يعد فرن القوس الكهربائي (EAF) أحد أكثر الطرق استخدامًا على نطاق واسع لإنتاج الصلب ، وخاصة في إعادة تدوير الخردة المعدنية . على عكس عمليات فرن الصهر التقليدية التي تستخدم خام الحديد كمواد خام أساسية ، تعتمد عملية EAF بشكل محدد ، أو تعتمد على الخنثى ، أو تبعث على ذلك ، أو تبعث على ذلك ، أو تعتمد على مواد الخثراء ، أو تبعث على التدوير. حتى خام الحديد يمكن أيضًا استخدامه . في منشور المدونة هذا ، سنستكشف المواد الخام الرئيسية لعملية EAF ، والدور الذي يلعبونه في عملية صناعة الصلب ، وكيف تساهم في إنتاج فولاذ عالي الجودة .
1. خردة الصلب: المادة الخام الأولية لـ EAF
الصلب الخردة هو إلى حد بعيد المواد البدء الأكثر شيوعا واقتصادا لصنع الصلب EAF، تمثل حوالي 70-75} ٪ من المواد الخام المستخدمة في صناعة الصلب EAF الحديثة . تتكون المعادن الخردة عادة من الفولاذ المعاد تدوير
لماذا الخردة الصلب؟
1. الاستدامة: استخدام الصلب الخردة في عملية EAF مفيد بيئيًا . يقلل من الصلب إعادة التدوير من الحاجة إلى تعدين خام الحديد ويقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة مقارنة بطرق فرن الصهر التقليدية .
2. فعالية التكلفة: نظرًا لأن الصلب الخردة غالبًا ما يكون أرخص من المواد الأولية مثل خام الحديد أو الحديد الخنزير ، فهو خيار فعال من حيث التكلفة ، خاصة في المناطق ذات توفر الخردة الوفير .
3. مراقبة الجودة: بينما يمكن أن تختلف المعدن من الخردة في التكوين والجودة ، فإن عملية EAF تسمح للمشغلين بالتحكم في التركيبة الكيميائية للذوبان لإنتاج الصلب عالي الجودة .
أنواع الخردة المستخدمة
1. خردة المنزل: الصلب تم إنشاؤه داخل نفس المنشأة (e . g . ، قصاصة من عمليات التصنيع) .
2. خردة البراكز: خردة الصلب التي تم إنشاؤها بواسطة الأنشطة الصناعية ، مثل التصنيع أو البناء .
3. الخردة القديمة: الصلب من منتجات نهاية الحياة ، مثل السيارات القديمة والأجهزة والبنية التحتية .
2. الحديد المخفض المباشر (DRI)
بالإضافة إلى الفولاذ الخردة ، فإن الحديد المنخفض المباشر (DRI) ، والمعروف أيضًا باسم الحديد الإسفنج ، هو مادة خام مهمة أخرى تستخدم فيصنع الصلب EAF. يتم إنتاج DRI من خام الحديد في عملية تقليل لا تتضمن فرن الصهر التقليدي ولكنه يستخدم الغاز الطبيعي أو الهيدروجين بدلاً من ذلك كعوامل تقليل لتحويل خام الحديد (Fe2O3 أو Fe3O4) إلى الحديد المعدني .
لماذا دري؟
1. المكمل للخردة: في المناطق التي يكون فيها توفر الخردة محدودًا أو ذا جودة رديئة ، يعد DRI ملحقًا مهمًا ، مما يوفر جودة أكثر اتساقًا من الحديد لصناعة الصلب .
2. محتوى شوائب منخفض: DRI لديه مستويات أقل من الشوائب مقارنة بالخردة ، والتي يمكن أن تساعد في إنتاج فولاذ عالي الجودة مع عيوب أقل .
3. الاستدامة: إنتاج DRI باستخدام الهيدروجين (يشار إليه باسم "Green DRI") هو طريقة أكثر استدامة لإنتاج الحديد مع انبعاثات كربونية أقل مقارنة بطرق فرن الصهر التقليدية .
إنتاج DRI
1. خام الحديد: تتم معالجة خام الحديد في مفاعل تخفيض ، حيث يتم معالجته بغازات مثل الغاز الطبيعي أو الهيدروجين لإزالة الأكسجين ، وإنتاج dri .
{{0 ستر
3. Pig Iron
حديد الخنازير هو مادة خام أخرى يمكن استخدامها في عملية EAF ، على الرغم من أنها ليست شائعة الاستخدام مثل خردة أو dri . Pig refere هي منتج وسيط من الفرن الصهر ، والذي يتكون في المقام الأول من الحديد والكربون ، إلى جانب كميات صغيرة من الشوائب مثل السيليكون والكبريت والفوسفور {}}
لماذا حديد الخنزير؟
1. ملحق للخردة: يمكن استخدام حديد الخنزير لتكملة الصلب الخردة ، وخاصة في المواقف التي لا توجد فيها خردة غير كافية لتلبية القدرة الإنتاجية الفولاذية المطلوبة .
التحكم 2. في محتوى الكربون: يساعد إضافة حديد الخنزير إلى EA على زيادة محتوى الكربون في الصلب ، وهو أمر مفيد لإنتاج أنواع معينة من الصلب التي تتطلب مستويات أعلى من الكربون .
3. زيادة الإنتاجية: يتم استخدام حديد الخنزير في EAF عند الحاجة إلى درجات حرارة أعلى أو عندما تكون الخردة منخفضة للغاية في الكربون للمنتج الصلب المقصود .
4. خام الحديد
على الرغم من أنه ليس شائعًا مثل الفولاذ الخردة ، إلا أنه يمكن أيضًا استخدام خام الحديد فيصنع الصلب EAF، لا سيما عندما لا يكون DRI أو الخردة متوفرة . ، يتكون خام الحديد بشكل أساسي من أكسيد الحديد (Fe2O3 أو Fe3O4) ، وقبل استخدامه في EAF ، يخضع عادة لعملية تخفيض لإنتاج الحديد في شكل مماثل لـ DRI {}}}
لماذا خام الحديد؟
1. المواد التكميلية: في الحالات التي تكون فيها لوازم الخردة و DRI غير كافية ، يمكن استخدام خام الحديد كمصدر احتياطي للحديد لإنتاج الصلب . ومع ذلك ، فإنه يتطلب عادةً معالجة وطاقة إضافية لتحويلها إلى نموذج قابل للاستخدام مثل dri .
2. اعتبارات التكلفة: قد يكون استخدام خام الحديد أكثر تكلفة في بعض الأحيان مقارنة بإعادة التدوير ، خاصة مع متطلبات الطاقة المضافة لإنتاج DRI أو Pig Iron .
5. إضافات وعوامل التدفق
بالإضافة إلى المواد الخام الرئيسية (الخردة أو DRI أو Pig Wore أو Ore) ، يتم استخدام إضافات مختلفة وعوامل التدفق أثناء عملية EAF لتحقيق تركيبات كيميائية محددة ، أو تحسين جودة الصلب ، أو المساعدة في تكوين الخبث .
إضافات شائعة
1. lime (Cao): يستخدم لإزالة الشوائب مثل الكبريت والفوسفور عن طريق تكوين Slag .
2. fluorspar (CAF2): تمت إضافته إلى خفض نقطة انصهار الخبث وتحسين سيولة .
3. بورون ، كروم ، المنجنيز: تتم إضافة عناصر صناعة السبائك هذه لإنتاج الصلب مع خصائص محددة مثل القوة والصلابة ومقاومة التآكل .
مراجع
1. g . s . r . murthy ، "electric arc furnace steelmaking: the kease stele steel feather ،
2. h . Zhang et al . ، "دور الخردة و DRI في صناعة الصلب القوس الكهربائي ،" مجلة معالجة المواد ، المجلد . 255 ، pp . 35-42 ، 2018.
3. t . s . nguyen ، "أساسيات صناعة الصلب ،" مجلة Research International ، Vol. 28 ، لا . 4 ، pp . 250-257 ، 2019.}}}