เหตุใดการผลิตเหล็กด้วยเตาอาร์คไฟฟ้าจึงใช้พลังงานมาก

ทำไมการผลิตเหล็กด้วยเตาอาร์คไฟฟ้าจึงใช้พลังงานมาก

เตา Electric Arc Furnace (EAF) เป็นภาชนะโลหะวิทยาที่ใช้ความร้อนสูงที่เกิดจากอาร์คไฟฟ้าที่ก่อตัวระหว่างขั้วไฟฟ้ากราไฟต์กับวัสดุหลอมเหล็กเพื่อหลอมและปรับปรุงเหล็ก ในระหว่างการปล่อยก๊าซนี้ พลังงานจะเข้มข้นสูง โดยมีอุณหภูมิอาร์คสูงกว่า 3000°C เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตเหล็กอื่นๆ EAF มีความยืดหยุ่นในการทำงานมากกว่า เก่งในการกำจัดสิ่งสกปรก เช่น กำมะถันและฟอสฟอรัส ให้การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ และมีขนาดเล็ก ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตเหล็กอัลลอยคุณภาพสูง อย่างไรก็ตาม ลักษณะเฉพาะของการดำเนินงาน EAF คือการใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างมาก

การใช้พลังงานสูงในการผลิตเหล็ก EAF ไม่ได้เกิดจากสาเหตุเดียว แต่เป็นผลมาจากปัจจัยที่เชื่อมโยงกันหลายประการ โดยหลักแล้วเกี่ยวข้องกับวัตถุดิบ แนวทางการดำเนินงาน และสภาวะภายนอก

1. สภาพวัตถุดิบ

คุณภาพและลักษณะของวัสดุหลอมเหล็ก (ส่วนใหญ่เป็นเศษเหล็ก) เป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การใช้เศษเหล็กบางเบาและอัดแน่นเป็นก้อนบ่อยครั้งมักนำไปสู่การชาร์จที่สูงและไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาในการป้อนอาหาร ยืดระยะเวลาการหลอม และการหยุดชะงักของ "ส้นร้อน" บ่อยครั้ง (หยุดหลังจากหลอมบางส่วน) ซึ่งส่งผลให้เกิดการสูญเสียความร้อนอย่างมากต่อสภาพแวดล้อมของเตา การชาร์จเริ่มต้นที่ไม่เพียงพออาจจำเป็นต้องป้อนอาหารรองหรือแม้แต่ระดับที่สาม ซึ่งแต่ละครั้งจะเพิ่มเวลาและค่าใช้จ่ายด้านพลังงานอย่างมาก รอบการชาร์จเพิ่มเติมแต่ละรอบ (โดยเฉลี่ย 5 นาที) สามารถเพิ่มการใช้พลังงานเฉพาะได้ประมาณ 7-12 kWh/ตัน

นอกจากนี้ หากวัตถุดิบมีคาร์บอน (C) และฟอสฟอรัส (P) ในระดับสูง ระยะเวลาการเกิดออกซิเดชันที่จำเป็นในการกำจัดองค์ประกอบเหล่านี้จะยาวนานขึ้นและใช้พลังงานสูง

2. ทักษะและการปฏิบัติงาน

ระยะเวลาการหลอมโดยทั่วไปคิดเป็น 60-70% ของการใช้พลังงานทั้งหมด และมีการสูญเสียอย่างมากหากการดำเนินงานไม่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมที่สุด ความไร้ประสิทธิภาพทั่วไปคือการจัดการตะกรันที่ไม่เหมาะสมในระหว่างการกำจัดฟอสฟอรัส ซึ่งนำไปสู่การเกิดฟองตะกรันที่ไม่สามารถควบคุมได้ ("ตาบอด") ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองทั้งวัสดุฟลักซ์ (เช่น ปูนขาว) และพลังงานที่จำเป็นในการผลิตและให้ความร้อนแก่พวกมัน ทักษะของผู้ปฏิบัติงานส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของการป้อนพลังงาน การควบคุมเคมีของตะกรัน และระยะเวลาโดยรวมของกระบวนการ

3. ข้อจำกัดของสภาวะภายนอก

ข้อจำกัดของโครงข่ายไฟฟ้าภายนอกอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพ การหยุดชะงักของพลังงานที่ไม่คาดคิด การลดภาระ หรือแรงดันไฟฟ้าตกอย่างกะทันหันทำให้เตาอยู่ในรูปแบบการถือครอง หากยืดเยื้อ อ่างหลอมเหล็กอาจเริ่มแข็งตัว ทำให้ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมจำนวนมากในการหลอมใหม่ ซึ่งจะเพิ่มการใช้ไฟฟ้าทั้งหมดอย่างมาก

4. อุบัติเหตุและการหยุดชะงักของกระบวนการ

เหตุการณ์ที่ไม่คาดคิดนำไปสู่การสูญเสียพลังงานโดยตรง:

   การแตกของขั้วไฟฟ้า: การทำงานที่ไม่เหมาะสมทำให้ขั้วไฟฟ้าแตก ส่งผลให้เกิดการสูญเสียความร้อนอย่างมากในระหว่างการหยุดทำงานและกระบวนการใส่ขั้วไฟฟ้าใหม่ที่ใช้พลังงานมาก

   การกลับตัวของเคมี: หากตัวอย่างที่นำมาระหว่างช่วงการลดแสดง องค์ประกอบ ขั้นตอน "ออกซิเดชันซ้ำ" ที่มีค่าใช้จ่ายสูงจะต้องดำเนินการ ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานที่ใช้ก่อนหน้านี้สำหรับการลด

   ความล้มเหลวของอุปกรณ์: การรั่วไหลของน้ำในระบบเสริม (เช่น หัวเผาออกซิเจนเชื้อเพลิง) หรือการสะสมวัสดุ ("นั่งร้าน") บนผนังเตาทำให้เกิดการหยุดชะงักของกระบวนการ การปิดเตาเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้จะทำให้ความร้อนทั้งหมดล่าช้า เพิ่มการสูญเสียความร้อนที่คงที่

โดยสรุป ในขณะที่ EAF เป็นเครื่องมือผลิตเหล็กที่หลากหลายและมีประสิทธิภาพ การพึ่งพาไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานหลักทำให้การใช้พลังงานมีความอ่อนไหวอย่างมากต่อคุณภาพของอินพุต ความสามารถในการดำเนินงาน และความเสถียรของโครงสร้างพื้นฐานที่รองรับ การลดการใช้พลังงานให้เหลือน้อยที่สุดต้องให้ความสนใจอย่างเข้มงวดกับการเตรียมเศษเหล็ก การควบคุมกระบวนการที่มีทักษะ และสาธารณูปโภคของโรงงานที่เชื่อถือได้

  เราเป็นผู้ผลิตเตาไฟฟ้ามืออาชีพ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม หรือหากคุณต้องการเตาอาร์คจม เตาอาร์คไฟฟ้า เตาหลอมเหล็ก หรืออุปกรณ์หลอมอื่นๆ โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเราได้ที่  susan@aeaxa.com