การเพิ่มประสิทธิภาพฟลักซ์เตาอาร์คไฟฟ้า

การจัดการฟลักซ์เป็นหนึ่งในตัวแปรที่มีอิทธิพลมากที่สุดแต่มักถูกมองข้ามในกระบวนการผลิตเหล็กกล้าด้วยเตาอาร์คไฟฟ้า ส่วนผสมและพฤติกรรมของชั้นตะกอนส่งผลโดยตรงต่อการใช้พลังงาน การสึกหรอของวัสดุทนไฟ อัตราการได้โลหะ การขจัดฟอสฟอรัส และคุณภาพโดยรวมของเหล็กกล้าที่ผลิต การเพิ่มประสิทธิภาพส่วนผสมฟลักซ์ ซึ่งประกอบด้วยหินปูน (CaO) โดโลไมต์ (MgO) และแหล่งซิลิกาเช่นทรายควอตซ์ สามารถลดรอบเวลาหล่อได้ 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ ลดการใช้พลังงานไฟฟ้า 30 ถึง 50 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตัน และยืดอายุการใช้งานของวัสดุทนไฟได้อย่างมีนัยสำคัญ การปรับปรุงเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อการลดต้นทุนการดำเนินงานและเพิ่มผลผลิตของเตา

พารามิเตอร์พื้นฐานในการจัดการตะกอนเตาอาร์คไฟฟ้าคืออัตราส่วนความเป็นเบส ซึ่งมักแสดงเป็นอัตราส่วนน้ำหนักระหว่าง CaO ต่อ SiO2 หรืออย่างแม่นยำกว่านั้นคือ (CaO + MgO) หารด้วย (SiO2 + Al2O3) ค่าความเป็นเบส 2.0 ถึง 3.5 เป็นช่วงเป้าหมายทั่วไปสำหรับการผลิตเหล็กกล้าคาร์บอนส่วนใหญ่ โดยให้สมดุลที่เหมาะสมระหว่างการแจกจ่ายฟอสฟอรัส (ซึ่งเอื้อต่อความเป็นเบสสูง) ความไหลลื่นของตะกอน (ซึ่งลดลงเมื่อความเป็นเบสสูงมาก) และความเสถียรของตะกอนฟอง ความเป็นเบสที่ต่ำเกินไปจะทำให้ตะกอนกัดกร่อนวัสดุทนไฟฐานแมกนีเซียมอย่างรุนแรงและการขจัดฟอสฟอรัสทำได้ไม่ดี ในขณะที่ความเป็นเบสที่สูงเกินไปจะสร้างตะกอนที่หนืดและเฉื่อย ซึ่งขัดขวางการถ่ายเทความร้อนและเพิ่มการใช้พลังงาน การรักษาค่าความเป็นเบสให้อยู่ในเป้าหมายจำเป็นต้องมีการประสานงานอย่างรอบคอบระหว่างอัตราการเติมฟลักซ์กับปริมาณซิลิกาที่เข้ามาจากเศษเหล็ก แรงเหล็กกลาง (DRI) หรือ pig iron

เทคนิคตะกอนฟองเป็นวิธีการเดียวที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานของเตาอาร์คไฟฟ้า โดยการฉีดคาร์บอน (มักอยู่ในรูปแบบคาร์บอนไนเซอร์หรือคาร์บอนฉีด) และออกซิเจนเข้าไปในตะกอน จะเกิดฟองที่ห่อหุ้มอาร์คไฟฟ้า ป้องกันการสูญเสียความร้อนแผ่รังสีไปยังผนังและหลังคาเตา ตะกอนฟองที่เกิดขึ้นอย่างดีสามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้ 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์และลดการใช้อิเล็กโตรดได้อย่างมาก กุญแจสำคัญในการรักษาเสถียรภาพของฟองคือการรักษาความหนืดของตะกอนให้เหมาะสม ซึ่งขึ้นอยู่กับความเป็นเบส อุณหภูมิ และการมีอยู่ของอนุภาคของแข็งแขวนลอย ตลอดจนการจ่ายก๊าซ CO อย่างต่อเนื่องจากปฏิกิริยาคาร์บอน-ออกซิเจน ผลิตภัณฑ์ตะกอนกลั่นสามารถใช้เป็นสารปรับสภาพเบื้องต้นเพื่อสร้างส่วนผสมทางเคมีที่เหมาะสมของตะกอนตั้งแต่ช่วงต้นของการหลอม

การเพิ่มประสิทธิภาพฟลักซ์อย่างมีประสิทธิผลยังขึ้นอยู่กับความรู้ที่แม่นยำเกี่ยวกับส่วนผสมของวัตถุดิบที่นำเข้า การปนเปื้อนของเศษเหล็กด้วยดิน สนิม และคอนกรีต ทำให้มี SiO2 และ Al2O3 ในปริมาณที่แตกต่างกันเข้ามา ซึ่งเปลี่ยนแปลงสมดุลความเป็นเบส โรงงานเตาอาร์คไฟฟ้าสมัยใหม่หลายแห่งใช้ระบบวิเคราะห์ตะกอนแบบเรียลไทม์และระบบป้อนฟลักซ์อัตโนมัติเพื่อปรับปริมาณการเติมอย่างต่อเนื่องตลอดการหลอม สำหรับโรงงานที่ไม่มีระบบดังกล่าว แนวทางปฏิบัติคือการพัฒนาสูตรฟลักซ์ที่แข็งแกร่งจากส่วนผสมเศษเหล็กทั่วไปและปรับแต่งตามผลการวิเคราะห์ตัวอย่างตะกอนเป็นประจำ การลงทุนในการควบคุมฟลักซ์ที่ดีขึ้นนั้นคุ้มค่าอย่างสม่ำเสมอผ่านค่าไฟที่ลดลง การใช้วัสดุทนไฟที่น้อยลง และประสิทธิภาพการผลิตเหล็กกล้าที่คาดเดาได้มากขึ้น