فرن اختزال الحديد الكهربائي

مقدمة المعدات والمعايير الفنية

1. تصنيف المعدات وهيكلها

1.1 الأنواع الرئيسية

• فرن اختزال القوس المغمور (فرن حرارة المعادن): النوع الأكثر شيوعًا. تُدفن الأقطاب الكهربائية في الشحنة، ويتم التسخين بواسطة القوس الكهربائي + الحرارة المقاومة، مغلق/شبه مغلق، للإنتاج المستمر على نطاق واسع.
• فرن اختزال الصهر (مثل فرن SRV): يدمج الاختزال المسبق والاختزال النهائي، وينتج مباشرة معدنًا ساخنًا سائلًا بسعة عالية.
• فرن اختزال من نوع الفرن العمودي: يعتمد على الغاز + التسخين الكهربائي، وينتج حديد إسفنجي صلب (DRI).

1.2 المكونات الرئيسية (نوع القوس المغمور)

1. نظام إمداد الطاقة
   
   
   • محول الفرن (جهد منخفض، تيار عالي، تنظيم الجهد تحت الحمل)
   • شبكة قصيرة، خزانة جهد عالي/منخفض، تعويض القدرة غير الفعالة
   
   
2. نظام الأقطاب الكهربائية
   
   
   • قطب سودربيرج / جرافيت، حامل القطب، جهاز الرفع والانزلاق
   
   
3. نظام جسم الفرن
   
   
   • هيكل الفرن (لوح فولاذي)، بطانة الفرن (مقاوم للكربون/الماجنيسيا)
   • فتحة الصب وفتحة الخبث
   
   
4. الأنظمة المساعدة
   
   
   • نظام التبريد بالماء
   • نظام التغذية
   • تنقية غاز المداخن واستعادة الحرارة المهدرة
   
   

2. مبدأ العمل

1. مصدر الحرارة: قوس كهربائي (3000-6000 درجة مئوية) + حرارة مقاومة في الشحنة.
2. تفاعلات الاختزال:3Fe2​O3​+CFe3​O4​+CFeO+C​→2Fe3​O4​+CO↑→3FeO+CO↑→Fe+CO↑​
3. العملية: التسخين المسبق → الاختزال في درجة حرارة عالية → فصل الخبث عن الحديد → الصب.

3. المعايير الفنية النموذجية

3.1 المعايير الكهربائية

3.2 معايير الفرن والأقطاب الكهربائية (مثال 33,000 كيلو فولت أمبير)

• هيكل الفرن: دائري، قطر خارجي 10-12 متر، ارتفاع 3.5-5.0 متر
• حجرة الفرن: قطر 7-9 متر، عمق 2.5-3.5 متر
• الأقطاب الكهربائية: 3 قطع، ترتيب مثلثي، قطر 1.2-1.5 متر
• قطر دائرة الأقطاب الكهربائية: 4.0-5.5 متر
• عمر البطانة: 3-7 سنوات

3.3 السعة والاستهلاك

• الإنتاج اليومي: 200-800 طن/يوم
• السعة السنوية: 60,000 – 250,000 طن/سنة
• استهلاك الطاقة: 2,400 – 3,800 كيلوواط ساعة/طن DRI
• عامل الاختزال: 450 – 650 كجم/طن
• التدفق (الجير/الدولوميت): 150 – 300 كجم/طن

4. الميزات والمزايا

• مواد خام مرنة: يستخدم الخام، الكريات، الفحم؛ لا يتطلب فحم الكوك.
• منتج عالي الجودة: محتوى كبريت وفوسفور منخفض، نقاء عالي، مثالي لصناعة الصلب بالأفران الكهربائية.
• عملية قصيرة، تلوث منخفض: لا يوجد فحم كوك أو تلبيد، انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل.
• تحكم مستقر: تسخين كهربائي دقيق، درجة حرارة وجو مستقران.
• نطاق سعة واسع: من صغير (6,300 كيلو فولت أمبير) إلى كبير (75,000 كيلو فولت أمبير).