بسم الله الرحمن الرحیم

موضوع :

استفاده از آهن اسفنجی در کوره های القایی

تهیه و تنظیم :

مهدی عرب زاده

استاد گرامی :

استاد رامشی

خرداد 93

استفاده از آهن اسفنجی در کوره های القایی

کمبود روز افزون ضایعات فلزی، مشکلات متعددی را برای واحدهای کوچک و بزرگ فولادی منجر شده است که با جایگزینی درصدی از شارژ فلزی کوره با آهن اسفنجی با بریکت، میتوان به حل این معضل پرداخت.

شرکت گسترش فولاد سپاهان، در راستای حل این معضل، اقدام به همکاری و انتقال دانش فنی استفاده از آهن اسفنجی در کوره های القائی نموده است.

کاربرد و مزایای استفاده از آهن اسفنجی در کوره القایی به شرح ذیل میباشد :

تولید فولاد با کیفیت بهتر :

با جایگزینی آهن اسفنجی بجای قراضه، میزان مس، کروم، تنگستن، سرب، قلع و روی و سایر عناصر مزاحم و مضر در فولاد مذاب کاهش یافته و کیفیت و خواص مکانیکی محصولات تولیدی افزایش می یابد.

کاهش قیمت تمام شده فولاد :

طبق ارزیابی های انجام شده، قیمت تمام شده فولاد خام، در کوره های القایی با شارژ ترکیبی قراضه و آهن اسفنجی، بین 5 تا 10 درصد، کمتر از قیمت تمام شده فولاد با شارژ 100 درصد قراضه می باشد که بسته به شرایط کارفرما و در اختیار گذاشتن امکانات و نجهیزات، متغیر می باشد.

کاهش مدت زمان بین دو تخلیه :

سهولت و سرعت انبارسازی، انتقال و شارژ آهن اسفنجی و عدم نیاز به تجهیزات و ماشین آلات سنگین در مقایسه با قراضه، علاوه بر کاهش قیمت تمام شده، موجب کاهش زمان بین دو تخلیه می شود.

ماهیت ناهمگون قراضه و عدم امکان شارژ مداوم آن موجب نوسان توان مصرفی در کوره گشته که علاوه بر افزایش زمان بین دو تخلیه، آسیب پذیری کوره را افزایش میدهد.

افزایش عمر نسوز کوره در صورت استفاده صحیح :

ماهیت ناهمگون قراضه و سقوط یکباره آن به داخل کوره، منجر به آسیب دیدگی نسوز کف کوره و سایش جداره کوره می گردد، در نتیجه عمر نسوز کوره، کاهش می یابد. با توجه به تمهیداتی که در نحوه شارژ آهن اسفنجی در نظر گرفته شده و ماهیت یکنواخت آن نه تنها عمر نسوز کوره را کاهش نمیدهد، بلکه افزایش نیز می یابد.

امکان تعدیل عناصر مزاحم و خنک کردن مذاب :

گوگرد و فسفر کمتر در آهن اسفنجی نسبت به آهن قراضه، امکان کاهش و تعدیل درصد آن ها را در حد قابل ملاحظه ای فراهم می سازد.

مزایای مصرف آهن اسفنـــجی نسبت به آهن قـــراضه در کوره های برقی

    ‏با توجه به افزایش روز افزون مصرف فولاد در دنیا، تامین بار آهنی و مواد اولیه همواره مورد نیاز فولاد سازیهای جهان می باشد که در این راستا، تولید و مصرف آهن اسفنجی سهم قابلی توجهی را به خود تخصیص داده است.

 ‏برخی از مزایای تردید ناپذیر مصرف آهن اسفنجی در مقایسه با آهن قراضه معرفی می شود.

‏تحقق آنالیز شیمیایی استاندارد محصولات فولادی در صورت استفاده از آهن اسفنجی در کوره های برقی

 ‏الف- استمرار یکنواختی آنالیز در محصول

‏ب- گوگرد و فسفر کمتر در آهن اسفنجی نسبت به آهن قراضه

همچنین با مصرف و شارژ توام آهن اسفنجی و قراضه در کوره های قوس الکتریکی و القایی از میزان ناخالصی ها و عناصر گو گرد و فسفر در حد قابل ملاحظه ای کاسته می شود. با دقیق کردن ترکیب شارژ آهن اسفنجی و قراضه نیاز به عملیات تصفیه مذاب کمتر شده و در نتیجه عملیات متالوژیکی در داخل کوره آسانتر انجام شده و بهره وری کوره بالا می رود.

ج- با جایگزینی آهن اسفنجی به جای قراضه، میزان مس، کروم، تنگستن، سرب، قلع و روی و سایر عناصر مزاحم و مضر در چدن و فولاد مذاب کاهش یافته و کیفیت و خواص مکانیکی محصولات ریخته گری و فولادی افزایش می یابد.

د-کاهش میزان نیتروژن در مذاب فولاد باعث می شود تا تختال و شمش های با کیفیت بمراتب بهتر جهت تولید ورق های گرم ، وایر و انواع محصولات دیگر تولید گردد.

                                              مس                          نیتروژن

   شارژ قراضه                      0.2 درصد                  80ppm

   شارژ آهن اسفنجی           0.05 درصد                 22ppm

انبارسازی، انتقال، شارژ، عملیات تولید ذوب در صورت استفاده از آهن اسفنجی

‏الف- سهولت انبار سازی، انتقال و شارژ آهن اسفنجی در کوره برقی و عدم نیاز به تجهیزات و ماشین آلات سنگین نظیر جرثقیل و لودر برای متریال هندلینگ‏

ب- امکان شارژ مداوم آهن اسفنجی گرم در کوره های برقی و به تبع آن کاهش مصرف انرژی و زمان ذوب،‏تغذیه مستمر آهن اسفنجی به کوره های برقی فولاد سازی در مقایسه با شارژ صد در صد قراضه در همان شرایط امکان افزایش قدرت الکتریکی ورودی به کوره را بالاتر برده و نتیجتا زمان ذوب کاهش یافته و راندمان تولید فولاد را افزایش می دهد. به دلیل ماهیت ناهمگون قراضه و تغییر پیوسته طول قوس بین الکترود و قراضه شارژ شده به کوره، نوسانات شدید و هارمونیکهای مزاحم و فیلکرهای زائد کار کرد کوره های برقی و پایداری شبکه انتقال قدرت را مختل می نماید.

‏شارژ مستمر آهن اسفنجی موجب می شود تا برق مصرفی حدود 15 کیلو وات در ساعت به ازاء هر تن مصرف آهن اسفنجی ‏و با استفاده از ترانسفورماتورهایUHP ‏ کاسته شود.

ج- مصرف مستمر آهن اسفنجی باعث می شود تا کوره های برقی عملیات سرباره گیری به آسانی صورت گیرد.

د- عدم نوسان برق مصرفی در کوره های برقی

بهبود مصارف، زمان ها، میزان خطرات و میزان آلودگی های ایجاد شده با توجه به مصرف آهن اسفنجی

‏الف- تأمین بخشی از انرژی الکتریکی مورد نیاز در کوره های برقی به وسیله کربن موجود در آهن اسفنجی ‏یکی دیگر از مواردی که باعث کاهش انرژی مصرفی به ازای هر تن تولید می شود، کربن موجود در آهن اسفنجی است. با شارژ آهن اسفنجی و با کربن مناسب (معمولأ بیشتر از1/5 درصد) ‏انرژی مصرفی حدود 5 کیلو وات ساعت کاهش می یابد.

ب ‏- کاهش میزان شکست الکترود و سایش دیواره آن در کوره های قوس الکتریکی (EAF)

     Kwh/ton                                         درصد آهن اسفنجی

         421                                             100درصد آهن قراضه

         375                                             25درصد آهن اسفنجی

         377                                             30درصد آهن اسفنجی

        380                                             35درصد آهن اسفنجی

        393                                             40درصد آهن اسفنجی

         399                                             45درصد آهن اسفنجی

        408                                            50درصد آهن اسفنجی

استفاده از آهن اسفنجی در مقایسه با قراضه به دلایل مشروحه ذیل موجب کاهش مصرف الکترود می شود:

سقوط قراضه منجر به افزایش شکستگی الکترود می شود که در زمان استفاده از آهن اسفنجی این اتفاق رخ نخواهد داد.‏

با استفاده از آهن اسفنجی به دلیل میزان بالای منوکسید کربن (CO) در کوره باعث کاهش اکسیداسیون الکترود می گردد.

ج- کاهش آسیب دیدگی نسوز کف وجداره کوره و همچنین پانلهای آبگرد دیواره و سقف در کوره های قوس الکتریکی و القایی

د- کاهش خطرات آلود گی های اطراف کوره های ذوب (ناشی از انفجار قراضه های مرطوب و آلوده به روغن و مخازن و محفظه های بسته و یا گالوانیزه که احتمال خطرات ناشی ازبخارات روی، سرب، قلع و سایر فلزات وجود دارد)

هـ - مصرف پایین اکسیژن

با مصرف آهن اسفنجی و با توجه به ورود اکسیژن از اکسیدهای احیا نشده آهن به کوره، میزان اکسیژن تزریقی به کوره کاهش می یابد.اکسید آهن احیا نشده در آهن اسفنجی به حدی کافی است که می تواند نیازهای سرباره به اکسیدهای آهن را تامین نماید.

و- نظر به اینکه قراضه دانسیته ظاهری کمتری نسبت به آهن اسفنجی دارد لذا مصرف آهن اسفنجی باعث کاهش تعداد سبدهای آهن قراضه شارژ شده به کوره شده و باعث کاهش زمان ذوب و افزایش راندمان کوره های برقی خواهد شد.