فولادسازی با کوره قوس الکتریکی با چالش‌ها و فرصت‌ها مواجه است

فولادسازی با کوره قوس الکتریکی (EAF) به سنگ بنای تولید فولاد مدرن تبدیل شده است و مزایای قابل توجهی را در کارایی، انعطاف پذیری و عملکرد زیست محیطی ارائه می دهد. این فرآیند در درجه اول از قراضه فلزی به عنوان ماده خام استفاده می کند و آن را از طریق دمای بالا تولید شده توسط قوس های الکتریکی ذوب می کند. در حالی که فناوری EAF مزایای روشنی را در مناطقی با منابع فراوان قراضه فلزی ارائه می دهد، با چالش های اساسی از جمله مصرف انرژی بالا، مشکلات کنترل ترکیب، خطرات آلودگی، مسائل مربوط به پایداری عملیاتی و محدودیت ها در تولید آلیاژ نیز مواجه است.

فولادسازی EAF از قوس های الکتریکی بین الکترودها و مواد شارژ برای تولید گرمای مورد نیاز برای ذوب قراضه فلزی استفاده می کند. این سیستم شامل بدنه کوره، سقف، الکترودها، منبع تغذیه و سیستم های کنترل است. واکنش های متالورژیکی ناخالصی ها را از طریق تشکیل سرباره حذف می کنند و فولادی با ترکیب شیمیایی مورد نظر تولید می کنند.

فرآیند فولادسازی EAF شامل موارد زیر است:

• آماده سازی و شارژ مواد خام
• فاز روشن شدن و ذوب
• تصفیه از طریق تشکیل سرباره
• تصفیه ثانویه برای تنظیم ترکیب
• عملیات ضربه زدن و ریخته گری

مزایا:

• راه اندازی سریع و انعطاف پذیری عملیاتی
• استفاده موثر از قراضه فلزی
• قابلیت طیف وسیعی از محصولات
• کاهش اثرات زیست محیطی در مقایسه با کوره های بلند

معایب:

• مصرف انرژی الکتریکی بالا
• چالش های کنترل ترکیب از تنوع قراضه
• الزامات کنترل آلودگی
• نگرانی های پایداری عملیاتی
• ظرفیت تولید آلیاژ محدود

برق نشان دهنده عامل هزینه غالب در عملیات EAF است، با فرآیندهای انرژی بر از جمله تولید قوس، گرمایش کوره و سیستم های کمکی. نوسانات قیمت برق و قابلیت اطمینان شبکه به طور قابل توجهی بر اقتصاد عملیاتی تأثیر می گذارد.

ماهیت ناهمگن قراضه فلزی، تنوع در شیمی محصول نهایی را معرفی می کند که نیاز به نظارت و تنظیم گسترده دارد. این امر هزینه های تولید را از طریق آزمایش های اضافی، افزودن آلیاژها و ناسازگاری های احتمالی کیفیت افزایش می دهد.

عملیات EAF انتشار ذرات، گازهای فرآیند و جریان های فاضلاب را تولید می کند که نیاز به کاهش دارد. تعاملات الکترود و شرایط کوره ممکن است آلودگی موضعی را معرفی کند که بر مناسب بودن محصول برای کاربردهای دقیق تأثیر می گذارد.

چالش های کنترل فرآیند شامل حفظ پایداری قوس، مدیریت سایش نسوز و عملیات سیستم خلاء است. زمان های معمولی ضربه زدن به ضربه زدن 50-80 دقیقه، توان عملیاتی تولید را محدود می کند.

سیستم های EAF معمولی با محدودیت هایی در تولید آلیاژ با دقت بالا مواجه هستند که معمولاً به اندازه های دسته کوچک (گرم تا کیلوگرم) با چالش های سازگاری ترکیب محدود می شوند.

در حالی که مزایای بهره وری انرژی را نسبت به فولادسازی معمولی ارائه می دهد، عملیات EAF همچنان نسبت به بازارهای برق منطقه ای و تغییرات کیفیت قراضه فلزی حساس است که ممکن است مزایای زیست محیطی را خنثی کند.

• استفاده از کوره قوس DC
• سیستم های بازیابی حرارت اتلافی
• فناوری های پیشرفته الکترود
• کنترل فرآیند هوشمند

• پیش تصفیه قراضه پیشرفته
• مدل سازی ترکیب پیش بینی کننده
• تجزیه و تحلیل شیمی در زمان واقعی
• سیستم های کنترل تطبیقی

• سیستم های کنترل انتشار با راندمان بالا
• مدیریت آب با حلقه بسته
• ارزش گذاری مواد زائد
• فرآیندهای تولید پاک

• شبکه های حسگر پیشرفته
• ادغام تجزیه و تحلیل داده ها
• کاربردهای هوش مصنوعی
• قابلیت های نظارت از راه دور

• ذوب القایی خلاء
• ذوب مجدد الکترواسلاگ
• فناوری های قوس پلاسما

فولادسازی EAF همچنان به عنوان یک جزء حیاتی از تولید فولاد پایدار تکامل می یابد. رسیدگی به محدودیت های فعلی نیازمند توسعه هماهنگ در چندین حوزه فناوری است:

• تسریع در بهبود بهره وری انرژی
• افزایش مدیریت کیفیت مواد خام
• پیاده سازی کنترل های جامع زیست محیطی
• پیشبرد بهینه سازی فرآیند دیجیتال
• توسعه فناوری های کوره تخصصی

حمایت از سیاست و همکاری صنعت برای تحقق پتانسیل کامل فناوری EAF در گذار صنعت فولاد جهانی به سمت شیوه های تولید پایدار ضروری خواهد بود.