Analiza warunków dynamicznych w procesie wytapiania stali w piecu łukowym  

Analiza warunków dynamicznych w procesie wytapiania stali w piecu łukowym

Niewystarczające warunki kinetyczne dla reakcji metalurgicznych w kąpieli ciekłej od dawna stanowią kluczowe wyzwanie techniczne w piecu łukowym (EAF) do wytapiania stali.

Ograniczona intensywność mieszania kąpieli EAF jest zasadniczo związana z inherentnymi cechami konstrukcji pieca. Tradycyjne piece łukowe wykorzystują złom stalowy jako główny surowiec i polegają głównie na energii elektrycznej, uzupełnionej energią chemiczną, w celu wytworzenia zakwalifikowanej stali ciekłej. W konsekwencji, konstrukcja EAF charakteryzuje się zazwyczaj stosunkowo dużą średnicą i płytką kąpielą. Na przykład, stosunek wysokości do średnicy 100-tonowego EAF wynosi tylko około 53% w porównaniu z konwertorem o równoważnej pojemności.

Ogólnie rzecz biorąc, większy stosunek wysokości do średnicy pozwala na wyższą intensywność dostarczania tlenu. Ponadto, praktyczne ograniczenia w eksploatacji EAF - takie jak potrzeba zarządzania topieniem złomu i przepływem żużla przez drzwi pieca - dodatkowo ograniczają osiągalną intensywność mieszania. W rezultacie, siła mieszania kąpieli w EAF wynosi zazwyczaj tylko 10% do 20% w porównaniu z tą osiągalną w konwertorze.

Intensywność mieszania można określić ilościowo za pomocą prędkości przepływu ciekłej stali. Symulacje numeryczne przepływu ciekłej stali w 100-tonowym EAF ujawniają średnią prędkość przepływu wynoszącą około 0,06 m/s. Dla porównania, średnia prędkość przepływu w 100-tonowym konwertorze wynosi około 0,31 m/s. Ta znacząca różnica podkreśla wyraźnie słabsze warunki mieszania w kąpieli EAF.

Ta dysproporcja w dynamice wyraźnie manifestuje się w rzeczywistej produkcji. Różnice w zużyciu podczas wytapiania i kosztach produkcji między EAF a wytapianiem stali w konwertorze są wyraźne. Kluczowe parametry końcowe - takie jak iloczyn węgiel-tlen ([C]·[O]), zawartość rozpuszczonego tlenu i zawartość FeO w żużlu - są ważnymi wskaźnikami intensywności mieszania kąpieli i mają istotny wpływ na jakość produktu końcowego.

Dane z wielu zaawansowanych zakładów stalowniczych porównujące warunki końcowe dla wytopów EAF i konwertorowych pokazują, że wytapianie stali w EAF zazwyczaj skutkuje wyższym średnim iloczynem węgiel-tlen (około 0,0032) i znacznie wyższą końcową zawartością FeO w żużlu (przekraczającą 22,00%) w porównaniu do wytapiania stali w konwertorze.

Podsumowując, niska intensywność mieszania kąpieli w piecu łukowym, ograniczona geometrią pieca i charakterystyką procesu, stanowi fundamentalne ograniczenie, które utrudnia dalszy postęp technologiczny w zakresie wydajności i kontroli jakości w wytapianiu stali w EAF.

 Jesteśmy profesjonalnym producentem pieców elektrycznych. W przypadku dalszych pytań lub jeśli potrzebujesz pieców łukowych zanurzeniowych, pieców łukowych, pieców do rafinacji kadziowej lub innego sprzętu do topienia, nie wahaj się skontaktować z nami pod adresem  susan@aeaxa.com