بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به شرایط حاکم بر بازار و کاهش قیمت محصولات فولادي، کاهش قیمت تمام شده محصولات به استراتژيهاي مهم سازمانهاي تولیدکننده فولاد تبدیل شده است . با توجه به تأثیر هزینه مصرف انرژي در قیمت تمام شده محصولات فولادي در این مقاله سعی شده به بررسی عوامل تأثیرگذار بر مصرف انرژي الکتریکی در کورههاي قوس الکتریکی پرداخته شود.
در این گزارش با تغییر عوامل مهم تاثیرگذار بر مصرف انرژي الکتریکی، میزان تغییرات ایجاد شده در مصرف انرژي کورههاي قوس الکتریکی فولاد هرمزگان محاسبه و با رسم نمودار نمایش داده شده است. در مقاله زیر تأثیر عواملی از جمله آنالیز آهن اسفنجی، اکسیژن مصرفی، دماي تخلیه مذاب، مصرف آهک و دولومیت، زمان توقفات، زمان عملیات، توان ورودي، تناژ تخلیه و فشار کوره بر مصرف انرژي الکتریکی کورههاي قوس مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
مقدمه
با توجه به رشد روزافزون جمعیت جهان و رشد تصاعدي نیاز جهان به فولاد به عنوان مهمترین ماده اولیه ساخت و ساز، تولید جهانی فولاد نیز رشدي تصاعدي پیدا کرده و تنها طی 12 سال گذشته به حدود 45 درصد رسیده است و با توجه به اینکه مصرف انرژي در این صنعت حدود 8 درصد از مصرف کل انرژي جهان را شامل میشود، لذا صرفهجویی در مصرف انرژي بیش از پیش ضروري به نظر میرسد.
با وجود کاهش 50 درصدي مصرف انرژي براي تولید یک تن فولاد در کشورهاي پیشرفته طی 35 سال گذشته، موضوع کاهش مصرف انرژي در صنعت فولاد کشور از بدو آغاز، به دلایل مختلف بویژه به دلیل ارزانی حاملهاي انرژي در ایران چندان مورد توجه قرار نگرفته است. با توجه به سهم حداقل 20 درصدي انرژي در قیمت تمام شده فولاد از یک طرف، و اجراي طرح هدفمندسازي یارانهها و واقعی شدن قیمت حاملهاي انرژي از طرف دیگر، موضوع کاهش مصرف انرژي در صنعت فولاد ایران موضوعی حیاتی به نظر میرسد ، در این مقاله نیز سعی شده است عوامل تأثیرگذار بر مصرف انرژي الکتریکی در کورههاي قوس بررسی و ارتباط هر یک از آن پارامترها با مصرف انرژي الکتریکی با رسم نمودار نمایش داده شود.
روش تحقیق
در این گزارش با تغییر عوامل مهم تأثیرگذار بر مصرف انرژي الکتریکی، میزان تغییرات ایجاد شده در مصرف انرژي ثبت و با رسم نمودار نمایش داده شده است. در مقاله زیر تأثیر عواملی از جمله آنالیز آهن اسفنجی، اکسیژن مصرفی، دماي تخلیه مذاب، مصرف آهک و دولومیت، زمان توقفات، زمان عملیات، توان ورودي، تناژ تخلیه و فشار کوره بر مصرف انرژي الکتریکی در کورهها مورد بررسی قرار گرفته است، سپس روابط ایجاد شده بین مصرف انرژي الکتریکی با تغییر هر یک از پارامترهاي ذکر شده در بالا را به صورت نمودار نمایش داده شده است. بررسیهاي مذکور در کورههاي 180 تنی قوس الکتریکی فولاد هرمزگان با ترانسفرماتور 120 مگا ولت آمپر و تناژ تخلیه 120تن بر اساس شارژ %100 آهن اسفنجی انجام شده است.
نتایج و بحث آنالیز آهن اسفنجی مصرفی
با توجه به اینکه کورههاي قوس فولاد هرمزگان بر اساس رژیم شارژ %95 آهن اسفنجی و %5 قراضه طراحی شده است، آنالیز آهن اسفنجی نقش بسیار مهم و تأثیرگذاري بر روي پارامترهاي فرآیندي کورههاي قوس دارد، یکی از پارامترهایی که به شدت آنالیز آهن اسفنجی مصرفی بر روي آن تأثیر میگذارد، انرژي مصرفی در کورههاي قوس میباشد. جهت بررسی بهتر تأثیر آنالیز آهن اسفنجی بر مصرف انرژي الکتریکی در کوره قوس، سه عامل متالیزاسیون، کربن و گانگ در آهن اسفنجی به صورت مجزا مورد بررسی قرار گرفت.
- رابطه میزان متالیزاسیون در آهن اسفنجی با مصرف انرژي الکتریکی در کوره قوس
متالیزاسیون نسبت آهن فلزي - آهن خالص - به آهن کل - آهن خالص + آهن اکسیدي - میباشد. هر چه متالیزاسیون بالاتر باشد آهن فلزي به آهن کل نزدیکتر شده و میزان آهن به صورت اکسیدي کاهش خواهد یافت و در نتیجه آهن کمتري به صورت ترکیب با اکسیژن وارد کورههاي قوس خواهد شد.
هر چه میزان آهن اکسیدي در آهن اسفنجی دریافتی بیشتر باشد نیاز به شارژ بیشتر کربن جهت سوزاندن اکسیژن و احیا آهن اکسیدي میباشد که با توجه به اینکه این واکنش گرماگیر است به انرژي الکتریکی بیشتري نیاز میباشد. از طرفی به دلیل اینکه میزان FeO در سرباره تولیدي بیشتر میشود راندمان مواد کاهش یافته، در نتیجه جهت تکمیل تناژ مورد نظر، نیاز به شارژ مواد بیشتري میباشد. به همین دلیل مصرف انرژي جهت ذوب مواد اضافی افزایش خواهد یافت. همانگونه که در شکل 1 مشاهده میشود با افزایش 1 درصد متالیزاسیون در آهنهاي اسفنجی مصرفی، میزان انرژي مصرفی در کورهها 20 کیلو وات ساعت بر تن کاهش یافت.
- رابطه میزان گانگ اسیدي در آهن اسفنجی با مصرف انرژي الکتریکی در کوره قوس
دومین پارامتر مهم در آهنهاي اسفنجی مصرفی، گانگهاي اسیدي میباشد . - SiO2, Al2O3 - افزایش میزان گانگهاي اسیدي تأثیرات نامطلوبی بر روي پارامترهاي تولیدي کوره قوس خواهند گذاشت ، بدین صورت که افزایش گانگهاي اسیدي باعث کاهش راندمان مواد فلزي و کاهش آهن کل در اسفنجی ارسالی خواهد شد.
در نتیجه مصرف اسفنجی به ازاي هر تن مذاب افزایش خواهد یافت. از طرفی جهت تامین بازیسیته میبایست مص رف آهک و دولومیت در کورهها افزایش یابد که جهت ذوب آهک و دولومیت و آهن اسفنجی به انرژي شیمیایی بیشتري نیاز میباشد. در شکل 2 مشاهده میشود که با افزایش %0/5 گانگهاي اسیدي، مصرف انرژي الکتریکی 18 کیلو وات ساعت به ازاي هر تن مذاب افزایش یافته است.
- رابطه میزان کربن در آهن اسفنجی با مصرف انرژي الکتریکی در کوره قوس
سومین عامل مهم در آنالیز شیمیایی آهن اسفنجی، کربن موجود در آن میباشدمعمولاً. میزان کربن بستگی به میزان مصرف اکسیژن، نرخ شارژ آهن اسفنجی و متالیزاسیون آهن اسفنجی در کورهها دارد.
