December 2, 2025
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्टीलमेकिंग पर डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (DRI) का प्रभाव
1. उत्पादकता और उपज
उत्पादन अनुभव से पता चलता है कि DRI का उपयोग इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस की उत्पादकता और उपज को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।चीन में, कई हाल ही में चालू किए गए बड़े EAF संयंत्र खराब स्क्रैप गुणवत्ता के कारण चुनौतियों का सामना कर रहे हैं, जिनकी थोक घनत्व 0.3–0.7 t/m³ जितना कम है। इसके लिए अक्सर प्रति हीट 3–4 स्क्रैप चार्ज की आवश्यकता होती है। कम घनत्व वाले स्क्रैप को DRI से बदलने से, चार्ज की संख्या कम हो सकती है, जिससे पिघलने का चक्र छोटा हो जाता है। 20–50% DRI का निरंतर जोड़ विशेष रूप से ऑक्सी-ईंधन बर्नर, झागदार स्लैग अभ्यास और स्क्रैप प्रीहीटिंग के साथ मिलकर भट्टी की उत्पादकता को काफी बढ़ा सकता है।स्टील की उपज DRI की धातुकरण डिग्री, गैंग सामग्री और कार्बन स्तर से प्रभावित होती है। उच्च धातुकरण दर बेहतर रिकवरी को बढ़ावा देती है, और लोहे की कमी को बढ़ाने के लिए कार्बराइज़र जोड़े जा सकते हैं। स्लैग के गुण और मात्रा भी उपज को प्रभावित करते हैं; उदाहरण के लिए, निरंतर बेसिसिटी पर झागदार स्लैग स्लैग की मात्रा को कम कर सकता है, जिससे उपज में सुधार होता है।
2. उत्पादन सामग्री की खपत
- इलेक्ट्रोड की खपत: DRI में आम तौर पर बहुत कम कार्बन होता है। इसके अतिरिक्त अक्सर कार्बराइज़र की आवश्यकता होती है, जो एक कम करने वाला वातावरण बनाते हैं जो इलेक्ट्रोड ऑक्सीकरण को कम करता है। हालांकि डूबे हुए आर्क झागदार स्लैग अभ्यास आर्क सांद्रता को बढ़ा सकता है और इलेक्ट्रोड टूटने के जोखिम को बढ़ा सकता है, लेकिन DRI के उपयोग से समग्र इलेक्ट्रोड खपत आमतौर पर नहीं बढ़ती है।
- दुर्दम्य खपत: बैच-चार्जिंग DRI दुर्दम्य पहनने को महत्वपूर्ण रूप से नहीं बढ़ाता है। हालांकि, निरंतर चार्जिंग 'स्लैग स्प्लैशिंग' और आर्क एक्सपोजर का कारण बन सकता है, जिससे थोड़ा अधिक दुर्दम्य हमला होता है। स्लैग में उच्च FeO और लंबे समय तक C–O प्रतिक्रिया समय भी रासायनिक क्षरण को तेज कर सकते हैं, लेकिन उचित झागदार स्लैग नियंत्रण और प्रक्रिया समायोजन दुर्दम्य जीवन को मूल स्तर पर बनाए रख सकते हैं।
- फ्लक्स की खपत: DRI अम्लीय गैंग सामग्री पेश करता है, जिसके लिए स्लैग बेसिसिटी को बनाए रखने के लिए सामान्य रूप से अधिक फ्लक्स की आवश्यकता होती है। अध्ययनों से पता चलता है कि DRI के उपयोग में प्रत्येक 1% की वृद्धि से फ्लक्स की मांग लगभग 1 kg/t बढ़ जाती है। हालांकि, क्योंकि DRI में कम फास्फोरस और सल्फर होता है, कम स्लैग बेसिसिटी स्वीकार्य हो सकती है, जिससे फ्लक्स की खपत में वृद्धि की भरपाई होती है।
3. ऊर्जा खपत में परिवर्तन
DRI का उपयोग करने पर ऊर्जा की खपत आम तौर पर बढ़ जाती है, इसके कारण:
- FeO का एंडोथर्मिक रिडक्शन: धातुकरण दर जितनी कम होगी, FeO की मात्रा उतनी ही अधिक होगी। 1 टन FeO को कम करने में लगभग 800 kWh विद्युत ऊर्जा की खपत होती है।
- गैंग सामग्री: उच्च SiO₂ को बेसिसिटी बनाए रखने के लिए अधिक क्विकलाइम की आवश्यकता होती है, जिससे स्लैग की मात्रा बढ़ जाती है। 1 टन स्लैग को पिघलाने में लगभग 530 kWh की खपत होती है।
- कार्बन सामग्री: उच्च कार्बन वाले DRI बिजली की मांग को कम कर सकते हैं क्योंकि प्रतिक्रिया [C] + [O] → CO एक्सोथर्मिक है। प्रत्येक अतिरिक्त Nm³ ऑक्सीजन ब्लोन बिजली के उपयोग को 2–4 kWh तक कम कर सकता है।
- चार्जिंग विधि: अनुकूलित दरों पर निरंतर चार्जिंग (ठंडे DRI के लिए 28–38 kg/MW·min; गर्म DRI के लिए 50 kg/MW·min तक) पूर्ण-शक्ति संचालन की अनुमति देता है, जिससे हीट टाइम कम हो जाता है। बैच चार्जिंग, खासकर अगर DRI दीवारों के पास ढेर हो जाता है, तो पिघलने को लंबा कर सकता है और ऊर्जा का उपयोग बढ़ा सकता है।
- चार्ज तापमान: पूरी तरह से ठंडा DRI सभी-स्क्रैप पिघलने की तुलना में बिजली की खपत को 100–150 kWh/t तक बढ़ा सकता है, जबकि गर्म-चार्ज DRI स्क्रैप-केवल ऊर्जा स्तरों के करीब पहुंचता है।
ऊर्जा के उपयोग को कम करने के लिए, कम SiO₂ के साथ उच्च-धातुकरण DRI की सिफारिश की जाती है, साथ ही उचित कार्बराइजेशन, गर्म चार्जिंग और निरंतर फीडिंग। DRI को प्रीहीटिंग करने से भी मदद मिल सकती है, हालांकि पुन: ऑक्सीकरण के खिलाफ सावधानियां बरतना आवश्यक है।
4. स्टील की गुणवत्ता
वैश्विक स्तर पर, DRI का उपयोग EAF में उच्च गुणवत्ता वाले स्टील्स का उत्पादन करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:
- तेल-देशीय ट्यूबलर सामान (केसिंग, ड्रिल पाइप)
- डीप-ड्राइंग ऑटोमोटिव शीट
- विशेष-उद्देश्य वाले तार और स्टील (स्प्रिंग स्टील, बेयरिंग स्टील)
- रोटर स्टील, गन-बैरल स्टील, और एयरोस्पेस, विमानन और परमाणु अनुप्रयोगों के लिए सामग्री
क्योंकि DRI में नगण्य अवशिष्ट तत्व (Cu, Ni, Cr, Mo, आदि) होते हैं, यह कम समावेशन वाले क्लीनर स्टील्स के उत्पादन को सक्षम बनाता है, जिससे हॉट- और कोल्ड-रोलिंग प्रदर्शन में सुधार होता है—विशेष रूप से तन्य गुण। DRI सल्फर सामग्री को कम करने और सल्फाइड समावेशन आकृति विज्ञान को संशोधित करने में भी मदद करता है, जिससे स्टील की गुणवत्ता, लचीलापन और विस्तार और मरोड़ के प्रतिरोध में वृद्धि होती है।
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