इस्पात निर्माण में डीआरआई का अनुप्रयोग
दुनिया भर में स्टीलमेकिंग में स्क्रैप की कमी है। चीन में स्क्रैप की छोटी घरेलू आत्मनिर्भरता और उपलब्ध स्क्रैप की अस्थिर गुणवत्ता के कारण, स्क्रैप के विकल्प खोजना आवश्यक है।डायरेक्ट रिड्यूस्ड आयरन (DRI)कई वर्षों से इस्पात निर्माण के लिए कच्चे माल के रूप में इस्तेमाल किया गया है और धीरे-धीरे चीन में लागू किया गया है।
1. डीआरआई प्रदर्शन
स्टील बनाने के लिए कच्चे माल के रूप में, स्क्रैप स्टील की तुलना में डीआरआई के मुख्य गुण इस प्रकार हैं:
डीआरआई | कतरन वाला इस्पात | |
संरचनागत स्थिरता | स्थिर | अस्थिरता |
अशुद्धता सामग्री | बहुत कम | उच्च |
खुश गिरोह | रोकना | बहुत कुछ |
कार्बन सामग्री | मध्यम | कम |
सरंध्रता | झरझरा | नहीं |
यह देखा जा सकता है कि डीआरआई एक प्रकार का उच्च गुणवत्ता वाला स्टील है जो कच्चा माल बनाता है, और केवल उच्च गैंग सामग्री से उच्च ऊर्जा खपत होगी। इसके अलावा, स्टील बनाने वाली भट्टी बड़ी मात्रा में स्लैग के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त होनी चाहिए। खराब तापीय चालकता के कारण, आदर्श डीआरआई गलाने की प्रक्रिया में डीआरआई और उसके आसपास के क्षेत्र में उच्च तापमान बनाए रखने के लिए एक उच्च तापमान ताप स्रोत, जैसे इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस और कनवर्टर होना चाहिए।
डीआरआई गोलाकार, क्लम्पी (स्पंजी आयरन) या ढेलेदार (सीडीआरआई या एचबीआई) हो सकता है और इसमें आमतौर पर निम्नलिखित भौतिक गुण होते हैं:
छर्रों | स्पंज आयरन | सीडीआरआई | एचबीआई | |
कण आकार (मिमी) | 8-16 | 6-40 | 37x45x24 | 30x55x106 |
सरंध्रता（%） | 52 | 49 | 24 | 24 |
थोक घनत्व (टी / एम³）) | 1.8 | 2.0 | 2.6 | 2.8 |
डीआरआई की रासायनिक संरचना गलाने की प्रक्रिया के लिए बहुत महत्वपूर्ण है और स्टील को स्क्रैप करने के लिए जितना संभव हो उतना करीब होना चाहिए। डीआरआई की रासायनिक संरचना इस प्रकार है, जो विभिन्न कच्चे माल और उत्पादन प्रक्रियाओं के साथ भिन्न हो सकती है।
पूर्ण लोहा (टीएफई) 92%
धात्विक लोहा 83%
कार्बन सामग्री 0.25 ~ 1.0%
सल्फर सामग्री 0.025% अधिकतम
फास्फोरस सामग्री 0.06% अधिकतम
यह2 2-3%
इस्पात निर्माण के लिए उपयुक्त उच्च गुणवत्ता वाले डीआरआई गुण होने चाहिए:
उच्चतम संभव धातुकरण दर (अधिमानतः 85% से अधिक))
सिलिका की मात्रा यथासंभव कम होनी चाहिए
DRI का आयतन घनत्व 3.5t/m³ से अधिक होना चाहिए, अधिमानतः लगभग 5.5t/m³ और 1.8t/m³ से अधिक होना चाहिए। चूंकि 3 मिमी से कम कण आकार वाले छोटे कण स्लैग में आसानी से निलंबित हो जाते हैं और पिघलना मुश्किल होता है, इसलिए कम सामग्री बेहतर होती है।
2. विद्युत भट्टी इस्पात निर्माण में डीआरआई का अनुप्रयोग
इस्पात निर्माण के लिए कच्चे माल के रूप में डीआरआई का उपयोग करने के निम्नलिखित फायदे हैं:
स्थिर संरचना, कम अशुद्धता सामग्री, विशेष रूप से कम सल्फर सामग्री
तेजी से पिघलना
प्रबंधन में आसान, सुविधाजनक परिवहन
निरंतर भोजन का एहसास किया जा सकता है
सिद्धांत रूप में, स्क्रैप की जगह डीआरआई का अनुपात 100% तक पहुंच सकता है। जब डीआरआई की मात्रा कम होती है, तो इसे स्क्रैप हॉपर द्वारा खिलाया जा सकता है, और जब डीआरआई की मात्रा बड़ी होती है, तो निरंतर फीडिंग सिस्टम का उपयोग करना बहुत सुविधाजनक होता है। वर्तमान में, ईएएफ इस्पात निर्माण में डीआरआई के अनुप्रयोग ने निम्नलिखित प्रगति की है:
ईएएफ की उत्पादकता में सुधार हुआ है। की कम सामग्री के कारणगंधकतथाफास्फोरसडीआरआई में, ईएएफ का शोधन समय कम हो जाता है। इसके अलावा, निरंतर खिला की प्राप्ति के कारण, खिला समय कम हो जाता है और पिघलने की गति तेज हो जाती है।
यह उच्च गुणवत्ता वाले स्टील का उत्पादन कर सकता है, क्योंकि स्क्रैप स्टील में कई अशुद्धियां होती हैं, इलेक्ट्रिक फर्नेस में 100% स्क्रैप स्टील के साथ उच्च गुणवत्ता वाले स्टील का उत्पादन करना मुश्किल होता है, लेकिन डीआरआई में अशुद्धता की मात्रा बहुत कम होती है, और उच्च गुणवत्ता वाले स्टील जैसे कि विद्युत भट्टी में विद्युत इस्पात का उत्पादन किया जा सकता है।
डीआरआई संरचना की स्थिरता के कारण, सामान्य से स्टील संरचना के भट्ठी के समय को कम किया जा सकता है, खासकर जब कम कार्बन स्टील का उत्पादन होता है।
इलेक्ट्रोड टूटना कम हो जाता है और इलेक्ट्रोड की खपत कम हो जाती है।
हालांकि, बिजली की भट्टी में डीआरआई को पिघलाने से स्क्रैप पिघलने की तुलना में बिजली की खपत बढ़ जाती है। बढ़ी हुई बिजली की खपत का उपयोग लोहे से अलग करने के लिए डीआरआई पिघलने और स्लैगिंग में अवशिष्ट आयरन ऑक्साइड और गैंग को कम करने के लिए किया जाता है। यह भी देखा गया कि जब कच्चे माल में डीआरआई का अनुपात 20% से अधिक हो गया, तो बिजली की बढ़ी हुई खपत स्थिर रही। डीआरआई के प्रयोग से चूने और धातुमल की खपत भी बढ़ेगी। जब स्क्रैप स्टील को पिघलाने के लिए डिज़ाइन की गई इलेक्ट्रिक भट्टी का उपयोग DRI को पिघलाने के लिए किया जाता है, तो अस्तर सामग्री का जीवन कम हो जाएगा। उपरोक्त समस्याओं को हल करने के लिए, निरंतर डीआरआई चार्ज के साथ एक नई प्रकार की विद्युत भट्टी तैयार की जानी चाहिए, जिसमें निम्नलिखित विशेषताएं हों:
भट्ठी खोल व्यास बढ़ाएँ;
② इलेक्ट्रोड केंद्र के व्यास को कम करें, या इच्छुक इलेक्ट्रोड कॉलम विधि अपनाएं;
आग रोक सामग्री के बजाय वाटर कूल्ड फर्नेस दीवार का उपयोग करें;
पिघलने की अवधि में, कम पावर फैक्टर, शॉर्ट आर्क ऑपरेशन मोड, और संबंधित ट्रांसफॉर्मर आउटपुट करंट, बस गाइड, फ्लेक्सिबल केबल और इलेक्ट्रोड का उपयोग करें;
भट्ठी के लिए एक अतिरिक्त कम प्रतिक्रिया का चयन करें;
फोम स्लैग के नीचे पिघलना, चाप को ढंकना।
उत्पादन अभ्यास से पता चलता है कि 30% तक स्पंज आयरन को बिना किसी परिचालन समस्या के इलेक्ट्रिक फर्नेस के चार्ज में जोड़ा जा सकता है, लेकिन उच्च सामग्री का अनुपात अधिक होने पर यह भट्ठी में नोड्यूल का कारण बन सकता है। इससे पता चलता है कि DRI-100% स्क्रैप को बदलना अभी भी मुश्किल है।
3. ऑक्सीजन कनवर्टर स्टीलमेकिंग में डीआरआई का अनुप्रयोग
स्क्रैप स्टील का उपयोग ऑक्सीजन कनवर्टर स्टीलमेकिंग में शीतलक के रूप में किया जाता है। चूंकि स्क्रैप की मात्रा कम हो जाती है, स्क्रैप स्टील को बदलने के लिए अन्य प्रकार के शीतलक को ढूंढना आवश्यक है। आमतौर पर दो विकल्प होते हैं:
लौह अयस्क का प्रयोग करेंचूना पत्थर
डीआरआई का प्रयोग करें
शीतलक के रूप में DRI का उपयोग करने के निम्नलिखित लाभ हैं:
①अपेक्षाकृत शुद्ध, कम अशुद्धता
मूल्य स्थिरता
पिघले हुए स्टील की रिकवरी दर लौह अयस्क और चूना पत्थर की तुलना में अधिक होती है।
सैद्धांतिक रूप से, ऑक्सीजन कनवर्टर स्टीलमेकिंग में डीआरआई का निरंतर जोड़ उपयुक्त है क्योंकि ऑक्सीजन कनवर्टर डीआरआई को पिघलाने के लिए आवश्यक बहुत ही केंद्रित गर्मी प्रदान करता है, इसलिए डीआरआई जल्दी से पिघल जाता है और थोड़े समय के लिए भट्ठी के ऑक्सीकरण वातावरण में रहता है। ऑक्सीजन कनवर्टर में डीआरआई के अनुप्रयोग में निम्नलिखित प्रगति हुई है।
कम-सल्फर ग्रेड स्टील का उत्पादन कर सकता है, जैसे इलेक्ट्रिकल स्टील
स्लैग तापमान को कम करके और फर्नेस लाइनिंग पर भारित स्क्रैप स्टील के यांत्रिक प्रभाव को समाप्त करके फर्नेस लाइनिंग की सेवा जीवन में सुधार किया जाता है।
जब डीआरआई का अनुपात अधिक होता है, तो हॉपर के माध्यम से खिलाने का समय छोटा हो जाता है, इस प्रकार प्रति भट्टी में स्टील गलाने का समय कम हो जाता है।
ऑक्सीजन कनवर्टर में डीआरआई फीडिंग मोड स्क्रैप हॉपर (बैच फीडिंग) या उच्च बिन के माध्यम से निरंतर फीडिंग के माध्यम से हो सकता है। बाद वाले के निम्नलिखित फायदे हैं:
डीआरआई तेजी से पिघलता है क्योंकि इसे उड़ाने की प्रक्रिया के दौरान खिलाया जा सकता है;
फ़ीड गति को समायोजित करके, उड़ाने की प्रक्रिया किसी भी समय थर्मल संतुलन तक पहुंच सकती है, इसलिए भट्ठी में तापमान को नियंत्रित करना आसान होता है
धातुमल में FeO की मात्रा कम हो जाती है, इस प्रकार स्पैटर कम हो जाता है और पिघले हुए स्टील की रिकवरी दर बढ़ जाती है।
स्पंज आयरन की तुलना में एचबीआई या सीडीआरआई के स्पष्ट फायदे हैं। स्टील मिल के परीक्षण के परिणाम इस प्रकार हैं:
पिघले हुए स्टील की रिकवरी दर 1% घटी
पिघले हुए लोहे की एकल खपत में 11kg/t . की वृद्धि हुई
चूने की खपत में 6kg/t . की वृद्धि हुई
स्क्रैप प्रतिस्थापन के रूप में, HBI का उपयोग 32% स्क्रैप तक किया जा सकता है, जिसमें कोई परिचालन समस्या नहीं है।
परीक्षण के परिणामों के अनुसार, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि 30% स्क्रैप स्टील को कनवर्टर ऑपरेशन को प्रभावित किए बिना डीआरआई द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। यदि डीआरआई के उच्च अनुपात का उपयोग किया जाना है, तो निम्नलिखित उपाय किए जाने चाहिए:
डीआरआई में उच्च धातुकरण दर है
डीआरआई निरंतर खिला प्रणाली का प्रयोग करें
फर्नेस बॉडी के टन भार स्टील वॉल्यूम अनुपात में वृद्धि
लावा उपचार उपकरण बढ़ाएँ
