इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्टीलमेकिंग: एक व्यापक अवलोकन
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF)स्टीलमेकिंग एक जटिल प्रक्रिया है जिसे व्यवस्थित रूप से पांच प्रमुख चरणों में विभाजित किया जा सकता है: कच्चे माल का संग्रह, प्री-स्मेल्टिंग तैयारी, पिघलने की अवधि, ऑक्सीकरण अवधि, और कमी अवधि। प्रत्येक चरण स्टील उत्पादन की गुणवत्ता, दक्षता और लागत-प्रभावशीलता सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
कच्चे माल का संग्रह
स्क्रैप स्टील EAF स्टीलमेकिंग में प्राथमिक सामग्री के रूप में कार्य करता है, जिसकी गुणवत्ता सीधे अंतिम स्टील उत्पाद की गुणवत्ता, लागत और उत्पादकता को प्रभावित करती है। स्क्रैप स्टील का चयन करते समय कई बातों पर विचार करना चाहिए:
- सतह की सफाई: स्क्रैप साफ और जंग रहित होना चाहिए। अशुद्धियाँ और मलबा चार्ज चालकता को कम कर सकता है, पिघलने के समय को बढ़ा सकता है, और फास्फोरस हटाने और लाइनिंग क्षरण नियंत्रण में बाधा डाल सकता है।
- गैर-लौह धातुएँ: स्क्रैप में गैर-लौह धातुएँ जैसे सीसा, टिन, आर्सेनिक, जस्ता और तांबा नहीं होना चाहिए, जो गर्म भंगुरता और अन्य समस्याएं पैदा कर सकते हैं।
- सुरक्षा संबंधी चिंताएँ: सुरक्षित उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए स्क्रैप में सीलबंद कंटेनर, ज्वलनशील, विस्फोटक या जहरीले पदार्थ शामिल नहीं होने चाहिए।
- रासायनिक संरचना: स्क्रैप में कम सल्फर और फास्फोरस सामग्री के साथ एक स्पष्ट रासायनिक संरचना होनी चाहिए।
- आकार सीमाएँ: स्क्रैप का आकार बहुत बड़ा नहीं होना चाहिए (अनुप्रस्थ काट क्षेत्र ≤ 150 मिमी * 150 मिमी, अधिकतम लंबाई ≤ 350 मिमी)। कार्बन सामग्री में सुधार के लिए पिग आयरन का उपयोग किया जा सकता है, आमतौर पर चार्ज का 30% से अधिक नहीं।
प्री-स्मेल्टिंग तैयारी
बैचिंग EAF स्टीलमेकिंग में एक महत्वपूर्ण कदम है, जिसमें सामान्य संचालन और कम पिघलने के समय के लिए उचित अनुपात आवश्यक है। प्रमुख विचारों में शामिल हैं:
- सटीक गणना और तौल: सामग्री की सही गणना और सटीक तौल महत्वपूर्ण है।
- चार्ज आकार मिलान: इष्टतम फिट और गति के लिए चार्ज आकार को अनुपात से मेल खाना चाहिए।
- गुणवत्ता और विधि विचार: सामग्री को स्टील की गुणवत्ता आवश्यकताओं और पिघलने के तरीकों के आधार पर चुना जाना चाहिए।
- तकनीकी अनुपालन: सामग्री को तकनीकी विशिष्टताओं का पालन करना चाहिए।
भट्ठी चार्ज में प्रमुख तत्वों में शामिल हैं:
- कार्बन सामग्री: हवा और अशुद्धियों को हटाने के लिए ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए पर्याप्त कार्बन की आवश्यकता होती है। कार्बन सामग्री स्टील की निचली सीमा से थोड़ा अधिक (0.3% - 0.4%) होना चाहिए, लेकिन लंबे समय तक ऑक्सीकरण और ज़्यादा गरम होने से बचने के लिए बहुत अधिक नहीं होना चाहिए।
- सिलिकॉन सामग्री: आम तौर पर ≤ 0.8% तरल स्टील के विलंबित उबलने से रोकने के लिए।
- मैंगनीज सामग्री: आमतौर पर, मैंगनीज सामग्री कोई बड़ी चिंता का विषय नहीं है, लेकिन यह < 0.3% हटाने के बाद पूल के विलंबित उबलने से रोकने के लिए।
- फास्फोरस और सल्फर सामग्री: कम बेहतर है, जिसमें फास्फोरस सामग्री आदर्श रूप से < 0.05%।
चार्ज घनत्व को बड़े, मध्यम और छोटे पदार्थों को उचित रूप से मिलाकर अनुकूलित किया जाता है, जिसमें छोटे पदार्थ 15% - 20%, मध्यम पदार्थ 40% - 50% और शेष 40% के लिए बड़े पदार्थ होते हैं। फीडिंग से पहले, प्रारंभिक फास्फोरस हटाने की सुविधा के लिए और सक्शन को कम करने के लिए भट्ठी के तल पर सामग्री के वजन का 1.5% बिछाया जाना चाहिए।
पिघलने की अवधि
पिघलने की अवधि, बिजली चालू होने से लेकर स्टील पिघलने तक, पिघलने के समय का लगभग आधा और कुल बिजली की खपत का दो-तिहाई हिस्सा होता है। प्रमुख कार्यों में भट्ठी के जीवन को सुनिश्चित करना, न्यूनतम बिजली की खपत के साथ तेजी से पिघलने का तापमान प्राप्त करना, और स्थिर चापों और फास्फोरस हटाने के लिए अच्छी स्लैग बनाना शामिल है।
- आर्क चरण: पूर्ण चार्ज के साथ, मध्यवर्ती वोल्टेज और ट्रांसफार्मर की रेटेड शक्ति का लगभग दो-तिहाई हिस्सा भट्ठी के शीर्ष को नुकसान से बचाने के लिए उपयोग किया जाता है।
- ड्रिलिंग चरण: अधिकतम शक्ति लागू की जाती है क्योंकि गर्मी चार्ज द्वारा अवशोषित होती है, लाइनिंग द्वारा नहीं, आमतौर पर लगभग 20 मिनट (कुल पिघलने के समय का 1/4) तक चलती है।
- बढ़ता चरण: इलेक्ट्रोड तल तक पहुँचते हैं, जिससे एक पिघला हुआ पूल बनता है। विकिरण गर्मी तरल स्तर को बढ़ाती है, अधिकतम शक्ति अभी भी कुल पिघलने के समय का लगभग आधा उपयोग की जाती है।
- अंतिम पिघलने का चरण: 3/4 पिघलने के बाद, चार्ज अब आर्क को कवर नहीं करता है। लंबे समय तक अधिकतम शक्ति भट्ठी के कवर और दीवार को नुकसान पहुंचा सकती है, इसलिए बिजली को तदनुसार समायोजित किया जाता है।
पिघलने के दौरान स्लैग का निर्माण महत्वपूर्ण है, जिसमें कवरेज और आर्क स्थिरता के लिए 1% - 1.5% स्लैग पर्याप्त है, लेकिन डीफॉस्फोराइजेशन के लिए अधिक की आवश्यकता होती है।
ऑक्सीकरण अवधि
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