Waarom staalproductie met elektrische boogovens energie-intensief is

Waarom het maken van staal in een elektrische vlamboogoven energie-intensief is

Een Elektrische vlamboogoven (EAF) is een metallurgisch vat dat de intense hitte gebruikt die wordt gegenereerd door elektrische bogen die worden gevormd tussen grafietelektroden en de metaallading om staal te smelten en te raffineren. Tijdens deze gasontlading is de energie zeer geconcentreerd, met boogtemperaturen van meer dan 3000°C. In vergelijking met andere staalproductieprocessen biedt de EAF meer procesflexibiliteit, blinkt hij uit in het verwijderen van onzuiverheden zoals zwavel en fosfor, biedt hij precieze temperatuurregeling en heeft hij een relatief kleine fysieke voetafdruk, waardoor hij ideaal is voor het produceren van hoogwaardige gelegeerde staalsoorten. Een bepalend kenmerk van EAF-operaties is echter hun aanzienlijke verbruik van elektrische energie.

Het hoge energieverbruik bij het maken van staal in een EAF is niet toe te schrijven aan één enkele oorzaak, maar is het resultaat van meerdere onderling verbonden factoren, voornamelijk met betrekking tot grondstoffen, operationele praktijken en externe omstandigheden.

1. Grondstofcondities

De kwaliteit en aard van de metaallading (voornamelijk schrootstaal) zijn fundamentele bepalende factoren voor de energie-efficiëntie. Het veelvuldig gebruik van licht, dun schroot en dicht opeengepakte briketten leidt vaak tot hoge, ongelijke ladingen. Dit kan leiden tot voedingsproblemen, langere smeltperioden en frequente "hot heel"-onderbrekingen (stops na gedeeltelijk smelten), die allemaal leiden tot aanzienlijk warmteverlies naar de ovenomgeving. Onvoldoende initiële lading kan secundaire of zelfs tertiaire voeding noodzakelijk maken, waarbij elk aanzienlijke tijd- en energiekosten toevoegt. Elke extra laadcyclus (gemiddeld 5 minuten) kan het specifieke energieverbruik met ongeveer 7-12 kWh/ton verhogen.

Bovendien, als de grondstof hoge niveaus van koolstof (C) en fosfor (P) bevat, wordt de daaropvolgende oxidatieperiode die nodig is om deze elementen te verwijderen, verlengd en zeer energie-intensief.

2. Operationele vaardigheden en praktijken

De smeltperiode is doorgaans goed voor 60-70% van het totale energieverbruik, en er treedt aanzienlijke verspilling op als de operaties niet zijn geoptimaliseerd. Een veelvoorkomende inefficiëntie is het onjuist beheer van slak tijdens defosforisatie, wat leidt tot ongecontroleerde ("blinde") slakvorming. Dit verspilt zowel fluxmaterialen (zoals kalk) als de energie die nodig is om ze te produceren en te verwarmen. De vaardigheid van de operator heeft direct invloed op de efficiëntie van de energie-invoer, de controle van de slakchemie en de algehele procestiming.

3. Beperkingen van externe omstandigheden

Beperkingen van het externe elektriciteitsnet kunnen de efficiëntie ernstig beïnvloeden. Ongeplande stroomonderbrekingen, load shedding of plotselinge spanningsdalingen dwingen de oven in een wachtstand. Indien verlengd, kan het gesmolten bad beginnen te stollen, waardoor enorme extra energie-invoer nodig is om het opnieuw te smelten, waardoor het totale elektriciteitsverbruik drastisch toeneemt.

4. Procesongelukken en verstoringen

Ongeplande incidenten leiden tot direct energieverlies:

   Elektrodebreuk: Onjuiste bediening die leidt tot elektrodebreuk resulteert in aanzienlijk warmteverlies tijdens de stopzetting en het energie-intensieve proces van het plaatsen van een nieuwe elektrode.

   Chemiereversie: Als een monster dat tijdens de reductieperiode is genomen, een samenstelling vertoont, moet een kostbare "re-oxidatie"-stap worden uitgevoerd, waarbij de energie die eerder voor reductie is gebruikt, wordt verspild.

   Apparatuurdefecten: Waterlekken in hulp-systemen (bijv. zuurstof-branders) of materiaalophoping ("steigers") op de ovenwanden vereisen procesonderbrekingen. Het uitschakelen van de oven om deze problemen aan te pakken, vertraagt de hele smelt, waardoor de stilstandwarmteverliezen toenemen.

Kortom, hoewel de EAF een veelzijdig en effectief staalproductie-instrument is, maakt de inherente afhankelijkheid van elektriciteit als de primaire energiebron het verbruik ervan zeer gevoelig voor de kwaliteit van de inputs, de bekwaamheid van de operaties en de stabiliteitvan de ondersteunende infrastructuur. Het minimaliseren van het energieverbruik vereist rigoureuze aandacht voor schrootvoorbereiding, vakkundige procescontrole en betrouwbare fabrieksinstallaties.

  Wij zijn een professionele fabrikant van elektrische ovens. Voor verdere vragen, of als u ondergedompelde boogovens, elektrische vlamboogovens, raffinageovens voor de lepel of andere smeltapparatuur nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen via  susan@aeaxa.com