خصوصیات کوره های زیمنس – مارتین
طراحی کوره های صنعتی
1- مقدار تولید در این کوره قابل انعطاف بوده و می توان هر مقدار فولاد که لازم باشد تولید کرد.
2- کوره به آسانی قابل کنترل است .
3- مواد شارژی این کوره شرط بخصوصی را لازم ندارد بلکه می توان هر نوع قراضه ای را به داخل کوره ریخت.
4- امکان تولید فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی هر دو در این کوره وجود دارد.
شارژ فلزی کوره های فولادسازی جهان را اهن اسفنجی، قراضه و چدن تشکیل می دهد. معمولا در کنتورهای اکسیژنی از چدن مذاب و قراضه استفاده می شود در حالیکه شارژ کوره های قوص الکتریکی ، ترکیبی از قراضه، آهن اسفنجی و چدن مذاب وجامد می تواند باشد. در سال 2002 در سطح جهان 902 میلیون تن فولاد خام تولید شده است که سهم فرایندهای کنتورهای اکسیژنی، کوره قوس الکتریکی و زیمنس مارتین به ترتیب 62/2 و 33/9 و 3/9 درصد بوده است.ب رای تولید این مقدار فولاد خام 1050 میلیون تن شارژ فلزی بکار رفته است که سهم چدن، قراضه و اهن اسفنجی به ترتیب 57/9 و 37/8 و 3/3 درصد برآورد شده است. در سال 2002 میزان تولید چدن در جهان بالغ بر 605 میلون تن و سهم ایران در این مورد 2/2 میلیون تن بوده است. باعنایت به اینکه در تولید فولاد، چدن نقش اساسی دارد، کمیت و کیفیت آن ازاهمیت بالایی برخوردار می باشد. جذب مذاب معمولا در کوره بلندها تولید می شود. هم اکنون بیش از 675 کوره بلند صنعتی درجهان فعال هستند. بسته به عواملی متعدد، بهره وری هر کوره بلند با دیگری متفاوت می باشد. در دو دهه اخیر، میزان افزایش تولید چدن در جهان بیش از اینکه ناشی از نصب کوره بلندهای جدید باشد، در اثر بهینه کردن شرایط کاری، بهبود کیفیت مواد و استفاده از سوختهای کمنکی و بازسازی ها پیش آمده است. ضمنا در هر واحد تولید چدت، افزایش بهره وری با توجه به امکانات و شرایط خاص خودرو انجام می شود. بطور مثال در ذوب آهن اصفهان میزان تولید چدن کوره بلند شماره 1 در اثر نصب مجرای دوم در محوطه کوره به میزان 120000 تن در سال افزایش و میزان مصرف کک در حدود 50 کیلوگرم به ازای هر تن چدن کاهش یافته است. با عنایت به نتایج مثبت حاصله از بازسازی اخیر در برنامه بازسازی آینده کوره بلند شماره یک نصب سیستم بارگیری بدون زنگ، پودر زغال، سیستم هوای دم کمپانساتوری، خنک کننده های مدرن و غیره گنجانیده شده است.
کوره های داغ
تولید انبوه فولاد جهان با ابداع فرآیند بُسمر در سال 1856 در انگلستان آغاز شد. پس از ابداع این روش، فرآیندهای تولید فولاد دیگری نظیر توماس، زیمنس مارتین، کوره قوس الکتریکی و درنهایت در سال 1952 روش کُنوِرتُر اکسیژنی در صنعت فولاد به کار گرفته شد.
امروزه تکنولوژی فولادسازی به دو بخش عمده تولید مواد خام و تولید محصولات نهایی (نورد) تقسیم می شوند. تولید فولاد خام به دو روش عمده صورت می گیرد. روش اول، تهیه چدن مذاب در کوره بلند و ساخت فولاد در کنورترهای اکسیژنی و ریخته گری مداوم فولاد مذاب است. روش دیگر، ذوب قراضه یا آهن اسفنجی در کوره های قوس الکتریکی و ریخته گری مداوم می باشد. هم اکنون روش های قدیمی توماس و زیمنس مارتین تنها در برخی کشورها نظیر روسیه و اُکراین مورد استفاده قرار می گیرند. عمده کشورهای صاحب فولاد به روش کوره بلند و کنورتر اکسیژنی تولید می کنند. در روش کوره بلند که حدود 3/63 درصد فرآیندهای تولید فولاد جهان به این روش صورت می گیرد، سنگ آهن پس از فرآوری (دانه بندی و گندله سازی)، در کوره بلند و طی فرآیند احیای غیرمستقیم با استفاده از کُک، به چدن مذاب و سپس در کُنورتُر اکسیژنی به فولاد مذاب تبدیل می شود. اما در روش کوره قوس الکتریکی، مستقیماً آهن قراضه را به فولاد مذاب تبدیل می نمایند.
امروزه سهم فرآیندهای کنورتر اکسیژنی، کوره قوس الکتریکی و زیمنس مارتین در تولید فولاد جهان، به ترتیب 3/63،17/33 و 6/3 درصد است. همچنین 88 درصد فولاد خام جهان به روش ریخته گری مداوم به دست می آیند. به گزارش واحد تحقیقات ماهنامه <اقتصاد ایران>، 8/28 درصد فرآیند تولید فولادخام کشورمان به روش تکنولوژی کوره بلند و کنورتر اکسیژنی و 2/71 درصد به روش کوره قوس الکتریکی می باشد.
با توجه به وجود گاز طبیعی فراوان و ارزان در ایران و مشکلات ناشی از کمبود کک متالورژیکی و افزایش قیمت صادراتی آن تا سطح 450 دلار در هر تن، به نظر می رسد باید فرآیند تولید فولادسازی در ایران در راستای آهن اسفنجی و کوره قوس الکتریکی رشد کند.
از سوی دیگر، در حال حاضر در کشورمان در حدود 47 درصد محصولات به صورت مقاطع و 53 درصد به صورت تخت تولید می شوند. در حالی که ساختار کشور نیاز به 80 درصد محصولات مقاطع و 20 درصد محصولات تخت دارد. لذا نیاز به تغییر روش و نوع محصولات و فرآورده های فولادی تولید شده با توجه به نیاز بازار داخلی ضروری است.
کوره قوس الکتریکی
مقاله حاضر که به شرح روشی جهت تولید فولاد با استفاده از ضایعات فلزی پرداخته که کاربرد این روش عمدتاٌ بر حفظ و نگهداری محیط زیست استوار می باشد، سعی دارد علاوه بر آشنایی شما خوانندگان محترم با اصول پایه ای فولادسازی به روش کوره قوس الکتریکی به ایجاد این نگرش که: هرگونه بهبود درروشهای موجود و یا ارایه راهکارهای جدید به منظور ارتقاء و بهبود بهره وری نهاده های تولید با حفظ کیفیت محصول می تواند گامی مقدس و با ارزش در رسیدن به این هدف باشد. کوره قوس الکتریکی به عنوان روشی جهت تولید فولاد به صورت عمده شناخته می شد. مذاب تولید شده با این روش را اصطلاحاٌ heat می نامند. یک سیال کاری کوره قوس الکتریکی را تخلیه تا تخلیه می گویند که شامل مراحل شارژنمودن، ذوب، تصفیه، سرباره زدایی،تخلیه مذاب، چرخش کوره می باشد. سیستمهای مدرن زمان تخلیه تا تخلیه را به کمتر از 60 دقیقه و همچنین بعضی از کوره های قوس الکتریکی دو جداره زمان فوق را به 35 تا 40 دقیقه نیز رسانده اند.
مدل سازی کوره قوس الکتریکی و جبران فلیکر ولتاژ ناشی از آن با استفاده از جبران ساز استاتیکی توان راکتیو
چکیده
مدل سازی کوره های قوس الکتریکی سه فاز و جبران فلیکر ولتاژ ناشی از آن با استفاده از نرم افزارهای PSCAD/MATLAB، هدف این تحقیق می باشد.
جهت مدلسازی کوره قوس الکتریکی، ابتدا قوس الکتریکی را با نمونه های گرفته شده از جریان قوس و ولتاژ متناظر با آن، در مدار معادل کوره قوس مدل شده است. سپس سعی شده تا خصوصیت تصادفی بودن عملکرد قوس در قالب مدوله کردن ولتاژ قوس با یک نویز سفید با باند محدود شده، لحاظ شود.
جبران سازی کوره قوس الکتریکی با استفاده از جبران کننده های استاتیک توان راکتیو از نوع راکتور تریستور کنترل به همراه خازن ثابت که بر اساس اندازه گیری توان راکتیو بار کنترل می شوند، به دو روش کنترل حلقه باز و کنترل حلقه بسته انجام شده وشدت فلیکر ولتاژ قبل و بعد از عمل جبران سازی بر اساس تئوری اندازه گیری فلیکر در استاندارد IEC، اندازه گیری شده و نتایج عمل جبران سازی بر روی کاهش شدت فلیکر موجود نشان داده شده است.
یک روش جدید برای کنترل جبران ساز راکتور تریستور کنترل به همراه خازن ثابت نیز پیشنهاد شده است. این روش مبتنی بر بکار گیری یک روش پیش بین در کنترل مدار بسته جبران ساز TCR/FC در عمل جبران سازی می باشد. در این روش از نمونه های قبلی توان راکتیو بار جهت پیش بینی مقادیر آتی آن به منظور جبران زمان تاخیر موجود در کنترل جبران ساز استفاده می شود.
کلید واژه: کوره قوس الکتریکی، کاهش فلیکر ولتاژ، شدت فلیکر لحظه ای، کنترل جبران ساز TCR/FC، فیلترهای هارمونیکی، توان راکتیو پایه، مشخصه امپدانسی، طیف فرکانسی، کنترل پیش بین، بلوک تقدم
6