرارت در کوره شود.

با واکنش به گازها و بخار کوره، قوس می تواند مقادیر زیادی هیدروژن و نیتروژن آزاد کند.

انواع کوره های قوس الکتریکی

کوره قوس مستقیم

همانطور که از نام آن پیداست، در کوره قوس مستقیم، قوس در تماس مستقیم با شارژ است. گرما نیز از طریق خود شارژ تولید می شود. از این رو، شارژ را می توان تا بالاترین دما گرم کرد.

کوره قوس غیرمستقیم

در کوره قوس غیرمستقیم، بین دو الکترود بالای بار، یک قوس تشکیل می شود، در حالی که گرما به آرامی به شارژ منتقل می شود. در این نوع، دمای شارژ در مقایسه با کوره قوس مستقیم کمتر است.

کوره قوس مستغرق

کوره قوس مستغرق یک کوره استوانه ای است. این یک قوس بین الکترودهای کربن (بالا) و الکترودهای کوره (پایین) ایجاد می کند. پوشش اجاق گاز از منیزیت ساخته شده است که رسانای خوبی برای گرما است. تعداد الکترودهایی که از سقف گرفته می شود به نوع منبع مورد نیاز بستگی دارد.

تفاوت کوره قوس مستقیم و کوره قوس غیر مستقیم

چالش های کوره قوس الکتریکی

گرد و غبار کوره قوس الکتریکی در یک فرآیند احتراق تولید می شود و حاوی مواد خطرناکی مانند سرب، کادمیوم، روی و غیره است. این مواد خطرناک به روش های قابل اعتمادی برای انتقال و دفع نیاز دارند. آنها همچنین بسیار ساینده هستند و ممکن است حاوی رطوبت بالایی باشند.

گرد و غبار EAF به دلیل محتوای بالای روی، استفاده مجدد محدودی دارد. همچنین، فلزات غیرآهنی موجود در گرد و غبار EAF می توانند برای سلامت انسان و محیط زیست خطرناک باشند.

بخار تولید شده توسط گرد و غبار EAF نیز خطرناک در نظر گرفته می شود زیرا می تواند به داخل زمین نفوذ کند و آب های زیرزمینی را آلوده کند.