Mật độ năng lượng của lò hồ quang điện

Sản xuất một tấn thép trong một lò hồ quang điện yêu cầu khoảng 400 kWh mỗi tấn ngắn (1,44 gigajoules) hoặc khoảng 440 kWh mỗi tấn (1,6 GJ); Năng lượng tối thiểu lý thuyết cần thiết để làm tan chảy một tấn phế liệu là 300 kWh (1,09 GJ) (điểm nóng chảy 1.520 ° C (2.768 ° F). Thép nóng chảy, và khoảng 37 phút "Thời gian năng lượng " (thời gian thép được tan chảy bởi vòng cung). Thương hiệu vòng cung điện chỉ là kinh tế trong đó điện rất phong phú và đáng tin cậy, với một lưới phát triển tốt. Trong nhiều nơi , các nhà máy hoạt động trong giờ cao điểm khi các tiện ích có công suất phát và giá điện vượt quá thấp hơn. Điều này so sánh thuận lợi với mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu ước tính của sản xuất thép khoảng 20 GJ mỗi tấn [9] (1 Gigajoule bằng khoảng 270 kWh) Tất cả các phương pháp.

Hoạt động

Kim loại phế liệu được vận chuyển đến thùng phế liệu nằm bên cạnh nhà máy luyện kim. Phế liệu thường được chia thành hai loại chính: mảnh vụn (hàng trắng, ô tô và các vật thể khác làm bằng thép đồng hồ ánh sáng tương tự) và tan chảy (tấm lớn và dầm thép lớn ), và một số sắt giảm trực tiếp cho cân bằng hóa học (DRI) hoặc gang. Một số lò làm tan chảy gần 100% dri.Phế liệu được tải vào các trống lớn gọi là giỏ có cửa "lật " ở phía dưới. Chăm sóc để lớp phế liệu trong giỏ để đảm bảo hoạt động của lò tốt; Sự tan chảy nặng được đặt trên đỉnh của một lớp chip bảo vệ mỏng trên đó nhiều chip được đặt. Các lớp này nên có trong lò sau khi sạc. Để làm nóng phế liệu và thu hồi năng lượng, tăng hiệu quả thực vật.

Giỏ phế liệu sau đó được đưa đến cửa hàng lò luyện, mái nhà được nhấc ra khỏi lò và phế liệu trong giỏ được nạp vào lò. Sạc là một trong những hoạt động nguy hiểm hơn cho các nhà khai thác lò điện phát hành rất nhiều năng lượng tiềm năng; Bất kỳ kim loại lỏng nào trong lò thường được di chuyển lên và ra bởi phế liệu rắn, và nếu lò nóng, dầu mỡ và bụi trên phế liệu có thể được đốt cháy, khiến quả cầu lửa phun ra. Vỏ đầu tiên đang tan chảy, phế liệu được nạp vào vỏ thứ hai, được làm nóng trước bằng khí thải từ vỏ hoạt động. Các hoạt động khác đang sạc trước khi làm nóng chất thải trên băng chuyền trước khi xả vào lò hoặc tải nó từ trục Đặt phía trên lò thông qua đó không khí thải đi trực tiếp. Các lò khác có thể được lấp đầy bằng kim loại nóng (nóng chảy) từ các hoạt động khác.

Sau khi sạc, mái lò quay trở lại và sự tan chảy bắt đầu. Điện cực được hạ xuống phế liệu, vòng cung được đánh và điện cực được đặt để khoan vào lớp mảnh vụn trên đỉnh lò. Một phần của hoạt động để bảo vệ mái nhà và tường khỏi quá nhiệt và tổn thương hồ quang. Một điện cực đạt đến sự tan chảy nặng ở dưới cùng của lò và hồ quang được che chắn bởi phế liệu, điện áp có thể được tăng lên và điện cực tăng nhẹ, kéo dài Vòng cung và tăng sức mạnh cho sự tan chảy. Điều này cho phép bể nóng chảy hình thành nhanh hơn, giảm thời gian khai thác. Oxygen bị thổi vào chất thải, đốt hoặc cắt thép và nhiệt hóa học bổ sung được cung cấp bởi các đầu đốt nhiên liệu oxy gắn trên tường. Cả hai quá trình tăng tốc tan chảy phế liệu. Vòi phun siêu thanh cho phép các máy bay oxy xâm nhập vào xỉ tạo bọt và đến bể chứa chất lỏng.

Một phần quan trọng của sản xuất thép là sự hình thành xỉ, nổi trên bề mặt thép nóng chảy. SLAG thường bao gồm các oxit kim loại và đóng vai trò là điểm đến cho các tạp chất bị oxy hóa, hoạt động như một tấm chăn nhiệt (dừng mất nhiệt quá mức) và giúp giảm xói mòn lớp lót chịu lửa. Các tác nhân xỉ thông thường là canxi oxit (CaO, dưới dạng QuickLime) và oxit magiê (MGO, dưới dạng dolomit và magnesit). Những tác nhân xẹp này được nạp vào phế liệu hoặc thổi vào lò trong quá trình nóng chảy. Thành phần chính của xỉ EAF là oxit sắt được tạo ra bởi quá trình đốt bằng thép được tiêm oxy. Khí carbon monoxide, sau đó làm cho xỉ bong bóng, dẫn đến hiệu quả nhiệt được cải thiện, và độ ổn định hồ quang tốt hơn và hiệu quả điện. Lớp xỉ cũng bao gồm cung, ngăn nhiệt bức xạ làm hỏng mái lò và tường bên.Khi điện tích phế liệu ban đầu bị tan chảy, một thùng phế liệu khác có thể được nạp vào lò, mặc dù sự phát triển của EAF đang chuyển sang thiết kế một khoản phí. Quá trình sạc và tan chảy phế liệu có thể được lặp lại nhiều lần khi cần thiết để đạt được nhiệt lượng nhiệt mong muốn Số lượng điện tích phụ thuộc vào mật độ của phế liệu; Phế liệu mật độ thấp hơn có nghĩa là chi phí nhiều hơn. Sau khi tất cả các phế liệu được tan chảy hoàn toàn, một hoạt động tinh chế được thực hiện để kiểm tra và điều chỉnh thành phần hóa học của thép và làm quá nhiệt độ tan chảy trên điểm đóng băng của nó để chuẩn bị cho việc khai thác. Oxy vào bể nóng chảy đốt cháy các tạp chất như silicon, lưu huỳnh, phốt pho, nhôm, mangan và canxi và loại bỏ các oxit của chúng vào xỉ nóng chảy. Sau khi các yếu tố này bị đốt cháy trước tiên, carbon được loại bỏ vì ái lực lớn hơn của chúng với oxy. Các kim loại như niken và đồng, có ái lực với oxy thấp hơn sắt, không thể loại bỏ bằng cách oxy hóa và chỉ phải được kiểm soát bằng hóa học chất thải, chẳng hạn như sự ra đời của sắt giảm trực tiếp và sắt. và nó thường tràn vào lò và đổ vào hố xỉ từ cửa xỉ. Lấy mẫu nhiệt độ và lấy mẫu hóa học bằng súng phun tự động. Oxy và carbon có thể được đo tự động bằng các đầu dò đặc biệt nhúng vào thép, nhưng đối với tất cả các nguyên tố khác, mẫu "Cold ", một mẫu nhỏ của thép hóa rắn được phân tích trên máy quang phổ phát xạ hồ quang. Khác với nhiệt độ và thành phần hóa học là chính xác , thép nóng chảy được loại bỏ bằng cách nghiêng lò thành một cái muôi đã được làm nóng trước. Đối với các lò thép carbon thông thường, một khi xỉ được phát hiện trong quá trình chạm vào, lò sẽ nhanh chóng nghiêng về phía loại bỏ xỉ, do đó giảm thiểu xỉ được đưa vào muôi. Đối với một số loại thép đặc biệt, bao gồm cả thép không gỉ, xỉ cũng được đổ vào muôi, nơi nó được xử lý trong lò nung để phục hồi các yếu tố hợp kim có giá trị. Khai thác, một số bổ sung hợp kim được đưa vào dòng kim loại, và nhiều thông lượng hơn, chẳng hạn như vôi , được thêm vào đỉnh của muôi để bắt đầu xây dựng một lớp xỉ mới. Về mặt sự tan chảy của nó.during và sau khi chạm vào, lò nung "quay lại các phân đoạn mới; Sau khi khai thác hoàn tất, hãy chạm vào miệng đầy cát. Đối với lò công suất trung bình 90 tấn, toàn bộ quá trình từ nhiệt này sang nhiệt tiếp theo thường mất khoảng 60-70 phút (khai thác thời gian).

Theo định kỳ, lò được làm sạch hoàn toàn bằng thép nóng chảy và xỉ để cho phép kiểm tra vật liệu chịu lửa và, nếu cần thiết, các vật liệu chịu lửa rộng hơn. Các thành phần làm mát được thực hiện cực kỳ nghiêm trọng, thay vì mối quan tâm hoàn toàn về các vụ nổ hơi nước tiềm năng. Độ mòn quá mức có thể dẫn đến mụn, kim loại lỏng và xỉ có thể thấm vào vỏ chịu lửa và lò sưởi và thoát vào khu vực xung quanh.