گروه رسانه‌ای پردازش – بهره‌دهی فلزی و میزان انرژی مصرفی دو شاخص کلیدی در فرآیند فولادسازی با کوره قوس الکتریکی (EAF) به‌شمار می‌روند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که تلفات کل قراضه در محدوده ۱۰ تا ۱۵ درصد قرار دارد و بهره‌دهی واقعی بین ۸۵ تا ۹۰ درصد برآورد می‌شود. از سوی دیگر، مدل ترکیبی توانسته است مصرف انرژی الکتریکی را با دقت بالا پیش‌بینی کند، به‌طوری‌که ۷۰ درصد ذوب‌ها در محدوده ±۲۰ کیلووات‌ساعت بر تن نسبت به مقادیر واقعی قرار گرفته‌اند. این نتایج نشان می‌دهد مدل ترکیبی می‌تواند ابزاری عملی برای بهینه‌سازی اقتصادی و فنی فرآیند ذوب باشد.

تعیین بهره‌دهی فلزی

بین بهره‌دهی فیزیکی و شیمیایی تمایز گذاشته شده است. بهره‌دهی فیزیکی یک پارامتر خاص قراضه است و نسبت اجزای فلزی به ‌غیرفلزی را نشان ‌می‌دهد.این مقدار برای ارزیابی اقتصادی کلی قراضه در زمینه خرید از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا معمولاً مقدار غیرقابل اجتناب گردو‌غبار، کثافات، اکسیدها و… را ‌می‌توان کمی‌سازی کرد.

     بهره‌دهی شیمیایی به‌ تلفات ناشی ازفرآیند EAF اشاره دارد و با واکنش‌ها‌ی اکسیداسیون کمی‌سازی ‌می‌شود. به این منظور ازمدل یکپارچه‌شده و متالورژیکی بنیادی استفاده ‌می‌شود. ازیک مدل دمش اکسیژن استفاده ‌می‌شود که توزیع اکسیژن را براساس انرژی‌ها‌ی گیبس محاسبه ‌‌می‌کند. این مدل فرض ‌می‌کند که اکسیژن تزریق‌شده به‌ حمام فلزی به‌طور همزمان با عناصر واکنش ‌می‌دهد. برای توزیع مقدار اکسیژن تزریق‌شده بین عناصر، انرژی آزاد گیبس محاسبه ‌و نسبت‌ آنها تعیین ‌می‌شود. سپس از این نسبت برای توزیع اکسیژن به ‌واکنش‌های اکسیداسیون منفرد استفاده می‌شود. برای درنظر گرفتن‌سرعت واکنش کنترل‌شده توسطمکانیزم‌ها‌ی انتقال، قانون اول فیک ساده‌شده به ‌مدل وارد شده است.

     به‌طور خلاصه،تمایز بین بهره‌دهی فیزیکی خاص قراضه و بهره‌دهی شیمیایی خاص فرآیند مهم است. این دو با هم بهره‌دهی کل را ارائه ‌می‌دهند. اما این تمایز معمولاً برای مقادیر داده اصلی انجام نمی‌شود.

     ابتدا باید منحنی‌ها‌ی پایین را درنظر گرفت. این‌ها تلفات شیمیایی، فیزیکی و کل تعیین‌شده با مقادیر مربوطه در سمت راست محور y هستند.مشاهده ‌می‌شود که تلفات شیمیایی، یعنی نسبت اکسیدشده، حدود پنج درصد است. تغییرات تلفات فیزیکی بسیار بیشتر از تلفات شیمیایی است و از ۶ تا ۱۰ درصد متغیر است که منجر به‌ کل تلفات بین ۱۰ تا ۱۵ درصد ‌می‌شود.این مطابق با بهره‌دهی معمولی۹۰-۸۵ درصد است، همان‌طورکه درقسمت بالای نمودار با مقادیر مربوطه در سمتچپ محور y نشان داده شده است. این مقادیر تطابق منطقا ‌خوبی با بهره‌دهی کل اندازه‌گیری‌شده واقعی دارند. توجه به ‌این نکته ضروری است که مقدار دقیق پاشنه مذاب را نمی‌توان به‌طور دقیق برای هر ذوب تعیین کرد،که خطای معینی را در تعیین بهره‌دهی فیزیکی ایجاد ‌می‌کند. برای محاسبه ‌بهره‌دهی کل با استفاده از مقادیر داده اصلیبرای هر نوع قراضه، مناطقی وجود دارد که در آن داده‌های اصلی بهره‌دهی بالاتری را پیش‌بینی می‌کنند که اندازه‌گیری می‌شود، برای مثال، شاخص ذوب ۱۶۰-۱۲۰ یا ۲۲۰-۱۷۰٫در این مناطق، انواع قراضه با بهره‌دهی داده‌های اصلی بالا در مخلوط شارژ استفاده شدند، که نشان ‌می‌دهد مقدار داده اصلی ذخیره‌شده نمی‌تواند صحیح باشد.

تعیین انرژی ذوب ویژه

فرآیند EAF ازچند منبع انرژی برای ذوب قراضه استفاده ‌می‌کند. بیشتر انرژی به ‌شکل انرژی الکتریکی است، با مشارکت انرژی شیمیایی اضافی از مشعل‌ها‌،حامل‌ها‌ی کربن وواکنش‌ها‌ی اکسیداسیون. مقادیر معمول       kWh/ton 380-400 برای به ‌اصطلاح انرژی مفید (یعنی انرژی موجود در فولاد مذاب) است که تقریباً ۶۰-۴۵ درصد از کل انرژی ورودی را نشان ‌می‌دهد.

     انرژی مورد نیاز برای ذوب کردن، یک کمیت ترمودینامیکی است و ‌می‌توان آن را از انرژی‌ها‌ی آزاد خاص هر فاز (انرژی گیبس)به‌صورت تابعی از دما تعیین کرد. داده‌های ترمودینامیکی آهن-پایه برای این محاسبات از مطالب منتشرشده گرفته شده است. با درنظر گرفتن ترکیب شیمیایی قراضه، مقادیر محاسبه‌شده بین                      kWh/ton 360-350 است. این مقادیر تقریباً ۱۰ درصد کمتر از انرژی مفید فوق‌الذکر هستند. این تفاوت را ‌می‌توان با این واقعیت توضیح داد که با قراضه (همانطورکه قبلاً در زمینه بهره‌دهی بیان شد) نه تنها قسمت فلزی خالص، بلکه اکسیدها، گردو‌غبار و… نیز باید گرم و ذوب شود.بنابراین،یک ضریب انرژی خاص قراضهبرای لحاظ کردن این وضعیت وارد مدل شد. همان‌طورکه قبلا برای ترکیب شیمیایی و بهره‌دهی توضیح داده شد، این عامل (و بنابراین انرژی ویژه قراضه مورد نیاز برای ذوب کردن) را ‌می‌توان با استفاده از مدل ترکیبی تعیین کرد.