Demir çelik endüstrisindeki elektrik ark ocaklarının kimyasal bileşimine dayalı kütle ve enerji analizi

Sanayi enerji tüketiminde en baş sırada yer alan EAF'lerde yapılacak iyileştirme çalışmaları enerji tasarrufu ve geri dönüştürülemez artık maddelerin minimizasyonu açısından büyük önem arz etmektedir. Demir çelik sektöründeki gün geçtikçe artan arz ve talep dengesi ile doğrudan orantılı olarak artan enerji ihtiyacı ve atılan atık ürün miktarının yönetimi ülke politikaları açısından büyük önem arz etmektedir. Enerji tüketiminin azaltılması konusunda yapılan çalışmalar, ısının direkt olarak atıldığı baca gazları ya da cüruf atık ısıları üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu çalışmalar her ne kadar doğru ve gerekli ise de atık enerji yönetimi açısından yapılacak çalışmalar öncelikle atığın kaynağı olan atık ürün miktarlarının yönetimi üzerine olması gereklidir. Atık ürün denildiğinde akla gelen baca gazları ve cüruf kaybolan enerjinin büyük bir kısmını ihtiva etmektedir. Dolayısıyla demir çelik üretimi yapan sistemlerde kullanılması kaçınılmaz olan enerji girdisinin azaltılabilmesi için yakıt, cevher ve alaşım elementlerinin optimum düzeyde kullanılması gerekmektedir. Tüm bunlara ek olarak fırının düzenli çalışması ve sistemin zarar görmemsi açısından sistemin bazikliğinin incelenmeside büyük önem arz etmektedir. Çok düşük baziklik, metalürjik olarak ve refrakter aşınmasının kimyasal mekanizmaları açısından sakıncalıdır ve cüruf fazla akışkan fazdadır, ancak çok yüksek baziklikte termal ve metalurjik verimlilik açısından sakıncalıdır ve cüruf düşük viskoziteye sahiptir, her iki noktada çok önemlidir, bu nedenle baziklik oranının 1,8 ile 2,3 aralığında olması istenir ki cüruf bu fazda krem kıvamında olur. Düşük baziklikte sistemden kükürt uzaklaştıması yapılamaz ve ocağın refrakterlerine zarar verir. Yüksek baziklikte fazla katı cüruf arkın sıvı çelik banyosuna girişini zorlaştırır ve metalürjik açıdan doygunluk sağlanamaz. Burdan yola çıkarak baziklik oranına göre sistemde kullanılan malzemelerin sarfiyatının kontrolü ile tasarruflara gidilebileceği vurgulanmıştır. Bu çalışmada elektrik ark fırınında gerçekleşen her bir reaksiyon irdelenmiş, kütle ve enerji balansı yapılmıştır. Fırın verimini arttırmaya yönelik yapılabilecek çalışmalar üzerinde durulmuştur. Bu çalışmada hurda içerisindeki silisyum oranının ve curufun baziklik oranının elektrik ark ocaklarının optimizasyonu için çok önemli parametreler olduğu üzerinde durulmuştur. Ocak 1,8 ile 2,3 arasında değişen farklı baziklik oranlarında ve hurdadaki sabit silisyum oranında (%1.42) incelenmiştir. Sistemin mevcut baziklik oranı 1,87 olarak hesaplanmış ve 1,8'den 2,3 baziklik oranına değişim yapıldığında harcanan kireç miktarı ortalama 6 tondan 8 tona, çıkan curuf kütlesi ortalama 14 tondan 18 tonlara artmış ve tüketilen elektrik enerjisi de ortalama 128 GJ'dan 124 GJ'a azalmıştır. Baziklik oranı sabit tutulup (1,87) hurdadaki silisyum oranı %1,42 den %0,5 e doğru değiştirildiğinde de tüketilen kireç miktarının ortalama 6 tonlardan 2 tonlara, curuf kütlesinin de 15 tonlardan 6 ton civarlarına düştüğü, elektrik enerjisnin de 128 GJ'dan 160 GJ'a kadar arttığı görülmüştür. Bu bilgiler ışığında curufun optimum baziklik oranının 2,3 değerine çok fazla yaklaşmaması istenmektedir.