جدید ترین کوره قوس الکتریکی،احیا مستقیم ذوب آهن

بهره برداری از جدید ترین کوره قوس الکتریکی شرکت زیمنس با قابلیت استفاده در فرآیند احیا مستقیم ذوب آهن

شرکت زیمنس بزرگ‌ترین شرکت عرضه کننده تجهیزات، محصولات و خدمات صنعتی مدرن و خلاقانه در سطح جهان است که با تکنولوژی اتوماسیون مستمر و نرم‌افزارهای صنعتی و کارشناسان خبره در زمینه بازارهای صنعتی و تکنولوژی‌هایی بر پایه خدمات فنی، بخش صنعتی زیمنس بالاترین بهره‌وری، کارایی و انعطاف‌پذیری را برای مشتریان خود در سرتاسر دنیا فراهم آورده است.
این شرکت در کشورهای مختلف حدود 100 هزار نیروی کار دارد. همچنین بخش صنعتی زیمنس شامل اتوماسیون، تکنولوژی‌های محرک و بخش خدمات مشتریان و واحد بازرگانی تکنولوژی‌های فلزات از دیگر بخش‌های شرکت زیمنس است.
واحد تجاری تکنولوژی فلزات زیمنس یکی از مراکز پیشرو در زمینه تامین تجهیزات فنی و مهندسی و زیربنایی صنعت آهن و فولاد در جهان است که از آن قبیل می‌توان به سیستم نورد تخت در صنایع آلومینیوم و یا انواع کوره‌های مخصوص ذوب فلزات و کوره‌های قوس الکتریکی اشاره کرد.
شرکت زیمنس در 19 ژانویه سال 2012 اعلام کرد که یک کوره قوس الکتریکی (EAF) جدید ابداع کرده که کاربرد ویژه آن در زمینه احیای مستقیم چدن مذاب (DRI) است. استفاده از شارژ آهن اسفنجی یا بریکت در کوره قوس می‌تواند تاثیرات مشخصی را در فرآیند ذوب نشان دهد. مصرف انرژی، بهره‌وری یا قابلیت تولید و بازدهی مواد متاثر از ترکیب شیمیایی DRI و درصد استفاده از آن در شارژ است.
آهن اسفنجی به‌ عنوان جایگزین قراضه و با توجه به ترکیب شیمیایی تقریبا یکنواخت آن به منظور کاهش غلظت عناصر ناخالصی و رسوبات در ذوب از طریق بالا بردن عیار آهن موجود در شارژ استفاده می‌شود.
در حقیقت با شارژ آهن اسفنجی در سبد قراضه آهن، سطح ناخالصی‌های موجود در شارژ کاهش یافته و سبب کاهش مقدار نیتروژن موجود در ذوب می‌شود. کاهش نیتروژن در ذوب باعث می‌شود، تختال‌ها و بیلت‌های با کیفیت جهت تولید ورق‌های گرم، مفتول‌ها و انواع محصولات دیگر را بتوان تولید کرد.
تعداد واحدهای فولادسازی به روش کوره قوس در منطقه آسیا رو به افزایش بوده و این در حالی است که امکان تهیه قراضه آهنی با کیفیت در منطقه آسیا با توجه به این‌که باید دانسیته حدود یک تن بر مترمکعب داشته باشد بسیار دشوار بوده، لذا استفاده از شارژ پیوسته آهن اسفنجی به‌ عنوان بهترین راه‌حل در جهت تامین مواد آهنی به‌طور فزاینده‌ای مورد توجه قرار گرفته است. یکی دیگر از مزایای استفاده از شارژ پیوسته آهن اسفنجی و یا بریکت در کوره، کاهش تعداد سبدهای شارژ قراضه آهنی به کوره است. بدیهی است با کاهش تعداد سبدها از زمان آماده‌سازی کم شده و این نیز باعث بالا رفتن بهره‌وری و افزایش تولید خواهد شد.
در حال حاضر این کوره قوسی در بازارهای آمریکای شمالی در دسترس فولادسازان قرار گرفته است. این کوره مدرن با نام Simetal EAF FAST DRI در بازار موجود است و به منظور فرآیند ذوب مستمر توسط نیروی الکتریکی طراحی شده و بعد از تکمیل فرآیند، مذاب آهن اسفنجی (DRI) از کوره تخلیه می‌شود. تفاوت قابل توجه این کوره جدید در مقایسه با کوره‌های دیگر کاهش فاصله زمانی بین تخلیه مذاب و همچنین کاهش چشمگیر مصرف انرژی است.
کوره قوسی یکی از بهترین انواع برای ذوب، آلیاژسازی و تصفیه فولاد به حساب می‌آیند. این کوره از لحاظ روش ایجاد قوس به دو دسته غیرمستقیم و مستقیم تقسیم می‌شوند.
در روش قوس غیرمستقیم قوس الکتریکی بین الکترود‌ها که ممکن است دوتایی یا سه تایی باشند برقرار می‌شوند و طراحی کوره به شکلی انجام می‌گیرد که شارژ بین آن که در محدوده، قوس قرار گرفته در اثر حرارت قوس ذوب بشوند.
ولی در کوره‌های امروزی عمدتا از روش قوس مستقیم استفاده می‌شود که قوس بین الکترود یا الکترود‌ها که ممکن است تکی دوتایی یا سه تایی باشند با جداره و کف برقرار می‌شود و شارژی که در محدوده قرار گرفته می‌شود ذوب می‌شود. از میان کوره‌های قوس الکتریکی مستقیم نوع 3 تایی آن هم در تناژهای کم وهم در تناژهای زیاد مورد مصرف صنعتی بیشتری دارد و همین نوع کوره است که بیشتر برای ذوب و ریخته‌گری فولاد استفاده می‌شود.
کوره قوس الکتریکی بر اساس سرباره‌شان ممکن است قلیایی یا اسیدی باشند. یعنی اگر سرباره آن قلیایی باشد مواد نسوز نیز باید قلیایی باشد و اگر سرباره آن اسیدی باشد مواد نسوز نیز باید اسیدی باشد. سرباره قلیایی در مجاورت نسوز اسیدی با آن ترکیب شده و اشکالاتی بوجود می‌آورد.
تقریبا 95 درصد فولادها در جهان در کوره قلیایی تولید می‌شوند (زیرا با مواد قلیایی فسفرزدایی وگوگردزدایی انجام می‌گیرد). از کوره‌های اسیدی در موارد مخصوصی استفاده می‌شود. در کوره قوس الکتریکی با جداره بازی این قابلیت وجود دارد که بتوان از بدترین نوع قراضه بهترین و با کیفیت‌ترین نوع فولاد را تهیه کنیم.

به‌طور کلی ساختمان کوره قوس الکتریکی شامل:
قسمت‌های زیر است.
الکترودها:
در سقف کوره قرار می‌گیرند و توسط بازوهای نگهدارنده آن بالا پایین می‌روند. الکترودهای کوره بلند عامل اصلی ایجاد حرارت بوده و معمولا مصرفی هستند.
سقف کوره:
به‌صورت یک کلاهک است و سعی می‌شود سقف را ‌به‌گونه‌ای طراحی کنند که هم استحکام کافی داشته باشد وهم حتی الامکان از لحاظ وزنی سبک باشد. در اکثر کوره‌ها قوس الکتریکی سقف همراه با الکترودها قابل حرکت است. مقداری سقف به طرف بالا حرکت می‌کند و بعد حرکت افقی می‌کند و کنار می‌رود وشارژ کوره از محل سقف آن وارد کوره می‌شود.
دیواره‌ها:
عموما به صورت استوانه‌ای شکل هستند و بسته به این‌که کوره اسیدی یا بازی باشد از جنس مختلفی تهیه می‌شوند.
کف کوره:
حالت قوسی شکل دارد، برعکس سقف آن عمقش نسبتا کم وسطح آن زیاد است تا فصل مشترک مذاب با سرباره بیشترین مقدار باشد.
درب کوره:
در کوره‌های قوس الکتریک نیاز است که در حین ذوب موادی به ذوب اضافه شود مثل مواد فروآلیاژ یا مواد سرباره ساز یا مواد دیگر، در نتیجه این مواد از درب کار بداخل کوره شارژ می‌شوند.
محفظه تخلیه مذاب:
قبل از شارژ کوره این قسمت توسط گل نسوز بسته می‌شود و بعد از انجام فرآیند ذوب وتصفیه این قسمت باز می‌شود کوره خم می‌شود و مذاب از آن تخلیه می‌شود.
دریچه سرباره‌گیری:
بعضی وقت‌ها به‌طور مجزا وجود دارد که مشابه با محفظه تخلیه مذاب است (خود سیستم قابلیت این را دارد که تا 45 درجه کوره را برای تخلیه مذاب به جلو خم کند و تا 15 درجه برای تخلیه سرباره به عقب خم کند).
سیستم‌های مکانیکی و محرک بسیاری نیز در کوره‌ها نقش دارند.
آهن اسفنجی به همراه آهن قراضه معمولا با ترکیب 15 درصد قراضه و 85 درصد آهن اسفنجی به کوره قوس الکتریکی شارژ شده و در یک فاصله زمانی کمتر از یک ساعت تا دو ساعت بستگی به قدرت ترانس کوره مواد شارژ شده، در دمای بالا ذوب شده و سپس کوره ذوب تخلیه و مذاب حاصله توسط پاتیل‌های مخصوص وارد کوره فولادسازی می‌‌شود در کوره فولاد‌سازی‌ مذاب حاصله توسط گاز آرگون همگن شده و مواد مورد نیاز از جمله فروآلیاژها به مذاب اضافه می‌‌شود تا به ترکیب مورد نظر برسد. سپس مذاب حاصله با ترکیب فولاد به ماشین ریخته‌گری مداوم شارژ شده و در اشکال مختلف قالب‌ریزی و سپس با سیستم پاشش آب سرد شده و در طول دلخواه برش داده می‌شود اشکال شمش تولیدی می‌تواند به صورت تختال، بیلت و بلوم و طول و عرض و ضخامت متفاوت باشد. مواد اولیه کوره‌های قوس الکتریکی می‌تواند تا 100 درصد آهن قراضه باشد، اما در این کوره الکتریکی مدرن در مقایسه با کوره‌های قوس الکتریکی متداول زمان بین دو تخلیه مستمر تا 15 درصد کاهش یافته و میزان مصرف انرژی نیز تا 20 کیلووات ساعت به ازای هر تن تنزل داشته، همچنین مصرف الکترود نیز در این کوره تا 10 درصد افت را داشته است. تامین مستمر الکتریسیته طی عملیات حمام تخت (Flat-Bath) نه تنها راندمان افزایش یافته، بلکه از ایجاد کرنش‌های‌ هارمونیک خطی مانند سوسو زدن یا لرزش مذاب (Flicker) نیز در این کوره جدید خبری نیست. با استفاده از این تکنولوژی ارایه شده توسط شرکت زیمنس، راندمان یک کوره 150 تنی می‌تواند به‌طورکلی تا حدود 15 درصد افزایش یابد.
از دیگر مزایای این کوره می‌توان به تخلیه مذاب بدون سرباره (FAST) است، همچنین دریچه‌های جایگزین برای شارژ، تخلیه مذاب در شرایطی که کوره در حال بهره‌برداری است، در این کوره در نظر گرفته شده است. تخلیه مذاب بدون سرباره منتج به افزایش کیفیت آلیاژ و سولفورزدایی بهتر فولاد می‌شود و باعث می‌شود ضرورتی برای نصب مشعل‌های اضافی وجود نداشته باشد.
کوره در طراحی Simetal EAF FAST DRI سیستم انتقال گرم (HTS) نیز در نظر گرفته شده که این امر این کوره را قادر می‌سازد تا در دماهایی در حدود 600 درجه سانتیگراد به راحتی با آهن اسفنجی گرم تغذیه شود. همچنین این کوره قوس الکتریکی جدید به دلیل طراحی مدولار خود، قادر خواهد بود به همراه تکنولوژی FAST DRI نیز هماهنگ شود.