ในช่วงกลางทศวรรษ 1960 กลุ่มวิศวกรที่บริษัท Union Carbide ตั้งคำถามง่ายๆ ว่า จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราเพิ่มกำลังไฟฟ้าขึ้นไปเรื่อยๆ คำตอบนั้นได้เปลี่ยนโฉมเศรษฐศาสตร์ของการผลิตเหล็กด้วยไฟฟ้า ก่อนที่จะมีเทคโนโลยี UHP (Ultra-High Power) การให้ความร้อนในเตาหลอมไฟฟ้าอาจใช้เวลานานถึงสามถึงสี่ชั่วโมง แต่หลังจากนั้น การให้ความร้อนเพียง 40-60 นาทีก็สามารถทำได้ ประสิทธิภาพการผลิตที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นเรื่องจริง และอุตสาหกรรมก็รับรู้ถึงเรื่องนี้
ปัญหาที่ UHP ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ไข
เหตุใดเตาไฟฟ้าแบบดั้งเดิมจึงทำงานช้า
ย้อนกลับไปในยุค 1950 โรงงานผลิตเหล็กด้วยเตาไฟฟ้า (EAF) นั้นแตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง กำลังไฟฟ้าของหม้อแปลงอยู่ที่ 200 ถึง 300 กิโลโวลต์แอมป์ต่อตันของกำลังการผลิตเตาหลอม ซึ่งถือว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับมาตรฐานใดๆ การให้ความร้อนหนึ่งรอบใช้เวลาสามชั่วโมง บางครั้งอาจถึงสี่ชั่วโมง สำหรับโรงงานที่พยายามแข่งขันกับโรงงานที่ใช้เตาหลอมเหล็กแบบดั้งเดิม (BOF) ในด้านปริมาณการผลิตนั้น ถือว่าไม่เร็วพอ
ปัญหาคอขวดอยู่ที่กำลังไฟฟ้าขาเข้า คุณอาจจะใส่เศษเหล็กเข้าไป คุณอาจจะเป่าออกซิเจน แต่ถ้าหม้อแปลงของคุณไม่สามารถจ่ายไฟได้หลายเมกะวัตต์ อัตราการหลอมเหล็กของคุณก็จะมีขีดจำกัดสูงสุด ตลาดเหล็ก EAF กำลังเติบโต เศษเหล็กมีมากขึ้น โรงรีดเหล็กขนาดเล็กเริ่มเป็นที่นิยม แต่เทคโนโลยีจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่
ข้อมูลเชิงลึกของ UHP
ดับเบิลยู.อี. ชวาเบ และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ยูเนียนคาร์ไบด์ ได้วางกรอบแนวคิดนี้ขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1960: เพิ่มระดับกำลังไฟฟ้าของหม้อแปลงอย่างมาก และจับคู่กับชุดเทคโนโลยีสนับสนุนเพื่อรับมือกับผลที่ตามมา คำมั่นสัญญานั้นชัดเจน นั่นคือ การเพิ่มอัตราการผลิตของเตาหลอมไฟฟ้าโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุนด้านเงินทุนในสัดส่วนที่เท่ากัน
มันได้ผล UHP ไม่เพียงแต่ปรับปรุงเตาหลอมไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังทำให้เตาหลอมไฟฟ้าเป็นทางเลือกที่น่าเชื่อถือแทนโรงงานเหล็กครบวงจรสำหรับการผลิตเหล็กกล้าคาร์บอนปริมาณมาก การเติบโตของ Nucor ในสหรัฐอเมริกาเกิดขึ้นจากความเข้าใจนี้อย่างแท้จริง
ความหมายที่แท้จริงของ "-Ultra-High Power" คืออะไร
คำจำกัดความระดับพลังงาน
ตัวชี้วัดที่สำคัญคือ กำลังไฟฟ้าจำเพาะ—กำลังการผลิตพิกัดของหม้อแปลงหารด้วยกำลังการผลิตพิกัดของเตาหลอม โดยแสดงเป็นกิโลโวลต์แอมป์ต่อตัน อุตสาหกรรมได้กำหนดระดับกำลังไฟฟ้าจำเพาะไว้ 3 ระดับ:
การกำหนดระดับกำลัง (kVA/t) บริบท
RP (กำลังไฟปกติ) 200–400 อุปกรณ์รุ่นเก่า ส่วนใหญ่ถูกเปลี่ยนใหม่แล้ว
กำลังสูง (HP) 400–600 ระดับกลาง บางส่วนยังใช้งานได้อยู่
UHP (Ultra-High Power) 600–1000+ มาตรฐานสมัยใหม่
ปัจจุบัน เทคโนโลยีล้ำสมัยในตลาดมีกำลังไฟฟ้าสูงถึง 1000 ถึง 1200 kVA/t สำหรับโรงงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงที่สุด ในระดับนั้น การเชื่อมแบบอาร์คจะให้พลังงานที่มีความหนาแน่นสูงมาก และนั่นคือจุดสำคัญที่สุด
จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณเร่งกำลังไฟ
ประโยชน์หลักนั้นชัดเจน: อัตราการหลอมเหลวสูงขึ้นและเวลาในการให้ความร้อนลดลงอย่างมาก เตาหลอม RP แบบดั้งเดิมใช้เวลา 180 ถึง 240 นาทีต่อการให้ความร้อนหนึ่งครั้ง ในขณะที่เตาหลอม UHP สมัยใหม่ใช้เวลาเพียง 40 ถึง 60 นาที ผู้ที่ทำสถิติได้—โรงงานเหล็กเฉพาะทางบางแห่งที่มีการปรับปรุงกระบวนการทำงานให้เหมาะสมที่สุด—ได้สาธิตการให้ความร้อนในเวลาเพียง 27 นาที
ลองคิดดูว่ามันส่งผลต่อผลผลิตต่อปีอย่างไร เตาหลอม UHP ขนาด 100 ตัน สามารถผลิตได้ 800,000 ถึง 1,000,000 ตันต่อปี ส่วนเตาหลอม RP ขนาด 100 ตันจากยุค 1960 นั้น อาจผลิตได้เพียงหนึ่งในสี่เท่านั้น การเปลี่ยนแปลงอย่างก้าวกระโดดในด้านประสิทธิภาพการผลิตนี้เองที่เป็นเหตุผลว่าทำไม UHP จึงกลายเป็นตัวเลือกหลักสำหรับโครงการเตาหลอมไฟฟ้าแบบใหม่ทุกโครงการในปัจจุบัน
ความท้าทายด้านวิศวกรรมที่ UHP สร้างขึ้น
การเพิ่มกำลังไฟฟ้าก่อให้เกิดปัญหาชุดใหม่ อุตสาหกรรมได้ใช้เวลาห้าสิบปีที่ผ่านมาในการแก้ไขปัญหาเหล่านั้น
ปัญหาการสึกกร่อนของวัสดุบุผิว
กำลังไฟที่มากขึ้นหมายถึงประก актрокаที่รุนแรงขึ้น ภาระความร้อนบนผนังเตาหลอม โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณที่ร้อนจัดใต้ขั้วไฟฟ้า จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก หากคุณไม่ทำอะไรเลย อายุการใช้งานของวัสดุทนไฟจะลดลงอย่างรวดเร็ว และความพร้อมใช้งานของเตาหลอมก็จะลดลงอย่างมาก
วิธีแก้ปัญหานั้นประกอบด้วยสองส่วน
ผนังเตาหลอมระบายความร้อนด้วยน้ำ เปลี่ยนอิฐทนไฟในบริเวณผนังด้านบนด้วยแผ่นทองแดงหรือแผ่นเหล็กระบายความร้อนด้วยน้ำ พื้นผิวที่ร้อนจะก่อตัวเป็นชั้นตะกรันป้องกัน (ผิวตะกรัน) ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวนให้กับระบบระบายความร้อน ปริมาณการใช้วัสดุทนไฟในเตาหลอม UHP สมัยใหม่ลดลงเหลือเพียง 3 ถึง 5 กิโลกรัมต่อเหล็ก 1 ตัน ซึ่งเป็นเพียงเศษเสี้ยวของปริมาณที่เคยใช้ในอดีต
ตะกรันที่เป็นฟอง หากคุณสามารถทำให้ตะกรันเป็นฟองหนาได้ถึง 300 ถึง 500 มิลลิเมตร อาร์คจะฝังตัวอยู่ในฟองนั้น รังสีที่อาจทำให้ผนังไหม้เกรียมจะถูกดูดซับโดยตะกรันและถ่ายเทไปยังอ่างหลอมเหลว นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ยอดเยี่ยม ตะกรันช่วยปกป้องผนังและเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อนไปพร้อมๆ กัน
การสิ้นเปลืองอิเล็กโทรด
ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นหมายถึงการเกิดออกซิเดชันของอิเล็กโทรดมากขึ้น และการสิ้นเปลืองวัสดุจากการระเหิดที่มากขึ้น อิเล็กโทรดไม่ใช่ของราคาถูก—มันเป็นรายการค่าใช้จ่ายที่สำคัญในต้นทุนการดำเนินงานของคุณ
อุตสาหกรรมจึงตอบสนองด้วยการผลิตอิเล็กโทรดเกรด UHP ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่า แข็งแรงกว่า และทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดีกว่าอิเล็กโทรดกราไฟต์มาตรฐาน การเคลือบอิเล็กโทรด (การเคลือบป้องกันการเกิดออกซิเดชันโดยการพ่นลงบนพื้นผิวอิเล็กโทรด) ก็ช่วยได้เช่นกัน รวมถึงการออกแบบและการขันข้อต่ออย่างระมัดระวัง เพราะข้อต่อที่หลวมจะทำให้เกิดออกซิเดชันได้ง่าย และโรงงานต่างๆ ก็กำลังมองหาวิธีลดการใช้อิเล็กโทรดโดยการปรับโปรไฟล์พลังงานให้เหมาะสมมากขึ้น กล่าวคือ ใช้กำลังไฟสูงเพื่อหลอมโลหะให้เร็ว แต่ไม่ควรใช้กำลังไฟเกินกว่าที่โลหะหลอมเหลวจะรับได้
คุณภาพไฟฟ้าและระบบส่งไฟฟ้า
เตา UHP เป็นภาระที่ไม่พึงประสงค์สำหรับระบบไฟฟ้า การกระพริบของแรงดันไฟฟ้า การบิดเบือนของฮาร์มอนิก การแกว่งของกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยา—ระบบไฟฟ้าสังเกตเห็น และพวกเขาก็คิดค่าใช้จ่ายสำหรับสิ่งเหล่านี้
ขณะนี้วิธีการแก้ไขปัญหาต่างๆ ได้รับการแก้ไขเรียบร้อยแล้ว:
- ระบบ SVC (Static Var Compensator) หรือ STATCOM เพื่อแก้ไขกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยาและลดการกระพริบของแสง
- ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟเพื่อลดความผิดเพี้ยนของเสียง
- ตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรมทางด้านแรงดันสูงเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร
ทั้งหมดนี้ไม่ใช่ราคาถูก แต่ก็กลายเป็นส่วนมาตรฐานของระบบไฟฟ้าของเตาหลอมไฟฟ้าแบบ EAF ไปแล้ว หากคุณวางแผนจะติดตั้งเตาหลอม UHP ใหม่ คุณต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าของบริษัทสาธารณูปโภคตั้งแต่แรก
ความท้าทายเครือข่ายระยะสั้น
วงจรไฟฟ้าสั้นๆ—วงจรนำไฟฟ้าจากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไปยังขั้วไฟฟ้า—นำกระแสไฟฟ้าหลายหมื่นแอมป์ในเตาหลอม UHP ความต้านทานทุกมิลลิโอห์มหมายถึงพลังงานที่สูญเสียไป และรีแอกแทนซ์ทุกมิลลิเฮนรีหมายถึงค่าตัวประกอบกำลังที่ลดลง
การพัฒนาด้านการออกแบบนั้นเกิดขึ้นทีละเล็กทีละน้อย แต่มีความสำคัญอย่างยิ่ง:
- บัสบาร์ระบายความร้อนด้วยน้ำแบบท่อทองแดงเพื่อลดความต้านทานให้เหลือน้อยที่สุด
- ปรับการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของเฟสให้เหมาะสมที่สุดเพื่อหักล้างค่ารีแอกแทนซ์ให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
- แขนนำไฟฟ้า (ตัวแขนอิเล็กโทรดเองเป็นตัวนำกระแสไฟฟ้า ช่วยลดความจำเป็นในการใช้ท่อทองแดงแยกต่างหาก) เพื่อลดระยะทางของกระแสไฟฟ้า
- ลดความยาวของวงจรไฟฟ้าระยะสั้นให้น้อยที่สุดเพื่อลดค่าความต้านทาน
มันอาจไม่ใช่เทคนิคทางวิศวกรรมที่ดูหวือหวา แต่มีความสำคัญมาก เครือข่ายไฟฟ้าขนาดเล็กที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้หลายเปอร์เซ็นต์ ซึ่งในหนึ่งปีนั้นหมายถึงเงินจำนวนมากทีเดียว
เทคโนโลยีสนับสนุนที่ทำให้ UHP ทำงานได้
เตาหลอม UHP ไม่ได้ทำงานด้วยพลังงานเพียงอย่างเดียว มันต้องการเทคโนโลยีหลายอย่างเพื่อจัดการกับผลกระทบจากระดับพลังงานนั้น
ผนังและหลังคาระบายความร้อนด้วยน้ำ
เราได้กล่าวถึงเรื่องนี้ไปบ้างแล้ว แต่ก็คุ้มค่าที่จะขยายความ ในเตาหลอม UHP สมัยใหม่ พื้นที่ผนังเตาหลอม 80 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์เหนือแนวตะกรันจะถูกระบายความร้อนด้วยน้ำ ส่วนที่เหลือ—โดยทั่วไปคือผนังด้านล่างและพื้นเตา—ยังคงใช้อิฐทนไฟ แผงระบายความร้อนด้วยน้ำจะก่อตัวเป็นชั้นตะกรันที่บำรุงรักษาตัวเองได้ ตราบใดที่มีตะกรันอยู่บนผนัง แผงเหล่านั้นก็จะได้รับการปกป้อง หากสูญเสียการปกคลุมด้วยตะกรัน คุณอาจทำให้แผงเสียหายได้อย่างรวดเร็ว
ส่วนหลังคาก็ได้รับการดูแลในลักษณะเดียวกัน แผงหลังคาระบายความร้อนด้วยน้ำเป็นอุปกรณ์มาตรฐาน บริเวณช่องเปิดของอิเล็กโทรดและตรงกลางหลังคา (ตรงที่ส่วนเดลต้าอยู่) เป็นบริเวณที่มีการสึกหรอสูง
โฟมสแลก: มากกว่าแค่การปกป้องผนัง
ตะกรันที่เป็นฟองนั้นสมควรได้รับการอธิบายแยกต่างหาก เพราะเป็นหัวใจสำคัญของการทำงานในเตาหลอมความดันสูงพิเศษ (UHP) กลไกนั้นตรงไปตรงมา: ฉีดออกซิเจนและคาร์บอนเข้าไปในชั้นตะกรัน ปฏิกิริยา C–O จะสร้างฟอง CO และตะกรันก็จะกลายเป็นฟอง ชั้นตะกรันที่เป็นฟองอย่างดีที่มีความหนา 300 ถึง 500 มิลลิเมตร จะทำหน้าที่หลายอย่างพร้อมกัน:
- ป้องกันผนังและหลังคาจากรังสีอาร์คโดยตรง
- ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้ 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากความร้อนจากประกายไฟจะถูกถ่ายเทผ่านตะกรันไปยังโลหะหลอมเหลวแทนที่จะแผ่รังสีไปยังโครงสร้างของเตาหลอม
- ช่วยลดเสียงรบกวน (เสียงอาร์คถูกลดทอนลงด้วยโฟมตะกรัน)
- ช่วยให้ประกายไฟคงที่ ลดการกระพริบ
ทักษะที่สำคัญในการปฏิบัติงานเกี่ยวกับตะกรันแบบมีฟองคือการรักษาระดับฟองให้คงที่ หากมีฟองน้อยเกินไปก็จะไม่มีการป้องกัน หากมีฟองมากเกินไป ตะกรันก็จะไหลเข้าไปในท่อระบาย โรงงานที่ทันสมัยใช้ระบบฉีดออกซิเจนและคาร์บอนอัตโนมัติ พร้อมเซ็นเซอร์วัดระดับความสูงของตะกรัน เพื่อรักษาระดับฟองให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม
การช่วยเหลือด้วยออกซิเจน-เชื้อเพลิง
เตาหลอม UHP เกือบทั้งหมดใช้หัวเผาออกซิเจน-เชื้อเพลิงที่ติดตั้งอยู่ภายในผนังเตา ก๊าซธรรมชาติ (หรือถ่านหินบดละเอียด) ผสมกับออกซิเจนจะสร้างเปลวไฟที่ให้ความร้อนแก่เศษโลหะบริเวณรอบนอก ซึ่งเป็นบริเวณที่ประกายไฟไปไม่ถึงโดยตรง การทำเช่นนี้มีประโยชน์สองประการ คือ ช่วยเสริมพลังงานที่ป้อนเข้าไป (ลดการใช้ไฟฟ้า) และป้องกันจุดเย็นที่เศษโลหะเชื่อมติดกับผนังและไม่ยอมละลาย
เตาหลอม UHP ทั่วไปอาจมีหัวเผาออกซิเจน-เชื้อเพลิงสี่ถึงหกหัว การใช้เชื้อเพลิงอยู่ในระดับปานกลาง และผลตอบแทนที่ได้จากการลดเวลาในการผลิตแต่ละรอบนั้นเป็นไปอย่างแท้จริง
การตอกเกลียวก้นเยื้องศูนย์ (EBT)
ปัจจุบัน EBT เป็นมาตรฐานในเตาหลอม UHP และด้วยเหตุผลที่ดี รูสำหรับเทเหล็กถูกติดตั้งเยื้องศูนย์ที่ด้านล่างของเตา ในการเทเหล็ก คุณเพียงแค่เอียงเตาประมาณ 15 ถึง 20 องศา (เทียบกับ 40 ถึง 45 องศาสำหรับรูเทเหล็กแบบดั้งเดิม) เหล็กจะไหลออกมาทางรูเทเหล็กด้านล่าง ในขณะที่ตะกรันส่วนใหญ่จะยังคงอยู่ในเตา
ประโยชน์มีมากมาย:
- การกรอแร่โดยปราศจากกากตะกอน (หรือใกล้เคียง)—ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการกลั่นขั้นต่อไป
- ช่วยกักเก็บเหล็กหลอมเหลวและตะกรันไว้ในเตาหลอมสำหรับการให้ความร้อนครั้งต่อไป ลดระยะเวลาของวัฏจักรความร้อน
- ลดความเค้นเชิงกลบนโครงสร้างเตาเผา
- การแตะที่รวดเร็วยิ่งขึ้น
เมื่อคุณเคยใช้เตา EBT แล้ว การกลับไปใช้ก๊อกน้ำแบบเดิมจะรู้สึกเหมือนเป็นการถอยหลัง
การควบคุมอิเล็กโทรด: การรักษาเสถียรภาพของอาร์ค
เตาหลอม UHP ต้องการระบบควบคุมอิเล็กโทรดที่สามารถทำงานได้อย่างทันท่วงที เนื่องจากอาร์คในเตาหลอมกำลังสูงนั้นมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา การเคลื่อนที่ของเศษโลหะ การเปลี่ยนแปลงระดับของโลหะหลอมเหลว และสภาพของตะกรัน ล้วนส่งผลต่อความยาวของอาร์คอย่างต่อเนื่อง หากระบบควบคุมทำงานช้า จะทำให้เกิดความไม่เสถียรของอาร์ค การส่งกำลังไฟฟ้าไม่ดี และสิ้นเปลืองอิเล็กโทรด
ระบบสมัยใหม่ใช้เซอร์โวไดรฟ์ไฮดรอลิก (ตอบสนองเร็ว) กลยุทธ์การควบคุมกำลังคงที่หรือกระแสคงที่ และอัลกอริธึมหลายตัวแปรที่คำนึงถึงกระแส แรงดัน และตัวประกอบกำลังพร้อมกัน โดยมีเป้าหมายคือเวลาตอบสนองในระดับมิลลิวินาที ระบบใหม่ล่าสุดบางระบบใช้การเพิ่มประสิทธิภาพโดยใช้ AI เพื่อเรียนรู้รูปแบบกำลังไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสภาวะเตาหลอมที่กำหนด
แนวโน้มการใช้เตาเผาขนาดใหญ่ขึ้น
ทำไมขนาดใหญ่ถึงชนะเสมอ
เทคโนโลยี UHP ทำให้เตาหลอมขนาดใหญ่มีความน่าสนใจทางเศรษฐกิจมากขึ้น เมื่อระดับกำลังไฟฟ้าสูง ต้นทุนคงที่ของระบบไฟฟ้า อาคาร และอุปกรณ์สนับสนุนจะถูกกระจายไปในปริมาณตันต่อชั่วโมงที่มากขึ้น ผลกระทบจากขนาดการผลิตนั้นมีอยู่จริง
นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่นๆ อีก เตาหลอมขนาดใหญ่เหมาะสมอย่างยิ่งกับเครื่องหล่อแบบต่อเนื่อง ซึ่งสายการผลิตเหล็กสมัยใหม่ต้องการการผลิตที่สม่ำเสมอและปริมาณมาก เตาหลอมขนาดใหญ่ยังมีการสูญเสียความร้อนต่อตันต่ำกว่า (อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรเอื้อต่อขนาด) และความต้องการแรงงานสำหรับเตาหลอมขนาด 150 ตันก็ไม่แตกต่างจากเตาหลอมขนาด 50 ตันมากนัก ดังนั้นประสิทธิภาพการผลิตต่อผู้ปฏิบัติงานจึงสูงขึ้น
ขนาดของเตาเผาได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง
บริบทขนาดเตาเผาทั่วไปในยุคนั้น
ยุคร้านค้าขนาดเล็ก ในช่วงทศวรรษ 1950 กำลังการผลิต 5-30 ตัน
ทศวรรษ 1960 30–80 ตัน จุดเริ่มต้นของการขยายขนาด
ในช่วงทศวรรษ 1970 เครื่องผลิตความร้อนสูงพิเศษ (UHP) ขนาด 60-150 ตัน ช่วยให้สามารถสร้างเตาหลอมขนาดใหญ่ได้
ทศวรรษ 1980-1990 ปริมาณ 80-200 ตัน สุกงอมในขนาดใหญ่
ช่วงปี 2000 ถึงปัจจุบัน ปริมาณ 100-250 ตัน โดยปริมาณ 120-180 ตันเป็นปริมาณที่เหมาะสมที่สุด
สถิติเตาหลอมไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่สุดที่ยังใช้งานอยู่คือประมาณ 400 ตัน (โรงงานเหล็กโอซาก้า ประเทศญี่ปุ่น) แต่โดยทั่วไปแล้ววิศวกรส่วนใหญ่จะบอกว่าช่วงขนาด 150 ถึง 180 ตันนั้นเหมาะสมที่สุดในเชิงเศรษฐกิจ หากใหญ่กว่านั้น อุปกรณ์จะควบคุมยากขึ้น และการควบคุมกระบวนการก็จะยากขึ้นด้วย
เศรษฐศาสตร์: ระบบ UHP ช่วยประหยัดเงินได้จริงหรือไม่?
การเพิ่มผลผลิต
นี่คือจุดที่ UHP แสดงให้เห็นถึงความคุ้มค่า ระยะเวลาในการให้ความร้อนลดลงจาก 3-4 ชั่วโมง เหลือเพียง 40-60 นาที ผลผลิตต่อปีต่อเตาเพิ่มขึ้นเป็น 2-4 เท่า ประสิทธิภาพการทำงานของแรงงานก็เพิ่มขึ้นในลักษณะเดียวกัน
ตัวชี้วัดด้านพลังงานและการบริโภค
เตาหลอม UHP สมัยใหม่มีเป้าหมายที่ตัวเลขเหล่านี้:
ช่วงราคาทั่วไปของหน่วยเมตริกสำหรับร้านค้าขั้นสูง
การใช้พลังงาน 300–450 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตัน 280–350 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ตัน
อัตราการสิ้นเปลืองอิเล็กโทรด 1.0–2.5 กก./ตัน <1.0 กก./ตัน (เมื่อใช้กระแสตรง)
ปริมาณการใช้ออกซิเจน 25–40 Nm³/t 20–30 Nm³/t
การบริโภคที่ไม่ก่อให้เกิดประโยชน์ 3–5 กก./ตัน <3 กก./ตัน
สรุปเรื่องต้นทุน
อุปกรณ์ UHP มีราคาสูงกว่าอุปกรณ์ RP ที่มีกำลังการผลิตเท่ากันประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ แต่ต้นทุนการผลิตต่อหน่วยโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากต้นทุนคงที่ถูกกระจายไปในปริมาณที่มากกว่ามาก ระยะเวลาคืนทุนจากราคาที่สูงกว่าของอุปกรณ์ UHP มักจะใช้เวลาเพียงไม่กี่ปี หลังจากนั้นก็จะมีแต่ผลกำไร
เทคโนโลยี UHP คือเหตุผลที่ทำให้การผลิตเหล็กด้วยไฟฟ้าสามารถแข่งขันกับโรงงานเหล็กแบบครบวงจรได้ในด้านปริมาณการผลิต นอกจากนี้ยังเป็นพื้นฐานที่เทคโนโลยี EAF สมัยใหม่ทั้งหมดสร้างขึ้น ไม่ว่าจะเป็นตะกรันแบบฟอง การป้อนวัตถุดิบอย่างต่อเนื่อง และการควบคุมอัจฉริยะ แนวคิดนี้มีอายุ 50 ปีแล้ว แต่ก็ยังคงเป็นการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวในโครงการ EAF ใหม่ทุกโครงการ
