نقش کربن در کوره قوس الکتریکی

کربن از جمله موادی است که وجود آن در کوره قوس الکتریکی تولید فولاد اجتناب­ ناپذیر و ضروری است.

هدف اصلی افزودن کربن به کوره قوس، ایجاد محیط احیائی در طول فرآیند ذوب و جلوگیری از اکسیداسیون فلزات موجود در مذاب می ­باشد. به دلیل وجود مقادیر قابل ­توجه اکسیژن و مواد اکسیدی در محیط کوره، جهت جلوگیری از اکسیداسیون عناصر موجود و همچنین احیای اکسیدهایی مانند FeO از سرباره و کاهش تلفات مواد، حضور کربن الزامی است. هدف دیگر وجود کربن در محیط کوره، واکنش آن با اکسیژن و تولید کربن مونوکسید (CO) و پفکی­ شدن سرباره است که تشکیل آن بهبود قابل­ توجهی در عملکرد کوره ایجاد می­ کند.از طرف دیگر با انجام واکنش­ اکسیداسیون کربن، گرمای قابل توجهی تولید شده که می ­تواند در کاهش مصرف انرژی الکتریکی در کوره مؤثر واقع شود.

کربن به سه روش به کوره فولادسازی وارد می شود: کربن شارژ شده به صورت ثقلی (روش کپه ­ای)، کربن شارژ شده توسط سیستم­ های تزریق، کربن موجود در مواد شارژ شده به کوره (مثل آهن اسفنجی). مطالعات انجام شده نشان می ­دهد که راندمان افزودن کربن تزریقی به کوره به طور قابل ­توجهی بیش از روش ثقلی بوده به طوری که در کربن تزریقی حدود 80% و در کربن ثقلی 30% می ­باشد (راندمان کربن عبارتست از درصدی از انرژی تئوری سوختن کربن که در عمل می ­توان به آن دست یافت). از آنجا که مکانیزم تأثیرگذاری کربن موجود در شارژ کوره با کربن تزریقی و ثقلی متفاوت بوده و از طرف دیگر، سرعت واکنش این نوع کربن در محیط کوره بیش از انواع دیگر کربن است، راندمان تأثیر آن در حدود 95% خواهد بود.

یکی از مهم ­ترین مزایای کربن موجود در شارژ نسبت به کربن تزریقی یا کپه ­ای، عدم نیاز به عملیات اضافی در فرآیند فولادسازی می ­باشد. بدیهی است که ورود کربن به همراه شارژ باعث حذف عملیات سخت و انرژی ­بر تزریق کربن شده و بدین ترتیب یک سری اقدامات عملیاتی در فرآیند فولادسازی کم شده که می ­تواند مزیت قابل ­توجهی به حساب آید.

امروزه DRI ماده اصلی شارژ کوره­  بسیاری از واحدهای فولادسازی محسوب می ­شود. بر اساس گزارشات میدرکس، میزان کربن موجود در DRI در محدوده 1 تا 2.5 درصد است. به بیان دیگر افزایش میزان کربن DRI هم از نظر اقتصادی و هم از نظر توان تولید واحد احیاء مستقیم مقرون به صرفه نمی ­باشد. بدین ترتیب قسمت عمده کربن مورد نیاز فولادسازی از طریق سیستم تزریق تأمین خواهد شد که مشکلاتی در پی خواهد داشت.

بریکت سرد آهن و کربن (CBIC) محصول فرآیند بریکت ­سازی از آهن اسفنجی سرد است که برای اولین بار در دنیا توسط متخصصان شرکت تدبیر صنعت آسیا ابداع گردیده است. این محصول مزایای قابل توجهی نسبت به DRI و بریکت گرم آهن اسفنجی (HBI) دارد. از جمله مزایای این محصول نسبت به DRI می توان به کاهش سطح ویژه و نرخ اکسایش، افزایش دانسیته، کاهش هزینه­ های نگهداری و حمل و نقل و بهبود راندمان تولید واحد فولادسازی اشاره نمود که ناشی از میزان تخلخل کمتر، مقاومت به اکسیداسیون بیشتر و میزان کربن بالاتر CBIC می ­باشد. بزرگ­ ترین مزیت CBIC نسبت به HBI هم انعطاف بسیار بالای آن در میزان کربن محتوی می باشد.

بیان این نکته ضروری است که کربن ورودی به همراه شارژ کوره به دو صورت سمانتیت و کربن آزاد می ­باشد. با توجه به مطالعات انجام شده، میزان تأثیرگذاری کربن آزاد بیش از کربن سمانته است. کربن موجود در DRIو HBI به طور عمده (بیش از 90 درصد) از نوع کربن سمانته بوده اما کربن حاوی CBICعمدتا از نوع کربن آزاد می ­باشد که می­ تواند کارایی واحد فولادسازی را افزایش داده و در مصرف انرژی الکتریکی صرفه ­جویی ایجاد نماید.

برآوردهای اقتصادی نشان می ­دهد که هزینه افزایش 1درصدی کربن به CBIC حدود 60 درصد هزینه افزایش کربن به DRI می ­باشد. این در حالی است که افزایش کربن DRI باعث افزایش زمان ماند آهن اسفنجی در کوره احیاء و به تبع آن، کاهش توان تولید این واحد خواهد شد، اما افزایش کربن CBIC مستلزم عملیات اضافه­ ای نیست. از طرف دیگر همان­ طور که گفته شد، نوع کربن موجود در CBIC مطلوب ­تر از کربن DRI است. به بیان دیگر به دلیل توزیع همگن کربن آزاد در CBIC و دسترسی آسان FeO به کربن، احیای FeO در حالت جامد اتفاق افتاده و سرعت احیای FeO و تشکیل سرباره پفکی بیش از سایر روش ­های افزایش کربن خواهد بود.

شما اینجا هستید: Home مستندات مقالات نقش کربن در کوره قوس الکتریکی