Электросталеплавильный процесс

Электропечь: состав шихты определяет задачи

Дуговая электропечь EAF плавит металлическую шихту и выполняет часть рафинирования. Электрическая дуга — главный характерный источник энергии, но общий баланс может включать горелки, окисление углерода и других компонентов, а также физическое тепло горячего питания. Поэтому расход электричества нельзя выводить только из массы выпущенной стали или переносить между ломовой и DRI-шихтой.

Лом, DRI, HBI и чугун имеют разные достоинства и ограничения. Лом уже содержит металлическое железо, однако его загрязнение и остаточные элементы зависят от происхождения. DRI приносит железо из руды и позволяет управлять примесями смеси, но содержит пустую породу и остаточные оксиды. HBI — уплотнённая форма восстановленного железа; его наличие не отменяет анализа общего Fe, металлического Fe и углерода.

Плавление и рафинирование разделяют в расчёте

Подготовка шихты, загрузка, расплавление, работа со шлаком и выпуск образуют общий цикл. Плавление обеспечивает жидкую ванну, а химические реакции изменяют содержание углерода и других элементов. Вспененный шлак может экранировать дугу и улучшать передачу энергии, но результат зависит от состава шлака, газа и состояния ванны. Он не является универсальным решением любого повышенного расхода электроэнергии.

Таблицу можно прокручивать по горизонтали →

Что означает металлизация DRI

Условные 1000 кг DRI содержат 90% общего Fe и имеют металлизацию 94%. Всего железа 900 кг, металлического Fe — 900 × 0,94 = 846 кг, железа в оксидной форме — 54 кг. Если для учебного баланса принять всё остаточное железо в виде FeO, связанный с ним кислород равен 54 × 15,999 / 55,845 = 15,470427 кг. Остальные 84,529573 кг относятся к другим компонентам, состав которых надо задать отдельно.

Металлизация 94% не означает 940 кг металлического железа в тонне такого DRI. Для оценки выпуска требуется учитывать восстановление остаточных оксидов, переход Fe в шлак и пыль, а также другие элементы в металле. Нельзя объявлять всю разность между тонной DRI и металлическим Fe «пустой породой»: в неё входят кислород, углерод и прочие компоненты.

Условный энергетический показатель

Если счётчик за выбранный цикл зарегистрировал 48 МВт·ч, а выпуск жидкой стали составил 100 т, удельный расход равен 480 кВт·ч/т жидкой стали. При выпуске 96 т с тем же потреблением он равен 500 кВт·ч/т. Пример показывает зависимость от знаменателя, а не рекомендуемый расход. Массу выпуска, границу счётчика и наличие горячего питания фиксируют одновременно.

Для сравнения плавок учитывают температуру выпуска, выход годного металла, долю DRI, металлизацию, количество шлака и простои. Электроэнергию отделяют от топлива и химической энергии; сокращение показаний электрического счётчика может быть связано с ростом другого энергетического потока. Время под током, длительность полного цикла и производительность описывают разные ограничения.

Качество и границы EAF

Фосфор удаляют при подходящих окислительных условиях и составе шлака; для глубокой десульфурации часто требуется последующая обработка с другими условиями. Эффективно удалить медь из обычной стальной ванны окислением обычно нельзя, поэтому состав лома и разбавление чистыми железными материалами задают заранее. Целевое содержание примесей проверяют по марке стали и всему маршруту внепечной обработки.

Приёмка сырья включает химический анализ, прослеживаемость и физическое состояние. Режимы подачи кислорода, углерода и мощности выбирают по документации конкретной печи и проверенной модели процесса. Справочные показатели не заменяют проектные ограничения. Оценку выбросов дополняют происхождением электричества и производством DRI: граница одной электропечи не характеризует весь маршрут от руды до стали.

Первичная база

• Primetals: Electric Steelmaking — варианты металлической шихты.
• MIDREX: The Value of DRI — металлизация и состав.
• worldsteel: Energy use — энергетические потоки и границы учёта.