(1) अग्निरोधक सामग्री के लिए परिचालन स्थितियां
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस, जो विद्युतधुरी की नोक और चार्ज सामग्री के बीच के आर्क का उपयोग इस्पात निर्माण के लिए गर्मी स्रोत के रूप में करते हैं, आग प्रतिरोधी सामग्री के उपयोग के लिए अद्वितीय परिस्थितियों की विशेषता है।निरंतर धारा (DC) आर्क फर्नेस का विकासहाल के वर्षों में, उच्च-शक्ति संचालन, नीचे गैस घुमावदार, और नीचे टैपिंग शुरू किया गया है।जो बुनियादी स्लैग के खिलाफ उत्कृष्ट स्थिरता प्रदर्शित करते हैंहालांकि, इस वातावरण में आर्क पिघलने की विशिष्टताओं के कारण अग्निरोधक के लिए परिचालन की स्थिति काफी गंभीर है।
आर्क पिघलने की प्रक्रिया खुली भट्ठी की प्रक्रिया की तुलना में लगभग दोगुनी तेजी से होती है, जिससे रेफ्रेक्टरी को लगातार तापमान परिवर्तन और लंबे समय तक उच्च तापमान के अधीन किया जाता है।भट्ठी की छत हटा दी जाती है, इसे असमान हीटिंग के संपर्क में लाता है, जिसके केंद्र में तापमान परिधि की तुलना में काफी अधिक होता है। यह असमान हीटिंग काम करने वाले आर्क की अनियमित प्रकृति से बढ़ जाती है।अतःउदाहरण के लिए, 100 टन की भट्ठी में, छत का केंद्रीय खंड 4 से 4.4 मिमी प्रति गर्मी की दर से क्षय हो जाता है, जबकि किनारों पर 2 से 2.6 मिमी प्रति गर्मी की दर से।इस असमान पहनने के लिए छत के असमान उछाल और, कभी-कभी, ईंटों को फाड़ना।
डीसी आर्क भट्टियों में, एकल-इलेक्ट्रोड डिजाइन हॉट स्पॉट को समाप्त करता है, और पानी से ठंडा छत क्षेत्र का विस्तार किया जाता है, जिससे अग्निरोधक स्थितियों में थोड़ा सुधार होता है।जैसे-जैसे भट्ठी की क्षमता बढ़ जाती है और विशिष्ट शक्ति बढ़ जाती है, छत के लिए काम करने की स्थिति और भी कठिन हो जाती है। भट्ठी की छतें गोल होती हैं और अक्सर प्रशंसक के आकार के मेहराब या अंगूठी ईंट बनाने की तकनीकों का उपयोग करके बनाई जाती हैं। ईंटें बिना बांधने वाले या सीमेंट के रखी जाती हैं।,तेज छोरों के साथ धातु के अंतरों द्वारा सुरक्षित। इलेक्ट्रोड, गैस निष्कर्षण, और ऑक्सीजन इंजेक्शन के लिए उद्घाटन छत के वजन को कम करते हैं। कुछ मामलों में,इन उद्घाटनों के आसपास के क्षेत्रों को उच्च एल्यूमिना सीमेंट या फॉस्फेट-बंधित कास्टबल्स का उपयोग करके डाला जाता हैविद्युत शॉर्ट सर्किट को समाप्त करने के लिए भी उपाय किए जाते हैं।
100 टन से कम क्षमता वाले भट्टियों के लिए भट्टियों की छतों का सेवा जीवन आमतौर पर 60-120 हीट होता है, जबकि 100 टन से अधिक क्षमता वाले बड़े भट्टियों में 60-80 हीट होते हैं।विद्युत भट्ठी के लिए प्रति टन इस्पात की कुल अग्निरोधक खपत लगभग 10~12 किलोग्राम है, जिसमें छत का वजन 6-7 किलोग्राम है।
(2) छत के रेफ्रेक्टरी का चयन
इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस की छतों के लिए अग्निरोधक सामग्रियों की पसंद अभी भी विकसित हो रही है। हालांकि MgO-Cr2O3 आधारित अग्निरोधक स्लैग और धातुओं के लिए उच्च प्रतिरोध प्रदान करते हैं,उनके लोड नरम करने का तापमान अपेक्षाकृत कम हैबुनियादी अग्निरोधक पदार्थों का एक और दोष उच्च तापमान पर उनका महत्वपूर्ण थर्मल विस्तार है, जिससे ईंट के जोड़ों में दरार आ सकती है और छत विकृत हो सकती है।एक मिश्रण का उपयोग किया जाता हैकुछ साहित्य में आग से बने और धातु से ढके मैग्नेसिया-क्रोम उत्पादों को जोड़ने का सुझाव दिया गया है।
भट्ठी की छतों के लिए अभिनव अग्निरोधक सामग्रियों का परीक्षण किया जा रहा है, जिनमें कोरंडम-क्रोमाइट, मल्टीट-कोरंडम और बुनियादी और उच्च-अल्युमिनियम सामग्री के संयोजन शामिल हैं।क्रोमियम युक्त अग्निरोधक पदार्थों पर विशेष ध्यान दिया जाता है, क्योंकि क्रोम ईंटों के स्प्लिटिंग से स्टील में क्रोमियम प्रवेश कर सकता है, जो स्टील के कुछ ग्रेड के लिए अनुमत नहीं है।
धातुकर्म की प्रौद्योगिकियों जैसे परमाणु ऊर्जा भट्टियों, निरंतर कास्टिंग मशीनों और बड़े इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियों में प्रगति के साथ,इस्पात उत्पादन में विद्युत भट्टियों की भूमिका में काफी वृद्धि होने की उम्मीद हैइलेक्ट्रिक भट्टियों में ओपन-हर्ट और कन्वर्टर भट्टियों के मुकाबले फायदे हैं, जिसमें इस्पात संरचना को समायोजित करने और विभिन्न प्रकार के इस्पात का उत्पादन करने में लचीलापन शामिल है।यह विस्तार स्क्रैप धातु की उपलब्धता में निरंतर वृद्धि के कारण आर्थिक रूप से भी अनुकूल है.
चीन में, उच्च एल्यूमिना ईंटों का उपयोग आमतौर पर भट्ठी की छतों के लिए किया जाता है, जिसमें केंद्र और छोटे भट्ठी कवर के इलेक्ट्रोड छेद के चारों ओर रैंपिंग मिश्रण लागू होते हैं।बड़े अल्ट्रा-उच्च शक्ति वाले विद्युत भट्टियों के विकास के साथ, उच्च एल्यूमिना ईंटों की सेवा जीवन में गिरावट आई है, जिससे बुनियादी ईंटों का और अधिक उपयोग हुआ है।
(3) जल शीतलन प्रौद्योगिकी का प्रयोग
आधुनिक विद्युत इस्पात निर्माण का विकास उच्च शक्ति वाले ट्रांसफार्मरों के अपनाने से निकटता से जुड़ा हुआ है, जो पिघलने के चरण के दौरान 600-800 kV·A/t के इकाई शक्ति स्तर सुनिश्चित करते हैं।लोड सामग्री का पूर्व ताप, पिघले हुए स्नान में ऑक्सीजन इंजेक्शन, और गैस-ऑक्सीजन बर्नर के साथ भट्ठी को गर्म करना उन्नत सुविधाओं में से हैं।कृत्रिम रूप से ठंडा घटकों का उपयोग तेजी से अग्निरोधक अस्तरों के हिस्सों को बदलने के लिए किया जाता है.
पिघले हुए स्नान में गहन ऑक्सीजन की आपूर्ति के दौरान, धूल का गठन (15-40 g/m3) गैस रूपी माध्यम के ऑप्टिकल घनत्व को बढ़ाता है, इसकी कालीपन को 1 के करीब कर देता है।यह लगभग पूरी तरह से पिघले हुए स्नान और भट्ठी छत को अंधा कर देता है, छत के तापमान को कम करता है। स्लग बनाने वाली छतों और दीवारों में विभिन्न जल-कूल्ड संरचनाएं शामिल हैं, जिसमें दीवारों के गर्म बिंदुओं की सुरक्षा करने वाले चलती शीतलन ढाल हैं।
कृत्रिम रूप से ठंडे घटकों की शुरूआत ने विद्युत चाप भट्ठी के नए डिजाइनों को जन्म दिया है, जिससे ज्वलनशील अस्तर सतह क्षेत्र और धातु सतह क्षेत्र का अनुपात कम हो गया है।उष्मा विनिमय की बेहतर स्थितियों से पिघले हुए स्नान पर गर्मी भार कम होता है, जो ज्वलनशील अस्तर के कम होने या समाप्त होने के साथ बढ़ता है।समायोज्य अस्तर विकास के साथ संरचनाएं क्षैतिज पानी से ठंडा छतों के लिए अनुमति देती हैं जो पिघलने की प्रक्रिया के रूप में पानी से ठंडा दीवारों के साथ नीचे की ओर बढ़ सकती हैं.
इस्पात निर्माण भट्टियों में कृत्रिम शीतलन का प्रयोग थर्मल भार और अस्तर तापमान द्वारा लगाए गए प्रतिबंधों को समाप्त करता है, जिससे तीव्र पिघलने की स्थिति बनती है।यद्यपि जल शीतल संरचनाओं से बिजली की खपत में थोड़ा वृद्धि होती है, डाउनटाइम में कमी और उत्पादकता में वृद्धि से समग्र आर्थिक दक्षता बढ़ जाती है। अग्निरोधक सामग्री की खपत काफी कम हो जाती है (लगभग न्यूनतम तक),इलेक्ट्रोड खपत प्रति इकाई 15% कम हो जाती है, और अग्निरोधक ईंटों के निर्माण से जुड़े भारी श्रम को कम किया जाता है।
जल-कूल्ड अस्तर घटकों के साथ भट्टियों के प्रयोगात्मक विकास से पता चला है कि संबंधित उद्योगों (अग्निरोधक उत्पादन, परिवहन,इलेक्ट्रोड निर्माण, आदि) पानी से ठंडा उपकरणों से जुड़ी अतिरिक्त ऊर्जा लागत से अधिक है।
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