हरित इस्पात निर्माण में कैल्शियम सिलिकॉन? 

आप हरित इस्पात निर्माण के बारे में सुनते हैं और तुरंत हाइड्रोजन, इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस, स्क्रैप रीसाइक्लिंग के बारे में सोचते हैं। सही? वह बड़ी तस्वीर वाली चीज़ है। लेकिन करछुल के नीचे, अंतिम पिघली हुई रसायन शास्त्र के बदलाव में, एक शांत, अक्सर गलत समझा जाने वाला कार्य घोड़ा है: कैल्शियम सिलिकॉन. यह ग्लैमरस नहीं है. यह एक डीऑक्सीडाइज़र, एक डिसल्फराइज़र है। लेकिन हरित परिवर्तन में इसकी भूमिका एक प्रमुख कार्य होने की तुलना में नई, कम कार्बन-गहन प्रक्रियाओं में दक्षता और गुणवत्ता को सक्षम करने के बारे में अधिक है। ग़लतफ़हमी यह है कि इसे केवल एक अन्य मिश्रधातु के रूप में देखा जा रहा है। वास्तव में, इसका प्रदर्शन यह तय करता है कि आपका स्टील कितना साफ है, आपका कैस्टर कितनी अच्छी तरह चलता है, और अंततः, आपको अपनी महंगी, कम कार्बन वाली प्राथमिक धातु या स्क्रैप चार्ज से कितनी उपज मिलती है। इसे गलत समझें, और आपकी हरित महत्वाकांक्षाएं नोजल रुकावटों और ऑफ-स्पेक समावेशन से अवरुद्ध हो जाएंगी।

मूल तंत्र: केवल डीऑक्सीडेशन से कहीं अधिक

हर कोई जानता है कि CaSi डीऑक्सीडेशन के लिए है। आप इसे अंदर फेंकते हैं, यह ऑक्सीजन और सल्फर को सोख लेता है, तैरने योग्य स्लैग बनाता है। पाठ्यपुस्तक। लेकिन बारीकियाँ - वह हिस्सा जो आप केवल तभी सीखते हैं जब आप किसी समावेशन विश्लेषण रिपोर्ट को देख रहे होते हैं - यह उस प्रकार के समावेशन के बारे में है जो इसे बनाता है। शुद्ध कैल्शियम उपचार मुश्किल हो सकता है; यह अस्थिर है, इसकी उपज असंगत है। कैल्शियम सिलिकॉन, सिलिकॉन एक वाहक के रूप में कार्य करता है और प्रतिक्रिया को नियंत्रित करता है, आपको अधिक नियंत्रणीय रिलीज देता है। लक्ष्य केवल O और S को हटाना नहीं है, यह किसी भी बचे हुए एल्यूमिना (Al2O3) स्ट्रिंगर्स को तरल कैल्शियम एलुमिनेट्स में बदलना है। ये गोलाकार समावेशन नरम होते हैं, वे आपके जलमग्न प्रवेश नोजल को ख़राब नहीं करते हैं, वे उच्च शक्ति वाली पतली पट्टी में दरारें पैदा नहीं करते हैं। यहीं से ग्रीन लिंक शुरू होता है: स्मूथ कास्टिंग का मतलब है कम ब्रेकआउट, कम स्क्रैप, कम ऊर्जा की बर्बादी, ऑफ-कट को फिर से पिघलाना।

मुझे एक मिल में उनके ईएएफ में उच्च स्क्रैप अनुपात की ओर बढ़ने का एक परीक्षण याद है - एक क्लासिक हरित कदम। अधिक स्क्रैप का अर्थ है अधिक आवारा तत्व, अधिक परिवर्तनशील अवशेष। बुनियादी डीऑक्सीडाइज़र के साथ उनके मौजूदा अभ्यास के कारण टुंडिश में भयानक रुकावट पैदा हो गई। हमने सख्त सीए/सी अनुपात और नियंत्रित कण आकार सीमा (10-30 मिमी, पाउडर नहीं) के साथ सीएएसआई के एक विशिष्ट ग्रेड पर स्विच किया। तात्कालिक प्रभाव सिर्फ स्पेक द्वारा क्लीनर स्टील नहीं था, यह फोरमैन ने नोट किया था कि उन्होंने नोजल परिवर्तन के बिना अनुक्रम को तीन हीट लंबे समय तक चलाया था। यह मूर्त है. यह कम डाउनटाइम, कम दुर्दम्य अपशिष्ट, प्रति पावर-ऑन घंटे अधिक टन है। मिश्र धातु की लागत अधिक थी, लेकिन परिचालन बचत ने इसे पानी से बाहर कर दिया।

यहां विफलता मोड यह मान रहा है कि सभी CaSi समान हैं। एक सप्लायर पसंद है इनर मंगोलिया शिनक्सिन सिलिकॉन इंडस्ट्री कंपनी लिमिटेड। (आप उनकी उत्पाद श्रृंखला यहां देख सकते हैं https://www.xinxinsilicon.com) Ca28-Si60 या Ca30-Si58 जैसी विशिष्टताओं को सूचीबद्ध करेगा। कैल्शियम की मात्रा में कुछ प्रतिशत का अंतर, एल्युमीनियम, बेरियम या यहां तक ​​कि दुर्लभ मिट्टी के अंश के स्तर में वे मिश्रण कर सकते हैं - यह बेहद मायने रखता है। गहरे डिसल्फराइजेशन कार्य के लिए कम कैल्शियम ग्रेड का उपयोग करना पैसे और समय की बर्बादी है। आप अंत में और अधिक जोड़ देते हैं, जिससे सिलिकॉन पिकअप बढ़ जाता है, संभावित रूप से आपकी अंतिम रसायन शास्त्र खराब हो जाती है। यह गलत कदमों से सीखा गया एक संतुलनकारी कार्य है।

अनुप्रयोग में व्यावहारिक चुनौतियाँ

तो आपने सही ग्रेड चुना है। अब, आप इसे पिघल में कैसे लाते हैं? वायर इंजेक्शन उपज और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता के लिए स्वर्ण मानक है। आप इसे करछुल में सही गहराई पर सटीकता से माप सकते हैं। लेकिन तार फीडर पूंजीगत हैं, और कोरड तार स्वयं एक अतिरिक्त लागत है। कुछ छोटी दुकानें, विशेष रूप से उभरते बाजारों में, अभी भी थैले में सामान जोड़ने का सहारा लेती हैं - टैपिंग के दौरान सीलबंद थैलों को करछुल में फेंक देती हैं। समस्या? आपको कैल्शियम वाष्प का एक शानदार, बेकार भड़कना, असंगत फैलाव और एक उपज मिलती है जो 15% से 40% तक बढ़ सकती है। मैंने ऐसी गर्मी देखी है जहां अधिकांश कैल्शियम धूआं निष्कर्षण प्रणाली में जल जाता है। हरा नहीं, किफायती नहीं.

समय एक और सहज अनुभव वाली चीज़ है। बहुत जल्दी जोड़ें, जब ऑक्सीजन गतिविधि अभी भी अधिक है, और कैल्शियम एक भयंकर स्लैग-धातु प्रतिक्रिया में खपत हो जाता है। बहुत देर से जोड़ें, जब तापमान गिर रहा हो, और समावेशन के पास बाहर तैरने का समय न हो। मीठा स्थान अक्सर हल्के आर्गन हलचल के दौरान होता है, प्रारंभिक डीऑक्सीडेशन के बाद थोक ऑक्सीजन को नीचे गिरा दिया जाता है, लेकिन स्टील के ढलाईकार में जाने से पहले। आप मूलतः पिघले हुए पदार्थ को धो रहे हैं। इसे गलत करने का मतलब है कि जिन तरल समावेशन को बनाने के लिए आपने काम किया है वे अलग नहीं होंगे; वे ठोस होते धागे में फंस जाते हैं और दोष बन जाते हैं।

फिर कच्चे माल की स्थिरता है। उच्च नमी या ऑफ-स्पेक आकार वाला CaSi का एक बैच एक आपदा हो सकता है। नमी से हाइड्रोजन पिकअप, सरंध्रता होती है। ऑफ-स्पेक आकार (बहुत अधिक बारीकियां) तेजी से विघटन और अनियंत्रित प्रतिक्रिया का कारण बनता है। एक बार हमारे पास एक शिपमेंट था जिसमें बैगिंग ख़राब थी और पारगमन के दौरान मिश्रधातु आंशिक रूप से ऑक्सीकृत हो गई थी। उपज कम हो गई, और अगली गर्मी में सल्फर की वापसी एक दुःस्वप्न थी। यह रेखांकित करता है कि एक ठोस प्रणाली वाले निर्माता के साथ साझेदारी करना क्यों मायने रखता है। Xinxin सिलिकॉन द्वारा एक आदर्श प्रबंधन प्रणाली और गुणवत्ता आश्वासन प्रणाली और सटीक परीक्षण उपकरणों के पूर्ण सेट का उल्लेख केवल विपणन दिखावा नहीं है - यह इन क्षेत्रीय सिरदर्दों को रोकता है। उनके उत्पाद शृंखला के लिए कैल्शियम सिलिकॉन, कोर्ड तार, और नोडुलाइज़र सुझाव देते हैं कि वे केवल गलाने को नहीं, बल्कि डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग को समझते हैं।

हरित तालमेल और सामग्री दक्षता

सच्चा हरित इस्पात निर्माण एक गोलाकार मानसिकता के बारे में है। कैसी फिट बैठता है? सबसे पहले, उच्च स्क्रैप शुल्क के उपयोग को सक्षम करके। स्क्रैप हरित लौह का सर्वोत्तम स्रोत है, लेकिन यह गंदा है। प्रभावी कैल्शियम उपचार एक सफाई एजेंट है जो उस स्क्रैप को उच्च श्रेणी के उत्पादों के लिए व्यवहार्य बनाता है। दूसरा, हाइड्रोजन-आधारित प्रत्यक्ष कमी (डीआरआई/एचबीआई पिघलने) जैसी प्रक्रियाओं में, लौह स्रोत बहुत शुद्ध होता है लेकिन सिलिकॉन में कम होता है। CaSi में सिलिकॉन यहां एक उपयोगी मिश्र धातु घटक बन सकता है, न कि केवल एक वाहक, एक अलग FeSi जोड़ के बिना लक्ष्य सिलिकॉन स्पेक्स को हिट करने में मदद करता है। यह दो-पत्थर-एक-पत्थर वाली स्थिति है।

स्लैग पक्ष भी है। अच्छे CaSi अभ्यास से डीसल्फराइजेशन के लिए अत्यधिक चूना मिलाने की आवश्यकता कम हो जाती है। कम स्लैग मात्रा का मतलब है इसे गर्म करने के लिए कम ऊर्जा, कम फ्लक्स खपत, कम स्लैग हैंडलिंग डाउनस्ट्रीम। यह पूरे पौधे के द्रव्यमान संतुलन में एक छोटा लीवर है, लेकिन ये छोटे लीवर जुड़ते हैं। मुझे एक परियोजना याद आती है जिसका लक्ष्य प्रति टन स्टील के विशिष्ट स्लैग उत्पादन को कम करना है। का अनुकूलन कैल्शियम सिलिकॉन अतिरिक्त बिंदु और दर, सिंथेटिक स्लैग अभ्यास के संयोजन में, लैडल स्लैग में लगभग 8% की कटौती करता है। यह लैंडफिल या प्रक्रिया के लिए कम अपशिष्ट है।

तन्य लौह कास्टिंग के लिए नोड्यूलाइजिंग एप्लिकेशन, जिसे ज़िनक्सिन सूचीबद्ध करता है, एक समानांतर ब्रह्मांड है लेकिन एक ही सिद्धांत के साथ। फाउंड्री में CaSi-आधारित नोड्यूलाइज़र (मैग्नीशियम के साथ) का उपयोग सामग्री दक्षता का एक और रूप है - बुनियादी लोहे को उच्च-प्रदर्शन, अक्सर हल्के वजन वाली सामग्री में बदलना, जो ऑटोमोटिव या बुनियादी ढांचे में स्थिरता की जीत है। इस मांग वाले अनुप्रयोग के लिए सुसंगत, उच्च शुद्धता वाले मिश्र धातुओं के उत्पादन में विशेषज्ञता सीधे इस्पात निर्माण में आवश्यक विश्वसनीयता में तब्दील हो जाती है।

आगे की ओर देखना: कोई सिल्वर बुलेट नहीं, बल्कि एक महत्वपूर्ण समर्थक

क्या अगले शून्य-कार्बन इस्पात संयंत्र के लिए प्रेस विज्ञप्ति में कैल्शियम सिलिकॉन होगा? असंभावित. लेकिन क्या यह संयंत्र की मानक संचालन प्रक्रियाओं में होगा? बिल्कुल। जैसे-जैसे इस्पात निर्माण मार्गों में विविधता आएगी - अधिक ईएएफ, अधिक डीआरआई, अधिक हाइब्रिड प्रक्रियाएं - सटीक, विश्वसनीय और कुशल माध्यमिक धातु विज्ञान की मांग केवल बढ़ेगी। कैल्शियम सिलिकॉन उसके ठीक बीच में बैठता है.

मैं जो भविष्य के विकास देख रहा हूं, वे लेपित तारों या मिश्रित मिश्र धातुओं में हैं जो उपज में सुधार करते हैं और धुएं को कम करते हैं। शायद विशिष्ट स्क्रैप मिश्रणों के लिए तैयार मिश्रधातुएँ। बुनियादी रसायन शास्त्र नहीं बदलेगा, लेकिन वितरण और स्थिरता तेज हो जाएगी। जो निर्माता उस स्थिरता में निवेश करते हैं, जैसे एकीकृत प्रसंस्करण और परीक्षण लाइनों वाले निर्माता, वे ही होंगे जिन पर मिलें भरोसा करती हैं।

तो, इस चर्चा को समाप्त करने के लिए: यदि आप हरित इस्पात निर्माण रणनीति तैयार कर रहे हैं, तो केवल ऊर्जा स्रोत और रिएक्टर को न देखें। उस टूलबॉक्स को देखें जो अंतिम उत्पाद को व्यवहार्य बनाता है। कैल्शियम सिलिकॉन उस बॉक्स में एक घिसा हुआ, भरोसेमंद रिंच है। यह तब तक रोमांचक नहीं है जब तक आपको इसकी आवश्यकता न हो, और फिर इसकी गुणवत्ता यह निर्धारित करती है कि क्या आपकी सुरुचिपूर्ण हरित प्रक्रिया वास्तव में बिक्री योग्य, उच्च गुणवत्ता वाले स्टील का उत्पादन करती है। यह अज्ञात प्रवर्तक है, और जैसे-जैसे उद्योग अपने कृत्य को साफ कर रहा है, इसकी भूमिका और अधिक महत्वपूर्ण होती जा रही है।