لنس همزن اضطراری (Emergency Stirring Lance - ESL)

کوره‌های LF یک از اجزای اصلی در فولادسازی ثانویه هستند، جایی که فولاد مذاب تحت کنترل دقیق ترکیب و دما قرار می‌گیرد. همزدن مؤثر در کوره‌های LF برای دستیابی به ترکیب شیمیایی همگن، یکنواختی دما و حذف ناخالصی­ها حیاتی است. سیستم‌های اصلی همزنی مذاب در کوره‌های LF معمولاً از طریق دو روش زیر می باشد:

  1. تزریق گاز از پایین (Bottom Gas Injection): گاز خنثی (مثلاً آرگون) از طریق پلاگ‌های متخلخل موجود در قسمت پایین کوره تزریق می‌شود.
  2. همزدن الکترومغناطیسی (Electromagnetic Stirring - EMS): با استفاده از میدان‌های مغناطیسی حرکت چرخشی کنترل‌شده‌ای در فولاد مذاب ایجاد می­شود.

اگرچه این روش­ها بسیار مؤثر هستند، اما ممکن است با مشکلات زیر روبه‌رو شوند:

  • مسدود شدن پلاگ متخلخل: پلاگ‌های پایین ممکن است توسط سرباره یا فولاد جامد شده مسدود شوند.
  • خرابی تجهیزات: خرابی در سیستم‌های EMS یا تزریق گاز.
  • محدودیت‌های عملیاتی: ممکن است برخی از گریدهای فولاد نیازمند همزدن اضافی فراتر از ظرفیت سیستم‌های اصلی باشند.

لنس همزن اضطراری (ESL) یک دستگاه تخصصی برای تضمین همزدن مؤثر فولاد مذاب طی فرآیندهای متالورژیکی به‌ویژه در شرایط اضطراری، مانند زمانی که سیستم‌های همزن اصلی (مثلاً الکترومغناطیسی یا تزریق گاز از پایین) دچار خرابی ‌شوند یا توانایی حفظ همگنی مذاب را ندارند می باشد. در واقع ESL یک مکانیزم همزن جایگزین و قابل‌اعتماد در مواقع اضطراری می باشد. اهداف کلیدی تجهیز ESL در فولادسازی به شرح زیر می باشد:

  • همگن‌سازی: توزیع یکنواخت دما و ترکیب شیمیایی در حمام فولاد مذاب.
  • گاززدایی: حذف گازهای حل‌شده مضر همچون هیدروژن یا نیتروژن که سبب افت کیفیت محصول نهایی می­گردد.
  • شناور شدن ناخالصی­ها: شناور شدن ناخالصی‌ها (غیر فلزی) در سربار به منظور حذف آن‌ها.
  • جلوگیری از جدایش: تضمین ترکیب یکنواخت فولاد در سرتاسر حمام و جلوگیری از ایجاد جدایش در ترکیب.

تجهیز ESL با تزریق گاز آرگون از طریق یک لنس همزن نسوز به داخل حمام فولاد مذاب عمل می‌کند. آرگون به دلیل ماهیت بی‌اثر خود انتخاب می‌شود تا از بروز واکنش‌های شیمیایی ناخواسته جلوگیری شود. به‌طور خلاصه فرایند همزنی شامل تزریق گاز آرگون تحت فشار به حمام فولاد مذاب است که سبب تشکیل حباب‌های ریز و ایجاد تلاطم و جریان گردابی می­گردد که متعاقباً همزدن مذاب، توزیع یکنواخت دما و عناصر آلیاژی و انتقال ناخالصی‌ها به سطح را به دنبال دارد.

تجهیز ESL برای تحمل شرایط شدید دمایی و فشار در محیط فولادسازی طراحی شده است. اجزای اصلی تجهیز عبارتند از:

  • لنس همزن نسوز: لنس همزن با مواد مقاوم به حرارت پوشانده شده است تا دماهای بالا (~1600 درجه سانتی‌گراد یا بیشتر) را تحمل کرده و از فرسایش آن جلوگیری شود.
  • سیستم کنترل گاز: دبی و فشار آرگون را به‌طور دقیق تنظیم می‌کند تا همزدن بهینه بدون ایجاد تلاطم زیاد حاصل شود.

مزایای تجهیز ESL:

استفاده از تجهیز ESL در فرایندهای متالورژیکی مزایای برجسته ای بر شرح زیر ایجاد می­کند:

  1. مزایای عملیاتی:
  • روش اضطراری قابل اعتماد: حفظ کارایی حتی در زمان خرابی تجهیزات همزن اصلی
  • کاهش توقفات: جلوگیری از توقفات به دلیل حفظ یکنواختی و همگنی مذاب
  • انعطاف پذیری در بهره برداری: امکان استفاده در مراحل مختلف فولادسازی همچون کوره LF یا ریختگری پیوسته.
  1. بهبود کیفیت محصول:
  • بهبود یکنواختی مذاب: اطمینان از توزیع یکنواخت دما و ترکیب شیمایی که سبب بهبود کیفیت نهایی محصول می­شود.
  • بهبود کیفیت فولاد: کاهش ناخالصی ها و تخلخل های گازی که از عوامل عمده افت کیفیت فولاد هستند.
  • بهبود شرایط ریختگری: بهبود شرایط جریان و رفتار مذاب حین ریختگری و انجماد.
  1. مزایای اقتصادی:
  • حفظ سرمایه: کاهش نرخ ضایعات و دوباره کاری به دلیل بهبود یکنواختی مذاب.
  • کاهش زیان های مالی: جلوگیری از توقفات ناخواسته در خطوط تولید.
  • انعطاف پذیری در بهره برداری: امکان استفاده برای گریدهای مختلف فولادی و الزامات متنوع فرایندی.

چالش‌ها و نگهداری:

علی­رغم مزایای زیاد تجهیزESL  به نگهداری و بهره‌برداری صحیح برای عملکرد مؤثر نیاز دارد. همچنین چالش های بهره برداری و نگهداری این تجهیز عبارتند از:

  • فرسایش نسوز: قرارگیری طولانی‌مدت در معرض فولاد مذاب می‌تواند پوشش لنس همزن را تخریب کند که نیاز به بازرسی و تعویض دوره‌ای دارد.
  • کنترل جریان گاز: دبی جریان نادرست یا جریان بیش از حد گاز ممکن است سبب همزدن بیش از حد شده و عیوبی مانند ورود سرباره به مذاب ایجاد کند.
  • نگرانی‌های ایمنی: اپراتورها باید هنگام بهره برداری از دستگاه احتیاط کنند تا از پاشش یا انفجار ناشی از تزریق ناگهانی گاز جلوگیری شود.
  • مصرف آرگون: دبی بالای جریان آرگون در صورت عدم بهینه سازی ممکن است هزینه‌های عملیاتی را افزایش دهد.

نتیجه‌گیری:

لنس همزن اضطراری (ESL) ابزاری ضروری در فولادسازی است، به‌ویژه در کوره‌های LF، جایی که به عنوان یک سیستم همزن پشتیبان قابل‌اعتماد در مواقع اضطراری عمل می‌کند. با تضمین همگنی و کیفیت فولاد مذاب، از بروز هزینه­های اضافی جلوگیری کرده، سیستم‌های همزن اصلی را تکمیل و عملیات بی‌وقفه را پشتیبانی می‌کند. تجهیزESL  بهره‌وری کلی را افزایش داده و به تولید فولاد با کیفیت بالا حتی در شرایط چالش‌برانگیز کمک می‌کند.

لنس همزن اضطراری | تکفا | شرکت مهندسی تکفا | takfa