الانتقال إلى المحتوى الرئيسي

تعمل حلول حقن كربيد الكالسيوم في أفران القوس الكهربائي (EAF) على تحسين عملية تكوين الرغوة في الخبث، وتعزيز كفاءة الطاقة، وتحقيق الاستقرار في عمليات أفران القوس الكهربائي (EAF).

نحن ندرك أن الكفاءة هي مفتاح الربحية في صناعة الصلب. ولا تتحقق الكفاءة الحقيقية من خلال الاختصارات، بل من خلال التنفيذ المنضبط والرقابة المستمرة في كل مرحلة من مراحل الإنتاج. ويعتمد النجاح على توفير الطاقة المناسبة في الوقت المناسب والمكان المناسب.

ومع ذلك، في العديد من عمليات الصهر بالكهرباء (EAF)، تنخفض الكفاءة في المراحل المتأخرة من عملية التسخين. حيث يقل سمك الخبث وينخفض ارتفاع الرغوة. وبدون تغطية كافية بالرغوة، يزداد تعرض القوس الكهربائي ويقل نقل الطاقة إلى حوض الفولاذ. كما يزداد الوقت بين كل عملية سحب وأخرى. وترتفع تكلفة الطاقة. ويزداد فقدان الإنتاج. ويزداد تعرض القوس الكهربائي. وتتلف المواد المقاومة للحرارة باهظة الثمن.

يعد التحكم الفعال في الخبث أمرًا بالغ الأهمية، لا سيما عندما تكون الكفاءة مطلوبة بشدة، مثل المراحل النهائية من التسخين، أو عند إضافة الحديد المختزل المباشر (DRI) أو الحديد المكبس (HBI)، أو عندما يتعين على مصنع الصلب الصغير تحقيق أقصى إنتاجية بالطن في الساعة.

يساعد استخدام حلول حقن كربيد الكالسيوم في أفران القوس الكهربائي على الحفاظ على استقرار حالة الخبث، مما يدعم الأداء المتسق للقوس الكهربائي والتشغيل الأمثل للفرن.

تحسين عملية تكوين الرغوة في الخبث

تم تصميم حقن كربيد الكالسيوم في أفران القوس الكهربائي (EAF) خصيصًا لتعزيز تكوين الرغوة في الخبث خلال المراحل الأكثر حساسية من عملية التسخين، مما يؤدي إلى تحسين توزيع الطاقة، وتثبيت القوس الكهربائي، وزيادة الكفاءة الإجمالية للفرن. توفر كل حبة من حبيبات كربيد الكالسيوم الظروف المثالية لتكوين الرغوة في الخبث عند تفاعلها مع أكسيد الحديد (FeO) الموجود في الخبث؛ حيث تعمل على تكثيف الخبث، وتوفر جزيئات الجير اللازمة للحفاظ على الفقاعات، وتولد غاز ثاني أكسيد الكربون (CO) لزيادة ارتفاع الرغوة.

تُستعاد الكفاءة الكهربائية مع ارتفاع طبقة رغوية مستقرة لتغطي القوس الكهربائي، مما يوفر دائرة كهربائية محسنة مع انخفاض في فقدان الحرارة. ومن خلال تحسين بنية الخبث وتفاعليته، يساعد حقن كربيد الكالسيوم على الاحتفاظ بطاقة القوس الكهربائي داخل الحوض بدلاً من السماح لها بالتشتت إلى الخارج، مما يدعم نقل الحرارة بشكل أكثر كفاءة وتشغيل الفرن بشكل مستقر.

تثبيت القوس

في فرن القوس الكهربائي، يتحكم المشغلون في مدخلين رئيسيين للطاقة: الطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية. يتم توصيل الطاقة الكهربائية عبر الأقطاب الكهربائية، مما يولد القوس الذي يعمل على صهر وتسخين الخردة. أما الطاقة الكيميائية فتأتي من حقن الأكسجين والكربون وأنظمة الشعلات التي تعمل بالوقود والأكسجين، والتي تولد حرارة إضافية من خلال تفاعلات يتم التحكم فيها داخل الفرن. وعندما يتم موازنة هذه المدخلات من الطاقة وضبطها بشكل صحيح، بما يتناسب مع ظروف الصهر المتغيرة، يعمل الفرن بأقصى أداء له. وعندما لا تتوافق هذه المدخلات مع ظروف الفرن، يتم فقدان التحكم في الخبث الرغوي وتبدأ أوجه القصور في التراكم. تنخفض استقرار القوس، ويصبح نقل الحرارة غير متسق، ومع تعرض الأقواس، يواجه المشغلون موقفًا لا مفر منه: إما تقليل المدخلات الكهربائية وتقليل الإنتاجية، أو زيادة المدخلات الكهربائية وتقليل عمر المواد المقاومة للحرارة، بل والمخاطرة بإلحاق الضرر بالفرن.

لذلك، فإن أحد أهم الأدوات للحفاظ على التوازن والتحكم في الرغوة الناتجة عن الخبث هو الحقن الدقيق والموجه لكربيد الكالسيوم.

حماية الفرن

ثبتت فعالية حقن كربيد الكالسيوم في المراحل المتأخرة من عملية الصهر، عندما تنخفض مستويات الكربون في الحوض، وترتفع مستويات الأكسجين ودرجات الحرارة، وتتعرض التركيبة الكيميائية للخبث للتغير بسرعة. وقد يلاحظ المشغلون اشتداد لهب القوس الكهربائي، وارتفاع درجات حرارة الجدران الجانبية، وانخفاض لزوجة الخبث. ولا تؤدي هذه الظروف إلى انخفاض كفاءة الطاقة فحسب، بل قد تسهم أيضًا في زيادة تآكل المواد المقاومة للحرارة، والتآكل السريع لفتحة الصب، وعدم انتظام ظروف الصب، وزيادة فترات التوقف عن العمل.

يمكن أن يساعد الحقن الموجه لكمية صغيرة تصل إلى 1 رطل لكل طن من كربيد الكالسيوم قرب نهاية عملية التسخين في استعادة ارتفاع الرغوة، وتحسين تغطية القوس الكهربائي، واستعادة كفاءة نقل الطاقة. ويمكن لهذا التعديل البسيط والمحكوم أن يكون له تأثير ذو دلالة إحصائية على الأداء العام للفرن.

إنتاج فولاذ أنظف وبتكلفة أقل

كما أن الحفاظ على ارتفاع مناسب للرغوة فوق فتحة الصب يساعد في الحد من انجراف الخبث أثناء عملية الصب، مما يدعم ممارسات إنتاج الصلب الأكثر نظافة والأقل تكلفة. ويؤدي انخفاض الدوامات وانخفاض مستويات أكسيد الحديد (FeO) إلى تقليل انتقال الخبث إلى الحد الأدنى، والحد من احتمالية تلاشي السبائك، وعودة الفوسفور والكبريت، فضلاً عن تعزيز التحكم في معالجة المعدن داخل الوعاء، مما يؤدي إلى زيادة سرعة الإنتاج.

من خلال الحد من انتقال الخبث، يتمكن المشغلون من التحكم بشكل أفضل في العمليات المعدنية للصب في المراحل اللاحقة. وتساهم هذه التحسينات في تحقيق عوائد أكثر اتساقًا، واستهلاكًا محسّنًا للسبائك، وتقليل عدد الدفعات ذات الجودة المنخفضة وعمليات إعادة الصب، فضلاً عن تعزيز الاستقرار العام للعملية.

مخطط دائري يوضح وفورات التكاليف في EAF

أنظمة التوزيع

لضمان دقة التحكم في عملية التغذية وتحقيق أقصى أداء، يُنصح باستخدام حقن كربيد الكالسيوم في أفران القوس الكهربائي (EAF) مع نظام توزيع مصمم خصيصًا لهذا الغرض. وقد صُممت هذه الحلول لتوفير الموثوقية والسلامة، وتستند إلى الخبرة الهندسية والدعم الفني الذي توفره شركة OPTA. بدءًا من تصميم نظام الحقن وصولاً إلى التحسين الفني في الموقع، تعمل OPTA جنبًا إلى جنب مع فرق التشغيل لضمان الدقة في تحديد مواقع الحقن والتوقيت المناسب والتحكم في معدل التغذية.