इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्टील निर्माण में ऑक्सीजन प्रौद्योगिकी

अगर आप 1960 के दशक में किसी धातु पिघलाने वाली भट्टी में जाते, तो ऑक्सीजन का मतलब होता कि कोई भारी चमड़े के कपड़े पहने आदमी भट्टी के दरवाजे से एक स्टील का पाइप अंदर डाल रहा है। आज इसका मतलब है सुसंगत जेट लांस, दहन के बाद चलने वाले बर्नर और फोम स्लैग नियंत्रण — और यही एक बड़ा कारण है कि आधुनिक ईएएफ (इलेक्ट्रॉनिक एयर फंक्शनल फर्नेस) 40 मिनट के टैप-टू-टैप समय तक काम कर सकती हैं। यह लेख बताता है कि भट्टी में ऑक्सीजन वास्तव में क्या करती है, तकनीक कैसे विकसित हुई है और इसका अधिकतम लाभ उठाने के लिए क्या महत्वपूर्ण है।

I. ईएएफ में ऑक्सीजन क्या कार्य करता है

1.1 ऑक्सीजन के पाँच कार्य

हालांकि मुख्य खबर यही है, ऑक्सीजन का काम सिर्फ कार्बन डाइऑक्साइड को नष्ट करना ही नहीं है। आधुनिक भट्टी में ऑक्सीजन पांच अलग-अलग काम करती है:

कार्बन उत्सर्जन

यह मूल अभिक्रिया है: C + O → CO। CO के बुलबुले घोल को हिलाते हैं, जिससे घुली हुई गैसें और अधात्विक अशुद्धियाँ दूर हो जाती हैं। कार्बन निष्कासन के लिए EAF इस्पात निर्माण में विकार्बनीकरण ही मुख्य प्रक्रिया है - नियंत्रित ऑक्सीजन इंजेक्शन के बिना कम कार्बन इस्पात का कुशलतापूर्वक उत्पादन संभव नहीं है।

डीफॉस्फोराइजेशन

घोल में मौजूद ऑक्सीजन फास्फोरस को P₂O₅ में ऑक्सीकृत कर देती है, जो फिर CaO के साथ मिलकर कैल्शियम फास्फेट बनाता है और स्लैग में मिल जाता है। पर्याप्त ऑक्सीजन और उचित रूप से तैयार स्लैग के बिना, आपका फास्फोरस नीचे नहीं आएगा।

पूरक तापन

स्टील के घोल पर ऑक्सीजन डालना केवल रसायन विज्ञान से संबंधित नहीं है — लोहे, कार्बन, सिलिकॉन और अन्य तत्वों के ऊष्माक्षेपी ऑक्सीकरण से ऊष्मा निकलती है। घोल के ऑक्सीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन का प्रत्येक घन मीटर प्रति टन स्टील पर लगभग 3-5 किलोवाट-घंटे विद्युत ऊर्जा की बचत करता है। यह मुफ़्त नहीं है — आप लोहे का ऑक्सीकरण कर रहे हैं जो अंततः स्लैग में बदल जाता है — लेकिन ऊर्जा की बचत आमतौर पर इसके बदले में मिलने वाली ऊर्जा के लिए फायदेमंद होती है।

पोस्ट-दहन

कार्बन उत्सर्जन से उत्पन्न CO को भट्टी के अंदर CO₂ में परिवर्तित किया जा सकता है: CO + ½O₂ → CO₂। यह अभिक्रिया CO के प्रति मोल लगभग 238 kJ या जले हुए CO के प्रति घन मीटर लगभग 10.6 MJ ऊर्जा उत्सर्जित करती है। इस रासायनिक ऊर्जा को पुनः प्राप्त करना ही दहनोत्तर प्रक्रिया का मुख्य उद्देश्य है - यह उस रासायनिक ऊर्जा का 30% से 50% तक पुनः प्राप्त कर सकती है जो अन्यथा चिमनी से बाहर निकल जाती।

फोम स्लैग उत्पादन

नियंत्रित ऑक्सीजन इंजेक्शन (रणनीतिक कार्बन मिश्रण के साथ) स्लैग के माध्यम से CO2 के बुलबुलों की निरंतर आपूर्ति करता है। स्लैग की रासायनिक संरचना सही होने पर ये बुलबुले एक स्थिर झाग बनाते हैं जो आर्क को ढक लेता है। वास्तविक ऊष्मीय दक्षता लाभ यहीं से प्राप्त होते हैं।

1.2 ऑक्सीजन प्रौद्योगिकी का विकास कैसे हुआ

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1950-1960 के दशक में हाथ से दरवाजा खोलने के लिए इस्तेमाल होने वाला स्टील का ऑक्सीजन लांस, जिसे हाथ से पकड़ा जा सकता था।

1970-1980 के दशक में पिघलने में सहायता करने वाले O₂-प्राकृतिक गैस बर्नरों के लिए ऑक्सीजन-ईंधन बर्नर

1980-1990 के दशक: दीवार पर लगे लांस, जल-शीतित लांस, स्थिर दीवार लांस

1990 के दशक से वर्तमान तक: गहन प्रवेश ऑक्सीजन, दहनोत्तर, फोम स्लैग नियंत्रण, सुसंगत जेट लांस, एकीकृत प्रणालियाँ

II. भट्टी के दरवाजे पर ऑक्सीजन लैंसिंग

2.1 यह कैसे काम करता है (और यह अभी भी क्यों मौजूद है)

डोर लैंसिंग ठीक वैसा ही है जैसा इसके नाम से लगता है। एक ऑपरेटर स्टील के पाइप (आमतौर पर ½ से 1 इंच बाहरी व्यास का) को भट्टी के दरवाजे से 15-30 डिग्री के कोण पर अंदर डालता है, पाइप के सिरे को बाथ से 50-200 मिमी ऊपर रखता है और ऑक्सीजन वाल्व खोलता है। दबाव आमतौर पर 0.3-0.8 एमपीए होता है।

यह भले ही आधुनिक तकनीक पर आधारित हो, लेकिन काम करता है। ऑपरेटर को सब कुछ दिखाई देता है और वह तुरंत बदलाव कर सकता है। छोटे भट्टों और विशेष परिस्थितियों के लिए यह अभी भी एक उपयोगी उपकरण है।

2.2 वास्तविकता: इसकी सीमाएँ हैं

दरवाजा तोड़ने के कुछ वास्तविक नुकसान भी हैं:

- कठिन कार्य परिस्थितियाँ — ऑपरेटर को 1,600°C की भीषण गर्मी, धुएँ और विकिरण ताप के सामने खड़ा रहना पड़ता है।

- कम ऑक्सीजन दक्षता — धातु में प्रतिक्रिया करने के बजाय, अधिकांश ऑक्सीजन ऊपर के खाली स्थान में जल जाती है।

- सुरक्षा जोखिम — बैकफायर और धातु के छींटे पड़ना वास्तविक खतरे हैं।

- इसमें सटीकता की कमी है — आप ऑक्सीजन प्रवाह दर या प्रवेश गहराई को लगातार नियंत्रित नहीं कर सकते।

इसीलिए आधुनिक भट्टियों में दीवार पर लगे, पानी से ठंडे किए जाने वाले और यांत्रिक रूप से नियंत्रित लैंस का उपयोग किया जाने लगा है। लेकिन अगर आप एक छोटी सी वर्कशॉप चला रहे हैं, तो दरवाज़े पर लैंस लगाना अभी भी आपके काम का एक ज़रूरी हिस्सा है।

2.3 यदि आप इसे कर रहे हैं, तो इसे सही ढंग से करें।

बाथटब के बहुत पास लांस न रखें, वरना पानी के छींटे बहुत तेज़ हो जाएँगे; बहुत दूर रखने पर गैस क्षेत्र में अधिकांश ऑक्सीजन ऑक्सीकृत हो जाएगी।

- लांस को लगातार हिलाते रहें ताकि किसी एक कोने में ही ज्यादा गर्म जगह न बन जाए — आपको पूरे बाथटब में ऑक्सीकरण करवाना है, न कि सिर्फ एक कोने में।

- उचित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण पहनें। सुरक्षा के मामले में लापरवाही बरतने की यह जगह नहीं है।

III. ऑक्सीजन-ईंधन पिघलने में सहायता

3.1 मूल विचार

भट्टी की दीवार पर लगा ऑक्सीजन-ईंधन बर्नर, उच्च तापमान वाली लौ का उपयोग करके उन अपशिष्ट पदार्थों को गर्म करता है जहाँ तक चाप सीधे नहीं पहुँच पाता — मुख्य रूप से भट्टी की दीवारों के पास के ठंडे स्थान। ईंधन (प्राकृतिक गैस, कोयला पाउडर या हल्का तेल) शुद्ध ऑक्सीजन में जलता है, जिससे लौ का तापमान 2,500–3,000°C तक पहुँच जाता है।

यह इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि विद्युत चाप ऊष्मा का एक बिंदु स्रोत है। यदि आप केवल चाप पर निर्भर रहते हैं, तो भट्टी का केंद्र तेजी से पिघलता है और किनारे पिछड़ जाते हैं। बर्नर तापमान के इस वितरण को एक समान करते हैं और पिघलने के समय को कम करते हैं।

3.2 ईंधन विकल्प

ऑक्सीजन-प्राकृतिक गैस

उद्योग मानक। ऑक्सीजन और प्राकृतिक गैस का अनुपात आमतौर पर आयतन के हिसाब से लगभग 2:1 होता है। लौ का तापमान लगभग 2,800°C होता है। स्वच्छ दहन, बेहतर नियंत्रण और अधिकांश औद्योगिक क्षेत्रों में प्राकृतिक गैस की विश्वसनीय आपूर्ति सुनिश्चित होती है।

ऑक्सीजन-कोयला पाउडर

यदि आपके पास साइट पर कोयले की आपूर्ति है तो यह सस्ता ईंधन है, लेकिन इसके लिए आपको पिसे हुए कोयले को तैयार करने और इंजेक्ट करने की प्रणाली की आवश्यकता होगी। राख स्लैग में मिल जाती है, जिससे स्लैग की मात्रा बढ़ जाती है और स्लैग की रासायनिक संरचना प्रभावित हो सकती है। यह उन क्षेत्रों में अधिक आम है जहां प्राकृतिक गैस महंगी है या अनुपलब्ध है।

ऑक्सीजन-लाइट तेल

डीज़ल या भारी तेल। विश्वसनीय प्रज्वलन और स्थिर दहन, लेकिन ईंधन की लागत अधिक है और NOx और कण उत्सर्जन संबंधी पर्यावरणीय नियम सख्त होते जा रहे हैं। नए इंस्टॉलेशन के लिए यह आमतौर पर चुना जाने वाला विकल्प नहीं है।

3.3 बर्नर वास्तव में क्या प्रदान करते हैं

- पिघलने का समय: बर्नरों का प्रभावी ढंग से उपयोग करने पर 10-20 मिनट कम हो जाता है

- बिजली की खपत: प्रति ऊष्मा 30–80 किलोवाट-घंटे की बचत

- भट्टी की परत का जीवनकाल: अप्रत्यक्ष लाभ — बर्नर दीवारों को सीधे गर्म करता है, जिससे पार्श्व दीवारों पर आर्क का विकिरण भार कम हो जाता है।

- तापमान वितरण: अधिक समान, जो स्लैग निर्माण और मिश्र धातु विघटन में सहायक होता है।

3.4 उन्हें कार्यशील बनाना

बर्नर की स्थिति महत्वपूर्ण है। आमतौर पर, मध्यम से बड़े आकार की भट्टी में 4-8 बर्नर लगे होते हैं, जो मध्य से ऊपरी दीवार के क्षेत्र में स्थापित होते हैं। बर्नरों को इलेक्ट्रोड विनियमन के साथ क्रमबद्ध करना आवश्यक है - आप नहीं चाहेंगे कि कोई बर्नर पहले से पिघले हुए स्क्रैप को गर्म करे, और आप यह भी नहीं चाहेंगे कि कोई आर्क ठंडी दीवार के संपर्क में पूरी शक्ति से जले।

बर्नर के सिरे को साफ रखें। नोजल पर गंदगी जमने से लौ का पैटर्न बिगड़ जाता है और ईंधन बर्बाद होता है।

IV. सुसंगत जेट ऑक्सीजन लांस

4.1 सुसंगत जेट का महत्व

एक पारंपरिक सुपरसोनिक ऑक्सीजन लांस से निकलने वाली जेट जल्दी फैल जाती है — इसकी प्रभावी प्रवेश गहराई नोजल के व्यास से केवल 10-15 गुना होती है। कोहेरेंट जेट लांस इस समस्या को हल करने के लिए केंद्रीय उच्च-गति ऑक्सीजन जेट को एक सुरक्षात्मक गैस (आमतौर पर प्राकृतिक गैस या हवा) के वलयाकार आवरण में लपेट देता है। यह आवरण आसपास की गैसों के मिश्रण को रोकता है, और केंद्रीय जेट काफी अधिक दूरी तक कोहेरेंट बनी रहती है।

सुसंगत जेट के साथ प्रवेश गहराई: नोजल व्यास से 30-50 गुना अधिक। इसका अर्थ है गहरे घोल में प्रवेश, अधिक तीव्र हलचल और ऑक्सीजन का बेहतर उपयोग।

4.2 लांस के अंदर क्या है

एक सुसंगत जेट लांस एक मिश्रित संयोजन है:

- केंद्रीय ऑक्सीजन नोजल - उच्च गति वाली ऑक्सीजन जेट उत्पन्न करता है

- वलयाकार गैस चैनल — परिरक्षण गैस प्रवाह की आपूर्ति करता है

- वाटर कूलिंग जैकेट — यह भाला प्रतिकूल वातावरण में काम करता है; इसलिए ठंडा रखना अनिवार्य है।

- लांस बॉडी - भट्टी की दीवार पर लगी होती है, आमतौर पर इसे वापस खींचा जा सकता है ताकि झागदार स्लैग की स्थिति में यह भट्टी के पानी में न जाए।

4.3 आपको क्या लाभ होगा

बेहतर प्रवेश, बेहतर कार्बन उत्सर्जन

सुसंगत जेट घोल में अधिक गहराई तक प्रवेश करने वाली गुहा बनाता है। ऑक्सीजन-धातु संपर्क क्षेत्र और प्रतिक्रिया समय दोनों में काफी वृद्धि होती है। कार्बन-मुक्ति की दक्षता बढ़ जाती है और कम ऑक्सीजन से अधिक कार्य प्राप्त होता है - समान कार्बन-मुक्ति लक्ष्य के लिए ऑक्सीजन की खपत में 10% से 20% तक की कमी आती है।

बेहतर हिलाना

गहरे ऑक्सीजन इंजेक्शन द्वारा उत्पन्न CO2 के बुलबुले घोल में अधिक दूरी तय करते हैं। इसका अर्थ है कि मिश्रण अधिक अच्छी तरह से होता है, जिससे उपयोग से पहले तापमान और रासायनिक संरचना एकसमान हो जाती है।

आसान फोम स्लैग

डीप इंजेक्शन कार्बन-ऑक्सीजन प्रतिक्रिया को घोल के निचले हिस्से में ले जाता है। CO2 के बुलबुले को पूरी स्लैग परत से ऊपर उठना पड़ता है, और इस प्रक्रिया के दौरान वे फैलते जाते हैं - और यही वह तंत्र है जो एक स्थिर फोम स्लैग का निर्माण करता है।

4.4 स्थापना और संचालन

- स्थिति: भट्टी की निचली दीवार पर, 15-30 डिग्री के कोण पर नीचे की ओर झुका हुआ ताकि जेट घोल में गहराई तक प्रवेश कर सके।

- समय: ऑक्सीकरण अवधि के अंत तक, मध्य से लेकर अंतिम चरण तक इंजेक्शन शुरू करें।

- दबाव: आमतौर पर लांस पर 0.8–1.5 MPa

- लांस की स्थिति पर नियंत्रण: बाथ लेवल कम होने पर लांस को पीछे हट जाना चाहिए, जिससे प्रवेश की गहराई स्थिर बनी रहे।

V. दहन के बाद

5.1 CO ऊर्जा का संग्रहण

भट्टी से बिना जले निकलने वाली CO₂ का प्रत्येक घन मीटर वह रासायनिक ऊर्जा है जिसके लिए आपने भुगतान किया (ऑक्सीजन और विद्युत शक्ति के रूप में) और जिसे आप पुनः प्राप्त नहीं कर सके। दहन के बाद, भट्टी के अंदर ही CO₂ जलकर CO₂ में परिवर्तित हो जाती है, जहाँ ऊष्मा को घोल और अपशिष्ट में स्थानांतरित किया जा सकता है।

ऊर्जा पुनर्प्राप्ति के आंकड़ों को समझना महत्वपूर्ण है:

CO → CO₂ रूपांतरण से प्रति मोल CO पर लगभग 238 kJ ऊर्जा उत्सर्जित होती है।

- यह लगभग 10.6 मिलियन जूल प्रति घन मीटर CO2 के जलने के बराबर है।

- 50%–70% दहनोत्तर दक्षता पर, विद्युत ऊर्जा की बचत काफी अधिक होती है।

5.2 इसे कैसे करें

समर्पित पोस्ट-कंबशन लांस

दीवार पर लगे हुए लांस, जो स्लैग की सतह और छत के बीच की जगह (फ्रीबोर्ड) में ऑक्सीजन इंजेक्ट करते हैं। ऑक्सीजन ऊपर उठने वाली CO2 के साथ मिलकर उसे जला देती है।

इंटीग्रेटेड लांस डिज़ाइन्स

कुछ उन्नत सुसंगत जेट लांस में एक ही लांस बॉडी पर दहन के बाद ऑक्सीजन पोर्ट लगे होते हैं। इससे भट्टी की दीवार का लेआउट सरल हो जाता है और आप एक ही पोजिशनिंग सिस्टम से मुख्य ऑक्सीजन और दहन के बाद की ऑक्सीजन को नियंत्रित कर सकते हैं।

दरवाजे या छत में इंजेक्शन

कम प्रचलित, लेकिन संभव। ऑक्सीजन को दरवाजे या छत के छेद के माध्यम से इंजेक्ट किया जाता है ताकि फ्रीबोर्ड में CO2 के दहन को बढ़ावा मिल सके।

5.3 दहन के बाद की प्रक्रिया को क्रियाशील बनाना

ऑक्सीजन को CO के साथ मिलाना आवश्यक है, जिसका अर्थ है कि इंजेक्शन बिंदु उस फ्रीबोर्ड क्षेत्र में होना चाहिए जहाँ CO की सांद्रता अधिक हो। आपको दहन के बाद ऑक्सीजन प्रवाह को मुख्य ऑक्सीजन इंजेक्शन दर के अनुरूप रखना होगा - दहन के बाद बहुत अधिक ऑक्सीजन देने से स्लैग का अत्यधिक ऑक्सीकरण हो जाता है, जिससे अपचयन अवधि में डीऑक्सीकरण का भार बढ़ जाता है।

भट्टी में गैस के वास्तविक समय विश्लेषण (CO और CO₂ की मात्रा) से आप दहन के बाद ऑक्सीजन के प्रवाह को समायोजित कर सकते हैं। यदि आप अपशिष्ट गैस का माप नहीं कर रहे हैं, तो आप केवल अनुमान लगा रहे हैं।

5.4 अपेक्षित परिणाम

- ऊर्जा पुनर्प्राप्ति: उपलब्ध CO2 रासायनिक ऊर्जा का 30%–50%

- बिजली की बचत: 15–40 किलोवाट-घंटे/टन

- कम समय में गर्म होना: 3-8 मिनट

- चेतावनी: यदि आप इसे अधिक मात्रा में करते हैं, तो स्लैग का ऑक्सीकरण अत्यधिक हो जाएगा, जिसका अर्थ है अधिक डीऑक्सीडाइज़र की आवश्यकता और अंतिम स्टील में अशुद्धियों की संभावना भी बढ़ जाएगी।

VI. फोम स्लैग अभ्यास

6.1 फोम स्लैग कैसे बनता है

ईएएफ इस्पात निर्माण में फोम स्लैग सबसे प्रभावी ऊष्मीय दक्षता उपाय है। जब स्लैग में CO2 बुलबुले बनने की दर गैस के निकलने की दर से अधिक हो जाती है, तो बुलबुले जमा हो जाते हैं, स्लैग फैलता है, और फोम बन जाता है।

चार शर्तें पूरी होनी चाहिए:

1. ऑक्सीजन डीकार्ब्यूराइजेशन से CO2 का स्थिर उत्पादन

2. 2. उपयुक्त स्लैग गुणधर्म — श्यानता न तो बहुत कम होनी चाहिए (बुलबुले जमा होने से पहले ही निकल जाते हैं) और न ही बहुत अधिक (स्लैग फैलेगा नहीं)।

3. 3. पर्याप्त स्लैग की मात्रा — यदि पर्याप्त स्लैग नहीं है, तो आप एक स्थिर फोम परत नहीं बना सकते।

4. 4. घोल से बुलबुले उठते हैं — कार्बन-ऑक्सीजन अभिक्रिया धातु में होनी चाहिए, इसलिए बुलबुले नीचे से प्रवेश करते हैं।

6.2 झाग को नियंत्रित करना

स्लैग रसायन विज्ञान

सामान्य लक्ष्य के तौर पर क्षारकता (CaO/SiO₂) का अनुपात 2.5 से 3.5 के बीच रखा जाता है। यदि क्षारकता बहुत कम हो तो स्लैग ठीक से द्रवीकृत नहीं हो पाएगा; और यदि बहुत अधिक हो तो वह चिपचिपा हो जाएगा। थोड़ी मात्रा में फ्लोर्सपार मिलाने से द्रवीकरण में मदद मिलती है। FeO की मात्रा भी मायने रखती है — यदि FeO की मात्रा बहुत अधिक हो तो स्लैग पतला हो जाता है और झाग ढह जाता है।

ऑक्सीजन और कार्बन समन्वय

ऑक्सीजन का इंजेक्शन कार्बन-विघटन प्रक्रिया को गति देता है जिससे कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है। यदि प्राकृतिक कार्बन-विघटन दर पर्याप्त नहीं है, तो कार्बन-ऑक्सीजन अभिक्रिया की दर बढ़ाने के लिए घोल में कोक या कोयला मिलाया जा सकता है। मुख्य बात यह है कि कार्बन-ऑक्सीजन अभिक्रिया की तीव्रता को आर्क की शक्ति के अनुरूप रखना चाहिए - आर्क को ढकने के लिए पर्याप्त बुलबुले होने चाहिए, लेकिन इतने अधिक नहीं कि स्लैग बाहर बह जाए।

फोम की ऊंचाई

फोम स्लैग की परत चाप की लंबाई से 1.5–2 गुना होनी चाहिए, ताकि चाप पूरी तरह से ढक जाए। आमतौर पर इसका मतलब है कि स्लैग की परत 300–500 मिमी मोटी होनी चाहिए। जब ​​विद्युत दक्षता बढ़ जाए और पार्श्व दीवार के दुर्दम्य पदार्थ का तापमान कम हो जाए, तो समझ जाइए कि यह प्रक्रिया कारगर है।

6.3 आपको फोम स्लैग की आवश्यकता क्यों है?

आर्क विकिरण परिरक्षण

फोम स्लैग आर्क को पूरी तरह से घेर लेता है। आर्क विकिरण स्लैग द्वारा अवशोषित होकर भट्टी में स्थानांतरित हो जाता है, जिससे ऊष्मीय दक्षता में 10%–15% तक सुधार होता है। साथ ही, भट्टी की दीवारें और छत आर्क विकिरण से सुरक्षित रहती हैं, जिससे दुर्दम्य सामग्री का जीवनकाल बढ़ जाता है।

शोर कम करना

फोम स्लैग आर्क के शोर को सोख लेता है। अच्छी तरह से फोम किया हुआ फर्नेस काफी शांत होता है — 10-15 डेसिबल कम शोर करता है। कंट्रोल रूम में, यह शोर चिल्लाने और सामान्य रूप से बात करने के बीच का अंतर होता है।

चाप स्थिरता

फोम स्लैग का प्रतिरोधक गुण आर्क को स्थिर करने में मदद करता है, जिससे झिलमिलाहट कम होती है और इलेक्ट्रोड रेगुलेटर का काम आसान हो जाता है।

भट्टी की परत की सुरक्षा

फोम स्लैग ऊपरी दीवार के क्षेत्र को ढक देता है, जिससे क्षरण और थर्मल शॉक कम हो जाते हैं जो अन्यथा दुर्दम्य पदार्थों को झेलने पड़ते।

6.4 परिचालन संबंधी सावधानियां

- झाग को बहुत अधिक ऊंचा न होने दें, अन्यथा धातु भट्टी से बाहर निकल जाएगी।

- क्षारकता को बहुत अधिक न होने दें, अन्यथा स्लैग इतना गाढ़ा हो जाएगा कि ठीक से झाग नहीं बन पाएगा।

FeO की मात्रा बहुत अधिक न होने दें, अन्यथा फोम ढह जाएगा।

नल खोलने से पहले, झाग को थोड़ा तोड़ लें ताकि आप बाथटब देख सकें और पानी डालने के लिए तैयार होने की पुष्टि कर सकें।

VII. ऑक्सीजन लांस का विकास: परीक्षण और सिमुलेशन

7.1 लांस का परीक्षण क्यों करें

ऑक्सीजन लांस का प्रदर्शन यह निर्धारित करता है कि भट्टी कितनी कुशलता से ऑक्सीजन का उपयोग करती है, घोल को कितनी हलचल मिलती है, और लांस स्वयं कितने समय तक चलता है। गर्म अवस्था परीक्षण आपको निम्न जानकारी देता है:

- जेट की प्रवेश गहराई और फैलाव दर को मापें

- नोजल की ज्यामिति (व्यास, कोण, व्यवस्था) को अनुकूलित करें

- सीएफडी सिमुलेशन का सत्यापन करें

- भाले के चयन और संचालन मापदंडों पर डेटा-आधारित निर्णय लें

7.2 लांस डिजाइन में सीएफडी सिमुलेशन

ऑक्सीजन लांस के विकास में कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनामिक्स एक मानक उपकरण बन गया है। आप निम्नलिखित का अनुकरण कर सकते हैं:

भट्टी के वातावरण में ऑक्सीजन जेट का प्रवाह और क्षीणन

- पिघले हुए द्रव में जेट की प्रवेश गहराई

- स्नान में प्रवाह क्षेत्र और तापमान क्षेत्र

कार्बन-ऑक्सीजन प्रतिक्रिया और CO2 बुलबुले का व्यवहार

स्लैग और फोम स्लैग निर्माण में बुलबुले की गतिशीलता

सामान्य सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म: ANSYS Fluent, CFX, OpenFOAM, और विशेष धातुकर्म प्रक्रिया सिमुलेशन पैकेज।

सिमुलेशन का महत्व वास्तविक है: कम भौतिक परीक्षण, बेहतर अनुकूलित लांस डिजाइन, और लांस हार्डवेयर के लिए स्टील काटने से पहले परिचालन स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने की क्षमता।

सारांश

ऑक्सीजन तकनीक एक मैनुअल, अनिश्चित प्रक्रिया से विकसित होकर एक उच्च स्तरीय इंजीनियरिंग प्रणाली बन गई है जो ईएएफ के प्रदर्शन के लिए केंद्रीय महत्व रखती है। सुसंगत जेट लांस, दहन के बाद की प्रक्रिया और फोम स्लैग नियंत्रण एक साथ काम करते हैं - ऑक्सीजन CO उत्पन्न करती है, लांस इसे गहराई तक पहुंचाता है, दहन के बाद की प्रक्रिया अपशिष्ट गैस से ऊर्जा पुनर्प्राप्त करती है, और फोम स्लैग आर्क की ऊष्मा को ग्रहण करता है।

इन प्रणालियों से अधिकतम लाभ प्राप्त करने के लिए समन्वय आवश्यक है: ऑक्सीजन प्रवाह, कार्बन का योग, स्लैग रसायन और विद्युत इनपुट सभी परस्पर क्रिया करते हैं। जो कारखाने इन परस्पर क्रियाओं को समझते हैं और प्रत्येक ताप उत्पादन के साथ इन्हें समायोजित करते हैं, वही कम समय में दो बार ऑक्सीजन प्राप्त करने और कम ऊर्जा खपत करने में सक्षम होते हैं, जो ईएएफ इस्पात निर्माण को प्रतिस्पर्धी बनाता है।