กระบวนการผลิตเหล็กอาร์คอาร์คไฟฟ้า (EAF)

การทำเหล็ก Eafเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและใช้พลังงานมากซึ่งแปลงวัตถุดิบเป็นเหล็กซึ่งเป็นวัสดุที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งและอุตสาหกรรมอื่น ๆ หนึ่งในวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการผลิตเหล็กในปัจจุบันคือกระบวนการเตาอาร์คไฟฟ้า (EAF) วิธีการ EAF เป็นที่นิยมอย่างยิ่งเนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานความยืดหยุ่นและความสามารถในการรีไซเคิลเศษโลหะ ในบล็อกนี้เราจะสำรวจขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการทำเหล็กโดยใช้ EAF และทำไมวิธีการนี้จึงได้รับความโดดเด่นในการผลิตเหล็กที่ทันสมัย

เตาอาร์คไฟฟ้า (EAF) เป็นเตาชนิดหนึ่งที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อละลายเหล็กกล้าเศษเหล็กและวัสดุโลหะอื่น ๆ เตาเผาสร้างความร้อนโดยการสร้างส่วนโค้งไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้ากราไฟท์และวัสดุเศษซาก ส่วนโค้งสร้างอุณหภูมิสูงถึง 3, 000 องศา (5,432 องศา F) ซึ่งเพียงพอที่จะละลายและปรับแต่งโลหะ
กระบวนการ EAF นั้นแตกต่างจากวิธีการดั้งเดิมเช่นวิธีการระเบิดของเตาหลอมซึ่งใช้โค้กและแร่เหล็กเพื่อผลิตเหล็กหลอมเหลว ในทางตรงกันข้าม EAF สามารถประมวลผลเศษเหล็กรีไซเคิลได้โดยตรงลดความต้องการวัสดุบริสุทธิ์และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตเหล็ก

1. การชาร์จเตาเผา
ขั้นตอนแรกในไฟล์การทำเหล็ก Eafกระบวนการเกี่ยวข้องกับการโหลดเตาด้วยวัตถุดิบ วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการทำเหล็ก EAF คือเศษเหล็กซึ่งสามารถคิดค่าใช้จ่ายได้มากถึง 100% ของค่าใช้จ่ายในบางกรณี โดยทั่วไปแล้วเศษโลหะจะมาจากสินค้าหลังการบริโภคขยะอุตสาหกรรมหรือเครื่องจักรที่ทิ้ง นอกเหนือจากเศษเหล็กแล้ววัสดุอื่น ๆ เช่นมะนาวอัลลอยด์ (เช่นแมงกานีสโครเมียม) และบางครั้งจึงมีการเพิ่มเหล็ก (DRI) ที่ลดลงโดยตรง (DRI) ลงในประจุเพื่อปรับองค์ประกอบของเหล็ก
เตามีประตูขนาดใหญ่ที่วัตถุดิบถูกบรรจุลงในเปลือกเตา ปริมาณและประเภทของเศษวัสดุที่โหลดอาจส่งผลต่อคุณภาพและเกรดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

2. ละลายเศษโลหะ
เมื่อเตาถูกชาร์จแล้วอาร์คไฟฟ้าจะถูกกระแทกระหว่างขั้วไฟฟ้ากราไฟท์และเศษโลหะ พลังงานไฟฟ้าทำให้เศษซากร้อนขึ้นทำให้มันละลาย ความร้อนที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้าสามารถเพิ่มอุณหภูมิของเตาเผาได้ดีกว่า 1,600 องศา (2,912 องศา F) และในบางกรณีอุณหภูมิสูงกว่า 3, 000 องศา (5,432 องศา F) โลหะหลอมเหลวซึ่งอยู่ในสถานะของเหลวเรียกว่าเหล็กหลอมเหลว
ในช่วงนี้เศษโลหะจะละลายอย่างรวดเร็วและสิ่งสกปรกเช่นซัลเฟอร์ฟอสฟอรัสและคาร์บอนเริ่มแยกออกจากเหล็กหลอมเหลว กระบวนการ EAF มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสิ่งสกปรกเหล่านี้

3. การกลั่นเหล็ก
เมื่อเศษซากละลายแล้วขั้นตอนต่อไปคือการปรับแต่งเหล็กเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกที่เหลืออยู่และปรับองค์ประกอบทางเคมี นี่คือความสำเร็จโดยการแนะนำตัวแทนการไหลเช่นมะนาวหรือมะนาว dolomitic ซึ่งรวมกับสิ่งสกปรกเพื่อสร้างตะกรันที่ลอยอยู่ด้านบนของเหล็กหลอมเหลว
กระบวนการกลั่นมักเกี่ยวข้องกับ:

• deoxidation: การกำจัดออกซิเจนออกจากเหล็กหลอมเหลวซึ่งอาจรวมถึงการเติมอลูมิเนียม, ซิลิคอนหรือสารลดอื่น ๆ
• การผสม: การเพิ่มองค์ประกอบการผสมเช่นโครเมียมนิกเกิลและแมงกานีสเพื่อเพิ่มคุณสมบัติของเหล็กขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ตั้งใจไว้
• การกำจัดตะกรัน: ตะกรันซึ่งมีสิ่งสกปรกจะถูกลบออกเป็นระยะในระหว่างกระบวนการกลั่นเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของเหล็ก

องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กได้รับการตรวจสอบและปรับผ่านการรวมกันของการสุ่มตัวอย่างและการวิเคราะห์แบบเรียลไทม์ สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายตรงตามข้อกำหนดระดับและคุณภาพเฉพาะ

4. การแตะและการคัดเลือก
เมื่อเหล็กได้รับการขัดเกลาและองค์ประกอบทางเคมีที่ต้องการนั้นสำเร็จแล้วขั้นตอนต่อไปก็คือการแตะที่เหล็กหลอมเหลวจะถูกเทจากเตาหลอมลงในทัพพีสำหรับการแปรรูปต่อไป การแตะทำได้อย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนและเพื่อให้แน่ใจว่ามีการถ่ายโอนเหล็กหลอมเหลวที่ต้องการเท่านั้น
จากนั้นเหล็กหลอมเหลวจะถูกหล่อเป็นรูปร่างเช่นบิลเล็ตบุปผาหรือแผ่นพื้นขึ้นอยู่กับขั้นตอนการประมวลผลที่ตามมา การหล่ออย่างต่อเนื่องซึ่งเหล็กหลอมเหลวถูกเทลงในแม่พิมพ์อย่างต่อเนื่องและเป็นของแข็งเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปในขั้นตอนนี้เพื่อลดแรงงานและเพิ่มประสิทธิภาพ

5. การรักษาด้วยโลหะทุติยภูมิ (ไม่บังคับ)
หลังจากแตะแล้วเหล็กบางชนิดอาจได้รับการรักษาด้วยโลหะทุติยภูมิเพื่อปรับแต่งคุณสมบัติเพิ่มเติม โดยทั่วไปแล้วการรักษาเหล่านี้จะดำเนินการในเตาหลอมแยกต่างหากและอาจรวมถึงกระบวนการต่างๆเช่นการกำจัดสูญญากาศ, การกลั่นแบบตักทองหรืออาร์กอนออกซิเจน decarburization (AOD) การรักษาเหล่านี้ช่วยขจัดสิ่งสกปรกที่เหลือและปรับองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดที่ต้องการ

6. การระบายความร้อนและการกลิ้ง
ในที่สุดเหล็กแข็งจะถูกทำให้เย็นลงและอยู่ภายใต้กระบวนการทางกลเช่นการกลิ้งหรือการปลอมแปลงเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์เช่นแท่งเหล็กแผ่นหรือแผ่น จากนั้นเหล็กจะถูกประมวลผลต่อไปเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลเช่นความแข็งแรงความแข็งและความเหนียวผ่านเทคนิคการบำบัดความร้อนต่าง ๆ เช่นการดับหรือการแบ่งเบาบรรเทา

1. ผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อม

หนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของการทำเหล็ก Eafกระบวนการคือความสามารถในการรีไซเคิลเศษโลหะซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการขุดวัตถุดิบเช่นแร่เหล็ก สิ่งนี้ไม่เพียง แต่อนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ แต่ยังช่วยลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
2. ความยืดหยุ่น

EAFS สามารถผลิตเกรดเหล็กที่หลากหลายและสามารถประมวลผลเศษโลหะประเภทต่าง ๆ ทำให้มีความยืดหยุ่นสูงและปรับให้เข้ากับความต้องการของตลาด
3. ประสิทธิภาพของพลังงาน

ในขณะที่ EAFS ใช้ไฟฟ้าจำนวนมากโดยทั่วไปจะประหยัดพลังงานมากกว่าเตาหลอมแบบดั้งเดิมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขับเคลื่อนโดยแหล่งพลังงานหมุนเวียน
4. เริ่มต้นและปิดเครื่อง

EAFS สามารถเริ่มต้นขึ้นและปิดตัวลงได้อย่างรวดเร็วทำให้มีความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานมากขึ้น

1.RB (2002) การผลิตเหล็กอาร์คอาร์ค วารสารเทคโนโลยีการประมวลผลวัสดุ https://doi.org/10.1016/s {4rm
2.zhang, Y. , & Zhang, X. (2017) การผลิตเหล็กในเตาเผาไฟฟ้า: หลักการและการใช้งาน Elsevier
3.Bhaskar, R. , & Sahu, P. (2020) รีวิวเกี่ยวกับการผลิตเหล็กอาร์คไฟฟ้า: ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและนวัตกรรม วัสดุศาสตร์และวิศวกรรม https://doi.org/10.1016/j.mser.2020.03.002