تطبيق DRI في صناعة الصلب
هناك نقص في الخردة في صناعة الصلب حول العالم. بسبب الاكتفاء الذاتي المحلي الصغير للخردة في الصين والنوعية غير المستقرة للخردة المتاحة ، من الضروري إيجاد بدائل للخردة.الحديد المختزل المباشر (DRI)تم استخدامه كمواد خام لصناعة الصلب لسنوات عديدة وتم تطبيقه تدريجياً في الصين.
1. أداء DRI
كمواد خام لصناعة الفولاذ ، فإن الخصائص الرئيسية لمختصر الحديد المباشر مقارنةً بخردة الفولاذ هي كما يلي:
DRI | خردة الصلب | |
الاستقرار التركيبي | مستقر | التقلب |
محتوى النجاسة | منخفظ جدا | عالٍ |
عصابة سعيدة | يحتوي على | قليل جدا |
محتوى الكربون | متوسط | قليل |
المسامية | مسامية | رقم |
يمكن ملاحظة أن DRI هو نوع من المواد الخام عالية الجودة لصنع الفولاذ ، ومحتوى الشوائب العالي فقط هو الذي سيؤدي إلى ارتفاع استهلاك الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون فرن تصنيع الفولاذ مناسبًا لمعالجة كمية كبيرة من الخبث. نظرًا لضعف التوصيل الحراري ، يجب أن يكون لعملية صهر DRI المثالية مصدر حرارة عالي الحرارة ، مثل فرن القوس الكهربائي والمحول ، للحفاظ على درجة حرارة عالية في DRI والمنطقة المحيطة به.
يمكن أن يكون DRI كرويًا أو متكتلًا (حديد إسفنجي) أو متكتل (CDRI أو HBI) وعادة ما يكون له الخصائص الفيزيائية التالية:
الكريات | الحديد الاسفنجي | CDRIs | HBI | |
حجم الجسيمات （مم） | 8-16 | 6-40 | 37x45x24 | 30 × 55 × 106 |
المسامية(٪) | 52 | 49 | 24 | 24 |
الكثافة الظاهرية （t / m³ | 1.8 | 2.0 | 2.6 | 2.8 |
يعتبر التركيب الكيميائي لمختلط الاختزال المباشر مهمًا جدًا لعملية الصهر ويجب أن يكون أقرب ما يمكن إلى خردة الفولاذ. التركيب الكيميائي لمختلط الاختزال المباشر كما يلي ، والذي قد يختلف باختلاف المواد الخام وعمليات الإنتاج.
الحديد الكامل （TFe） 92٪
حديد معدني 83٪
محتوى الكربون 0.25 ~ 1.0٪
محتوى الكبريت 0.025٪ كحد أقصى
محتوى الفوسفور 0.06٪ كحد أقصى
ليست كذلك2 2-3٪
يجب أن تكون خصائص DRI عالية الجودة المناسبة لصناعة الصلب:
أعلى معدل تعدين ممكن (يفضل أن يكون أكبر من 85٪) ；
يجب أن يكون محتوى السيليكا منخفضًا قدر الإمكان
يجب أن تكون كثافة حجم DRI أكبر من 3.5t / m³ ، ويفضل حوالي 5.5t / m³ ، وأكبر من 1.8t / m³. نظرًا لأنه من السهل تعليق الجزيئات الصغيرة التي يقل حجم الجسيمات عن 3 مم في الخبث ويصعب صهرها ، فإن المحتوى الأقل يكون أفضل.
2. تطبيق DRI في صناعة الفولاذ في الأفران الكهربائية
استخدام DRI كمادة خام لصناعة الصلب له المزايا التالية:
تركيبة مستقرة ، نسبة منخفضة من الشوائب ، خاصة محتوى الكبريت المنخفض
ذوبان سريع
سهولة الإدارة والنقل المريح
يمكن تحقيق التغذية المستمرة
من الناحية النظرية ، يمكن أن تصل نسبة DRI التي تحل محل الخردة إلى 100٪. عندما تكون كمية DRI صغيرة ، يمكن تغذيتها بواسطة قادوس الخردة ، وعندما تكون كمية DRI كبيرة ، فمن الملائم جدًا استخدام نظام التغذية المستمر. في الوقت الحاضر ، حقق تطبيق DRI في صناعة الصلب في eAF التقدم التالي:
تم تحسين إنتاجية النظام الإلكتروني للأجهزة الكهربية. بسبب المحتوى المنخفض منكبريتوالفوسفورفي DRI ، يتم تقليل وقت تكرير eAF. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لإدراك التغذية المستمرة ، يتم تقليل وقت التغذية وتسريع سرعة الانصهار.
② يمكن أن تنتج فولاذًا عالي الجودة ، نظرًا لوجود العديد من الشوائب في خردة الصلب ، فمن الصعب إنتاج فولاذ عالي الجودة مع خردة فولاذية 100٪ في الفرن الكهربائي ، لكن محتوى الشوائب في DRI منخفض جدًا ، وفولاذ عالي الجودة مثل يمكن إنتاج الفولاذ الكهربائي في الفرن الكهربائي.
③ نظرًا لاستقرار تركيبة DRI ، يمكن تقليل أوقات الفرن لتكوين الفولاذ عن المعتاد ، خاصة عند إنتاج فولاذ منخفض الكربون.
يتم تقليل كسر القطب الكهربائي وتقليل استهلاك القطب.
ومع ذلك ، فإن صهر DRI في فرن كهربائي يزيد من استهلاك الطاقة مقارنةً بصهر الخردة. يتم استخدام زيادة استهلاك الطاقة لتقليل أكسيد الحديد المتبقي والشوائب في ذوبان و خبث DRI للفصل عن الحديد. ولوحظ أيضًا أنه عندما تتجاوز نسبة DRI في المادة الخام 20٪ ، ظل استهلاك الطاقة المتزايد ثابتًا. سيؤدي تطبيق DRI أيضًا إلى زيادة استهلاك الجير والخبث. عندما يتم استخدام الفرن الكهربائي المصمم لصهر خردة الفولاذ لصهر DRI ، فإن عمر مواد التبطين سيقل. لحل المشكلات المذكورة أعلاه ، يجب تصميم نوع جديد من الأفران الكهربائية بشحنة DRI المستمرة ، والتي لها الخصائص التالية:
① زيادة قطر غلاف الفرن ؛
② تقليل قطر مركز القطب ، أو اعتماد طريقة عمود القطب المائل ؛
③ استخدام جدار الفرن المبرد بالماء بدلاً من المواد المقاومة للحرارة ؛
④ في فترة الانصهار ، استخدم عامل الطاقة المنخفض ، ووضع التشغيل القوسي القصير ، ومحول خرج التيار المقابل ، ودليل الناقل ، والكابل المرن والقطب الكهربائي ؛
حدد تفاعلًا منخفضًا احتياطيًا للفرن ؛
الذوبان تحت الرغوة الخبثية التي تغطي القوس.
توضح ممارسات الإنتاج أنه يمكن إضافة الحديد الإسفنجي بنسبة تصل إلى 30٪ إلى شحنة الفرن الكهربائي دون أي مشاكل تشغيلية ، ولكنه قد يتسبب في حدوث عقيدات في الفرن عندما تكون نسبة المكونات الأعلى أعلى. يشير هذا إلى أن استبدال DRI-100٪ لا يزال صعبًا.
3. تطبيق DRI في صناعة الصلب لمحول الأكسجين
يتم استخدام خردة الفولاذ كمبرد في صناعة الصلب لمحول الأكسجين. مع انخفاض كمية الخردة المرتجعة ، من الضروري إيجاد أنواع أخرى من المبرد لاستبدال خردة الفولاذ. عادة ما يكون هناك خياران:
استخدم خام الحديد أوحجر الكلس
استخدم DRI
استخدام DRI كمبرد له المزايا التالية:
نقي نسبيًا وأقل شوائب
② استقرار الأسعار
معدل استرجاع الفولاذ المصهور أعلى من معدل استرجاع خام الحديد والحجر الجيري.
من الناحية النظرية ، تعد الإضافة المستمرة لـ DRI في صناعة الصلب لمحول الأكسجين مناسبة لأن محول الأكسجين يوفر الحرارة المركزة للغاية المطلوبة لإذابة DRI ، لذلك يذوب DRI بسرعة ويبقى في الجو المؤكسد للفرن لفترة قصيرة. تم إحراز التقدم التالي في تطبيق DRI في محول الأكسجين.
① يمكن أن تنتج الفولاذ منخفض الكبريت ، مثل الفولاذ الكهربائي
تم تحسين عمر خدمة بطانة الفرن عن طريق تقليل درجة حرارة الخبث و （3） القضاء على التأثير الميكانيكي لخردة الفولاذ الموزون على بطانة الفرن
③ عندما تكون نسبة DRI عالية ، يتم تقصير وقت التغذية من خلال القادوس ، وبالتالي تقليل وقت صهر الفولاذ لكل فرن.
يمكن أن يكون وضع التغذية DRI في محول الأكسجين من خلال قادوس الخردة (التغذية الدفعية) أو التغذية المستمرة من خلال حاوية عالية. هذا الأخير له المزايا التالية:
① يذوب DRI بشكل أسرع لأنه يمكن تغذيته أثناء عملية النفخ ؛
② من خلال ضبط سرعة التغذية ، يمكن أن تصل عملية النفخ إلى التوازن الحراري في أي وقت ، وبالتالي يسهل التحكم في درجة الحرارة في الفرن
③ يتم تقليل محتوى الحديد O في الخبث ، وبالتالي يتم تقليل التناثر وزيادة معدل استرداد الفولاذ المصهور.
بالمقارنة مع الحديد الإسفنجي ، فإن HBI أو CDRI لهما مزايا واضحة. نتائج اختبار مصنع الصلب كالتالي:
انخفض معدل استرداد الفولاذ المصهور بنسبة 1٪
زاد الاستهلاك الفردي للحديد المنصهر بمقدار 11 كجم / طن
زاد استهلاك الجير بمقدار 6 كجم / طن
④ كبديل للخردة ، يمكن استخدام HBI حتى 32٪ من الخردة دون مشاكل تشغيلية.
وفقًا لنتائج الاختبار ، يمكن تقدير أنه يمكن استبدال 30٪ من خردة الفولاذ بمختصر DRI دون التأثير على تشغيل المحول. في حالة استخدام نسبة أعلى من DRI ، يجب اتخاذ التدابير التالية:
① حديد الاختزال المباشر لديه معدل تعدين أعلى
② استخدم نظام DRI للتغذية المستمرة
زيادة نسبة حجم حمولة الفولاذ لجسم الفرن
④ زيادة معدات معالجة الخبث
