طريقة تشغيل أفران القوس الكهربائي

كيف تعمل أفران القوس الكهربائي؟

فرن القوس الكهربائي (EAF) هو نوع من الأفران المستخدمة في صناعة الصلب حيث يتم استخدام قوس كهربائي لتسخين مادة الشحن. يمكن أن تكون مادة الشحن عبارة عن حديد مختزل مباشر (DRI) أو خردة فولاذية. تُعرف عملية صهر المواد المشحونة باسم الصب. تم استخدام عملية فرن القوس الكهربائي لسنوات عديدة واكتسبت شعبية متزايدة في السنوات الأخيرة بسبب كفاءتها في استخدام الطاقة وفعالية التكلفة.

عملية فرن القوس الكهربائي

تبدأ عملية فرن القوس الكهربائي بتحضير المواد المشحونة. يتضمن ذلك الفرز والتقطيع وتنظيف خردة الفولاذ أو DRI لإزالة أي شوائب أو ملوثات يمكن أن تؤثر على جودة المنتج النهائي. بمجرد القيام بذلك ، يتم شحن مادة الشحن في الفرن وتسخينها بواسطة قوس كهربائي. يتم إنشاء قوس كهربائي عندما يتم وضع قطبين بالقرب من بعضهما البعض ويتم تمرير تيار كهربائي بينهما. ينتج عن ذلك بلازما ذات درجة حرارة عالية يمكن أن تصل إلى درجات حرارة تصل إلى 3000 درجة مئوية (5400 درجة فهرنهايت).

بمجرد تسخين المادة المشحونة إلى نقطة الانصهار ، تبدأ في الذوبان ، وتشكل حوضًا ذائبًا في قاع الفرن. يمكن سكب هذه البركة المنصهرة في مغارف لمزيد من المعالجة أو سكبها في قوالب للتصلب. خلال هذه العملية ، يمكن إضافة عناصر صناعة السبائك الإضافية مثل المنغنيز ، والكروم ، والنيكل ، والموليبدينوم ، والفاناديوم ، وما إلى ذلك ، لتحقيق الخصائص المطلوبة في المنتج النهائي.

تنتج عملية فرن القوس الكهربائي أيضًا كمية كبيرة من الخبث أثناء التشغيل والتي يجب إزالتها من وقت لآخر للحفاظ على تشغيل الفرن بكفاءة. يمكن إزالة الخبث يدويًا أو باستخدام أنظمة آلية لإزالة الخبث مثل مسدسات الخبث أو صناديق الخبث. تساعد إزالة الخبث في الحفاظ على كفاءة نقل الحرارة من الأقطاب الكهربائية إلى مادة الشحن ، فضلاً عن منع تلوث المنتج النهائي بالشوائب من تراكم الخبث على الأقطاب الكهربائية أو على جدران غرفة الفرن.

إزالة الخبث

بالإضافة إلى إزالة الخبث ، يجب أيضًا تنفيذ أنشطة الصيانة الأخرى على فرن القوس الكهربائي من وقت لآخر لضمان الأداء الأمثل والسلامة أثناء التشغيل. وتشمل هذه الأنشطة الفحص الدوري وتنظيف الأقطاب الكهربائية وجدران غرفة الفرن ؛ استبدال الأجزاء البالية ، وضبط موضع القطب. تحقق من وجود اتصال أرضي مناسب ؛ تحقق من العزل المناسب تحقق من تدفق الغاز المناسب ؛ تحقق من تدفق مياه التبريد المناسب ؛ إلخ كل هذا يتوقف على نوع وحجم فرن القوس الكهربائي الجاري تشغيله.

أخيرًا ، من المهم أن يتم تدريب المشغلين بشكل صحيح على إجراءات التشغيل الآمنة قبل تشغيل فرن القوس الكهربائي نظرًا لوجود العديد من المخاطر المحتملة الحضارة نيوزة بهذا النوع من المعدات ، بما في ذلك مخاطر الصدمات الكهربائية بسبب الجهد الكهربائي العالي المستخدم في العملية ؛ مخاطر الحريق بسبب ارتفاع درجات الحرارة التي تم الوصول إليها أثناء التشغيل ؛ مخاطر الانفجار بسبب وجود غازات قابلة للاحتراق مثل الهيدروجين المنتج أثناء التشغيل ؛ إلخ كل هذا يتوقف على نوع وحجم فرن القوس الكهربائي الجاري تشغيله.

استخدام أفران القوس الكهربائي.

في الختام ، تُستخدم أفران القوس الكهربائي على نطاق واسع اليوم نظرًا لكفاءتها في استخدام الطاقة وفعاليتها من حيث التكلفة مقارنةً بأنواع الأفران الأخرى المستخدمة في صناعة الصلب ، مثل أفران الحث أو أفران القبة. ومع ذلك ، من المهم أن يتم تدريب المشغلين بشكل صحيح على إجراءات التشغيل الآمنة قبل تشغيل فرن القوس الكهربائي بسبب المخاطر المحتملة الحضارة نيوزة بهذا النوع من المعدات ، بما في ذلك مخاطر الصدمة الكهربائية بسبب الكهرباء عالية الجهد المستخدمة في التشغيل. مخاطر الحريق بسبب ارتفاع درجات الحرارة التي تم الوصول إليها أثناء التشغيل ؛ مخاطر الانفجار بسبب وجود غازات قابلة للاشتعال مثل الهيدروجين المنتج أثناء التشغيل ؛ إلخ كل هذا يتوقف على حجم نوع فرن القوس الكهربائي الذي يتم تشغيله

متطلبات التصميم

يجب أن يأخذ تصميم فرن القوس الكهربائي عدة عوامل في الاعتبار لضمان الأداء الأمثل والكفاءة. وتشمل هذه حجم وشكل الفرن ، ونوع الأقطاب الكهربائية المستخدمة ، ونظام الإمداد بالطاقة ، ونظام التبريد.

الحجم والشكل:

يتم تحديد حجم وشكل فرن القوس الكهربائي من خلال الاستخدام المقصود. على سبيل المثال ، قد تكون هناك حاجة إلى فرن كهربائي كبير لصهر كميات كبيرة من خردة الصلب أو لإنتاج كميات كبيرة من منتجات الصلب. من ناحية أخرى ، قد يكون فرن القوس الكهربائي الأصغر مناسبًا لصهر كميات أصغر من الخردة أو إنتاج كميات أصغر من المنتجات. يؤثر شكل فرن القوس الكهربائي أيضًا على أدائه ؛ على سبيل المثال ، سيكون للفرن الأسطواني توزيع أفضل للحرارة من الفرن المستطيل.

أقطاب كهربائية:

يؤثر نوع الأقطاب الكهربائية المستخدمة في فرن القوس الكهربائي على أدائه وتكلفته. تُستخدم أقطاب الكربون عادةً في العمليات الصغيرة الحجم نظرًا لتكلفتها المنخفضة ؛ ومع ذلك ، فإن لها عمرًا محدودًا بسبب ميلها للتآكل بسرعة عند تعرضها لدرجات حرارة عالية. من ناحية أخرى ، تعتبر أقطاب الجرافيت أكثر تكلفة ولكن لها عمر أطول ويمكنها تحمل درجات حرارة أعلى دون أن تبلى بسرعة.

نظام امدادات الطاقة:

يجب تصميم نظام الإمداد بالطاقة بحيث يمكنه توفير كهرباء كافية لتشغيل الفرن عند درجة الحرارة المطلوبة دون زيادة التحميل أو التحميل الزائد عليه. يتطلب ذلك دراسة متأنية عند اختيار مكونات مثل المحولات والمعدلات التي ستوفر طاقة كافية مع القدرة أيضًا على التعامل مع أي تقلبات جهد أو تيار قد تحدث أثناء التشغيل.

نظام التبريد:

يعد نظام التبريد الفعال ضروريًا لضمان عمل فرن القوس الكهربائي بأمان وكفاءة عن طريق منع ارتفاع درجة الحرارة أو تلف الصدمة الحرارية الناجم عن التغيرات السريعة في درجات الحرارة. يتكون نظام التبريد بشكل عام من وسادات مبردة بالماء على جانبي جدران الفرن والتي تساعد على تبديد الحرارة المتولدة أثناء التشغيل ؛ يجب تصميم هذه الألواح بمساحة سطح كافية لتكون قادرة على تبريد جدران الفرن بفعالية دون زيادة التحميل عليها.

في الختام تعرفنا من خلال الرياض طريقة تشغيل أفران القوس الكهربائي. وعرفنا أنه نوع من الأفران المستخدمة في صناعة الصلب ، حيث يستخدم قوس كهربائي لتسخين مادة الشحن.