December 2, 2025
تأثير الحديد المختزل المباشر (DRI) على صناعة الصلب في أفران القوس الكهربائي
1. الإنتاجية والعائد
تظهر التجربة الإنتاجية أن استخدام DRI يؤثر بشكل كبير على إنتاجية وعائد أفران القوس الكهربائي. في الصين، تواجه العديد من مصانع EAF الكبيرة التي تم تشغيلها مؤخرًا تحديات بسبب رداءة جودة الخردة، حيث تبلغ كثافتها الظاهرية 0.3–0.7 طن/متر مكعب. غالبًا ما يتطلب هذا 3–4 شحنات خردة لكل دفعة. عن طريق استبدال الخردة منخفضة الكثافة بـ DRI، يمكن تقليل عدد الشحنات، مما يؤدي إلى تقصير دورة الصهر. يمكن أن يؤدي الإضافة المستمرة لـ 20–50% من DRI إلى زيادة إنتاجية الفرن بشكل كبير، خاصة عند دمجها مع مواقد الأكسجين والوقود، وممارسة الخبث الرغوي، وتسخين الخردة مسبقًا.
يتأثر عائد الفولاذ بدرجة التمعدن ومحتوى الشوائب ومستوى الكربون في DRI. تعزز معدلات التمعدن الأعلى استعادة أفضل، ويمكن إضافة مواد الكربنة لتعزيز اختزال الحديد. تؤثر خصائص وحجم الخبث أيضًا على العائد؛ على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي الخبث الرغوي عند أساسية ثابتة إلى تقليل حجم الخبث، وبالتالي تحسين العائد.
2. استهلاك مواد الإنتاج
- استهلاك الأقطاب الكهربائية: يحتوي DRI بشكل عام على القليل من الكربون. غالبًا ما تتطلب الإضافات مواد كربنة، مما يخلق جوًا مختزلًا يقلل من أكسدة الأقطاب الكهربائية. على الرغم من أن ممارسة الخبث الرغوي بالقوس المغمور يمكن أن ترفع تركيز القوس وتزيد من خطر كسر القطب الكهربائي، إلا أن استهلاك القطب الكهربائي الإجمالي لا يزداد عادةً مع استخدام DRI.
- استهلاك المواد الحرارية: لا يؤدي شحن DRI على دفعات إلى زيادة كبيرة في تآكل المواد الحرارية. ومع ذلك، قد يتسبب الشحن المستمر في “تناثر الخبث” وتعرض القوس، مما يؤدي إلى هجوم حراري أعلى قليلاً. يمكن أن يؤدي ارتفاع نسبة أكسيد الحديدوز في الخبث وفترات تفاعل C–O المطولة أيضًا إلى تكثيف التآكل الكيميائي، ولكن يمكن أن يحافظ التحكم السليم في الخبث الرغوي وتعديلات العملية على عمر المواد الحرارية عند المستويات الأصلية.
- استهلاك التدفق: يقدم DRI شوائب حمضية، والتي تتطلب عادةً المزيد من التدفق للحفاظ على أساسية الخبث. تشير الدراسات إلى أن كل زيادة بنسبة 1% في استخدام DRI ترفع الطلب على التدفق بحوالي 1 كجم/طن. ومع ذلك، نظرًا لأن DRI يحتوي على نسبة منخفضة من الفوسفور والكبريت، فقد تكون الأساسية المنخفضة للخبث مقبولة، مما يعوض الزيادة في استهلاك التدفق.
3. التغييرات في استهلاك الطاقة
يزداد استهلاك الطاقة بشكل عام عند استخدام DRI، بسبب:
- الاختزال الداخلي للحرارة لأكسيد الحديدوز: كلما انخفض معدل التمعدن، زاد محتوى أكسيد الحديدوز. يستهلك اختزال 1 طن من أكسيد الحديدوز حوالي 800 كيلو واط ساعي من الطاقة الكهربائية.
- محتوى الشوائب: تتطلب نسبة السيليكا العالية المزيد من الجير الحي للحفاظ على الأساسية، مما يزيد من حجم الخبث. يستهلك صهر 1 طن من الخبث حوالي 530 كيلو واط ساعي.
- محتوى الكربون: يمكن لـ DRI الذي يحتوي على نسبة كربون أعلى أن يقلل من الطلب على الطاقة لأن التفاعل [C] + [O] → CO طارد للحرارة. يمكن لكل متر مكعب إضافي من الأكسجين المنفوخ أن يقلل من استخدام الكهرباء بمقدار 2–4 كيلو واط ساعي.
- طريقة الشحن: يسمح الشحن المستمر بمعدلات مُحسّنة (28–38 كجم/ميغاواط.دقيقة لـ DRI البارد؛ ما يصل إلى 50 كجم/ميغاواط.دقيقة لـ DRI الساخن) بتشغيل الطاقة الكاملة، مما يؤدي إلى تقصير وقت التسخين. يمكن أن يؤدي الشحن على دفعات، خاصة إذا تراكم DRI بالقرب من الجدران، إلى إطالة الصهر وزيادة استهلاك الطاقة.
- درجة حرارة الشحن: يمكن لـ DRI البارد تمامًا أن يزيد من استهلاك الطاقة بمقدار 100–150 كيلو واط ساعي/طن مقارنة بصهر الخردة بالكامل، في حين أن DRI المشحون ساخنًا يقترب من مستويات الطاقة الخاصة بالخردة فقط.
لتقليل استهلاك الطاقة، يوصى باستخدام DRI عالي التمعدن مع نسبة منخفضة من السيليكا، إلى جانب الكربنة المناسبة، والشحن الساخن، والتغذية المستمرة. يمكن أن يساعد التسخين المسبق لـ DRI أيضًا، على الرغم من ضرورة اتخاذ احتياطات ضد إعادة الأكسدة.
4. جودة الفولاذ
على مستوى العالم، يستخدم DRI على نطاق واسع لإنتاج أنواع الفولاذ عالية الجودة في أفران القوس الكهربائي، بما في ذلك:
- سلع الأنابيب النفطية (الغلاف، أنبوب الحفر)
- صفائح السيارات ذات السحب العميق
- أسلاك وفولاذ ذات أغراض خاصة (فولاذ زنبركي، فولاذ محمل)
- فولاذ الدوار، وفولاذ ماسورة البندقية، والمواد المستخدمة في الفضاء والطيران والتطبيقات النووية
نظرًا لأن DRI يحتوي على عناصر متبقية ضئيلة (النحاس، النيكل، الكروم، الموليبدينوم، إلخ)، فإنه يتيح إنتاج أنواع الفولاذ الأنظف مع شوائب أقل، مما يحسن أداء الدرفلة على الساخن والبارد - خاصةً خصائص الشد. يساعد DRI أيضًا على خفض محتوى الكبريت وتعديل شكل شوائب الكبريتيد، مما يعزز جودة الفولاذ، والليونة، ومقاومة التمدد والالتواء.
نحن شركة تصنيع أفران كهربائية محترفة. لمزيد من الاستفسارات، أو إذا كنت بحاجة إلى أفران القوس المغمور، أو أفران القوس الكهربائي، أو أفران تكرير المغرفة، أو معدات الصهر الأخرى، فيرجى عدم التردد في الاتصال بنا على susan@aeaxa.com
