تاثیر کوره های قوس الکتریکی بر تولید فولاد مدرن

در طی چند سال گذشته کوره قوس الکتریکی (EAF) به عنوان یکی از مهم ترین نوآوری هایی که صنعت فولادسازی را تعریف می کند، ظهور کرده است. پیش از این، رایج ترین عملیات تولید فولاد از کوره های بلند استفاده می شد که از سنگ آهن و زغال سنگ استفاده می کردند. اما پس از آن با پیشرفت تکنولوژی EAF، فولادسازی سازگارتر با محیط زیست و سازگاری با نیازهای کنونی جهان شد. این دانشنامه به تاثیر کوره های قوس الکتریکی بر صنعت فولاد و تولید فولاد مدرن می پردازد.

کوره قوس الکتریکی (EAF) چیست؟

یک کوره قوس الکتریکی (EAF) – اکنون از کوره ای استفاده می شود که در آن از قوس الکتریکی برای ذوب ضایعات فولادی یا آهن احیا شده مستقیم (D.R.I.) استفاده می شود، برخلاف کوره بلندهایی که مواد خام فولاد می کنند و با استفاده از موادی مانند سنگ آهن کار می کنند. EAF عمدتاً از ضایعات فلزی استفاده می کند بنابراین سازگار با محیط زیست هستند. این کوره در جایی کار می‌کند که الکترودهایی برای تولید قوس الکتریکی ایجاد می‌شوند که گرمای لازم برای ذوب فولاد را تامین می‌کند.

مزایای کوره های قوس الکتریکی در تولید فولاد مدرن

استفاده از فناوری EAF در مقایسه با تکنیک های معمولی مزایایی را ارائه می دهد. این واقعیت را نشان می دهد که استفاده از آن سازگار با محیط زیست است که در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت. از آنجایی که EAF ها به شدت بر روی ضایعات فولاد تکیه می کنند، نیازی به استخراج مواد خام مانند آهن ندارند، همانطور که از کوره های معمولی انتظار می رود. علاوه بر این، EAF ها نیمی از انتشار کربن را به دلیل عدم استفاده از کک، سوخت جامد کربنی مورد استفاده در کوره های بلند تولید می کنند. این باعث می شود EAF ها در مبارزه با تغییرات آب و هوایی انتخابی برتر باشند.

یک نقطه قوت دیگر این است که آنها انعطاف پذیر هستند. چنین سیستم هایی را می توان به سرعت راه اندازی و متوقف کرد و به همین دلیل، EAF ها برای ساخت فولاد در مقدار کمتر در یک زمان مفید هستند. این امر به ویژه در عملیاتی که تقاضای بازار آنها در طول سال ثابت نیست مفید است. علاوه بر این، EAF ها می توانند انواع مختلف فولاد را مدیریت کنند. این بدان معناست که آنها برای تولید انواع محصولات، از فولاد ساختمانی گرفته تا فولاد با مقاومت بالا، مناسب هستند.

بهره وری انرژی

این مقاله به یکی از زمینه هایی که EAF ها را منحصر به فرد می کند – بهره وری انرژی می پردازد. از سوی دیگر کوره‌های بلند به منبع ثابت انرژی و مواد خام بستگی دارند، از سوی دیگر EAF برای کار کردن فقط به برق نیاز دارد. این منجر به استفاده کمتر از انرژی می شود که به نوبه خود هزینه های سربار فرآیند تولید را کاهش می دهد.

در جایی که EAF ها در مناطقی قرار دارند که به انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی باد، خورشید یا برق آبی دسترسی دارند، EAF ها می توانند با استفاده از این نوع انرژی برای تامین انرژی کوره، امتیاز بیشتری دریافت کنند.

تاثیر بر صنعت جهانی فولاد

در سال های اخیر، استفاده از EAF ها افزایش زیادی را تجربه کرده است. ایالات متحده و چندین کشور اروپایی به دلیل سیاست های زیست محیطی جهانی و افزایش تقاضا برای فولاد سازگار با محیط زیست، تمرکز خود را به فناوری EAF تغییر داده اند. امروزه گزارش شده است که ساخت فولاد مبتنی بر EAF نزدیک به ۳۰ درصد از تولید فولاد جهان را شامل می شود و انتظار می رود با روی آوردن بیشتر کشورها به فرآیندهای پاک تر، این میزان افزایش یابد.

با تغییر به EAF ها، مینی کارخانه ها ظهور کردند، شرکت های فولادسازی با کمتر از ۵۰۰ کارمند با تاکید عمده بر ضایعات فلزی و EAF ها متنوع شدند. مینی آسیاب ها برای تولید فولاد بهتر از کارخانه های سنتی فولاد هستند زیرا هزینه آن را کاهش می دهند و در نتیجه محصول را به راحتی برای کشورهای در حال توسعه یا صنایع کوچکتر که منابع تولید کمیاب هستند اما تقاضا برای فولاد بسیار بالا است قابل دسترسی می کنند.

چالش های پیش روی فناوری EAF

مطمئناً EAF ها مزایای زیادی دارند و هنوز هم بدون چالش باقی نمانده اند. کیفیت ضایعات فولادی یکی از اصلی ترین نکاتی است که می تواند بر تولید فولاد ضد زنگ تاثیر بگذارد و وجود ضایعات فولادی با کیفیت می تواند به رفع این مشکل کمک کند. EAF ها زمانی که ضایعات فلزی از نظر کیفیت محدود هستند از DRI بیشتری استفاده می کنند که به نوبه خود قیمت را افزایش می دهد که می تواند نامطلوب باشد. علاوه بر این، هزینه اجرای فن آوری EAF بالا است که ممکن است برای برخی از شرکت ها خوب نباشد، به ویژه در مناطقی که رقابت با نیروی کار کم هزینه و کوره های بلند سنتی وجود دارد.

دیگری بر روی کیفیت فولادی است که در خط تولید تولید می شود. اگرچه EAF ها در این خط تولید موثر هستند، گاهی اوقات دستیابی به سطح بالای کیفیت مورد نیاز در محصولاتی که نیاز به رعایت استانداردهای بالای برخی از صنایع مانند صنعت هوافضا یا صنعت خودرو دارند، چالش برانگیز است. گوگرد زدایی و حذف فسفر در فولاد EAF ممکن است به سطوح بالاتری از روش های تصفیه نیاز داشته باشد تا فولاد EAF رقیب خلوص فولاد کوره بلند شود.

آینده EAF در تولید فولاد

با روند رشد جهانی به سمت کاهش انتشار کربن در تولید فولاد، EAF ها به بخش مهمی از فولادسازی مدرن تبدیل خواهند شد.

از آنجایی که تقاضای بیشتری از سوی دولت ها و مصرف کنندگان برای انتشار کربن کمتر وجود دارد، تعداد تولیدکنندگان فولاد که از فناوری EAF استفاده می کنند در حال افزایش است. نسبت به سایر فرآیندها، پیشرفت های مستمر در پیکربندی های خاص مانند الکترودها و سیستم های اتوماسیون اعمال شده در EAF ها باعث افزایش کارایی و کاهش هزینه ها می شود. با این حال، هیدروژن سبز به عنوان یک منبع انرژی نیز می تواند برای EAFs در آینده نزدیک توسعه یابد که ممکن است پایداری آن را افزایش دهد. اگر از هیدروژن برای تولید آهن احیا شده مستقیم (DRI) استفاده شود که می تواند به یک EAF شارژ شود، تولید فولاد تقریباً انتشار صفر می شود.

نتیجه گیری

فولادسازی مدرن توسط کوره‌های قوس الکتریکی با ارائه روش‌های تمیزتر، انعطاف‌پذیرتر و کارآمدتر نسبت به تکنیک‌های سنتی، متحول شده است. آنها همچنین قادر به بازیافت ضایعات فولادی و به حداقل رساندن میزان انتشار کربنی هستند که تولید می کنند، بنابراین می توانند با روندهای جهانی برای صنایع سبز روبرو شوند. وضعیت فعلی به طور کامل موانع را برای تبدیل EAF های بیشتر برای تولید فولاد در آینده از بین نمی برد زیرا فناوری بیشتر و ایده های ملموس در مورد نگرانی های زیست محیطی اجرا می شود.

منبع: Steel Technology
برای مشاهده دانشنامه‌های بیشتر در زمینه فولاد و آهن آلات کلیک کنید