فرن القوس الكهربائي: التصنيف والتركيب والتطبيق

فرن القوس الكهربائي: التصنيف والتركيب والتطبيق

إنفرن القوس الكهربائي (EAF) هو وعاء تعدين بدرجة حرارة عالية يستخدم قوسًا كهربائيًا، يتشكل بين قطب كهربائي ومادة شحن، لإذابة المعادن والخامات. أثناء تفريغ القوس، تتركز الطاقة بشكل مكثف، مما يولد درجات حرارة تتجاوز 3000 درجة مئوية في منطقة القوس. بالنسبة لصهر المعادن، توفر أفران القوس الكهربائي مرونة عملية فائقة مقارنة بطرق صناعة الصلب الأخرى، مما يتيح إزالة الشوائب بشكل فعال مثل الكبريت والفوسفور. كما أنها توفر تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة، وتتطلب مساحة صغيرة نسبيًا، وهي مناسبة بشكل خاص لإنتاج سبائك عالية الجودة وسبائك خاصة.

تصنيف أفران القوس الكهربائي

يتم تصنيف أفران القوس الكهربائي في المقام الأول بناءً على آلية التسخين الخاصة بها:

1.  فرن القوس غير المباشر:

       المبدأ: يتم تشكيل قوس بين قطبين كهربائيين يوضعان فوق الشحنة. يتم تسخين المادة بشكل غير مباشر عن طريق الإشعاع من القوس.

       الحالة: يتميز بمستويات ضوضاء عالية وكفاءة حرارية أقل، وقد تم التخلص التدريجي من هذا النوع من التطبيقات المعدنية السائدة.

2.  فرن القوس المباشر:

       المبدأ: يتشكل القوس مباشرة بين طرف القطب (الأقطاب) الكهربائي والمادة المشحونة الموصلة، مما يوفر تسخينًا فعالًا ومباشرًا للغاية. هذا هو التصميم الأكثر شيوعًا لصناعة الصلب الحديثة.

       الأنواع الفرعية: يشمل كلاً من أفران القوس ذات التيار المتردد ثلاثي الطور والتيار المستمر، والتي تعتبر بمثابة أدوات العمل في صناعة الصلب والسبائك القائمة على الخردة.

3.  فرن القوس المغمور (SAF):

       المبدأ: يُعرف أيضًا باسم الاختزال. يتم دفن الأقطاب الكهربائية جزئيًا داخل عبء الشحن (مزيج من الخام، وعامل الاختزال، والتدفق). يحدث التسخين من خلال مزيج من نشاط القوس داخل العبء والمقاومة الكهربائية (تسخين جول) للمادة نفسها.

       التطبيق: يستخدم بشكل أساسي لإنتاج السبائك الحديدية (مثل سبائك الحديد والسيليكون، وسبائك الحديد والمنغنيز)، وكربيد الكالسيوم، ولصهر المواد غير الحديدية مثل المات.

المكونات الرئيسية لنظام فرن القوس الكهربائي

فرن القوس المباشر الحديث هو نظام كهروميكانيكي معقد يضم العديد من الأنظمة الفرعية الرئيسية:

1.  نظام الطاقة الكهربائية: يتضمن محول الفرن (والمقوم لأفران التيار المستمر)، ومفتاح الجهد العالي، وخزائن التحكم ذات الجهد المنخفض لتنظيم مدخلات الطاقة.

2.  نظام القطب الكهربائي: يتكون من أقطاب كهربائية من الجرافيت، وحامل/ذراع القطب الكهربائي، ونظام تنظيم القطب الكهربائي الذي يتحكم تلقائيًا في موضع القطب الكهربائي للحفاظ على طول القوس والطاقة المستقرة.

3.  هيكل الفرن الميكانيكي: يشمل غلاف الفرن المبرد بالماء، وسقف الفرن (غالبًا ما يكون مبردًا بالماء وقابلاً للتأرجح للشحن)، وآلية الإمالة لسحب الخبث والفولاذ.

4.  نظام التوصيل عالي التيار (شبكة الدائرة القصيرة): مجموعة من قضبان التوصيل النحاسية شديدة التحمل والمبردة بالماء والكابلات المرنة التي توصل تيارًا عاليًا جدًا من المحول إلى أذرع القطب الكهربائي.

5.  نظام تبريد المياه: شبكة حلقة مغلقة حاسمة تزود المياه لتبريد الألواح والسقف والكابلات وحوامل الأقطاب الكهربائية والمكونات الأخرى المعرضة للحرارة الشديدة.

مبدأ العمل الأساسي

في فرن القوس المباشر لصناعة الصلب، تتسبب الحرارة الشديدة المتولدة عن الأقواس بين الأقطاب الكهربائية الجرافيتية وشحنة الخردة المعدنية في حدوث ذوبان سريع. بمجرد إنشاء حوض منصهر، يتم إجراء عمليات التنقية (تعديل درجة الحرارة، والتحكم في الكيمياء عن طريق إضافة الخبث والسبائك) مع تغطية المعدن المنصهر بطبقة خبث صناعية. يتم تصنيف أفران القوس الكهربائي على أنها حمضية أو أساسية، ويتم تحديد ذلك من خلال الطبيعة الكيميائية للبطانة الحرارية والخبث المستخدم. الأفران ذات البطانة الأساسية، والتي تستخدم خبثًا يعتمد على الجير، قادرة على إزالة الكبريت والفوسفور على نطاق واسع.

التطبيقات الأساسية

تعتبر أفران القوس الكهربائي أدوات متعددة الاستخدامات في تعدين الاستخلاص والعمليات، وتشمل التطبيقات الرئيسية:

1.  إنتاج الصلب: التطبيق الأساسي، إذابة خردة الصلب لإنتاج الكربون والسبائك والفولاذ المقاوم للصدأ.

2.  تنقية السبائك الحديدية: إنتاج وتنقية سبائك رئيسية مختلفة تعتمد على الحديد.

3.  صهر المواد المتخصصة: معالجة مواد مثل خبث التيتانيوم العالي وخبث التدفق الاصطناعي للحام.

4.  إنتاج المواد الحرارية: إذابة المواد الخام لإنتاج مواد حرارية عالية الحرارة مثل الألومينا المنصهرة، والمغنيسيا، وأسمنت الألومينا والكالسيوم.

5.  إعادة تدوير المنتجات الثانوية المعدنية: استعادة المعادن القيمة من النفايات مثل نشارة طحن الفولاذ المقاوم للصدأ وقشور المطحنة.

 نحن شركة تصنيع أفران كهربائية محترفة. لمزيد من الاستفسارات، أو إذا كنت بحاجة إلى أفران القوس المغمور، أو أفران القوس الكهربائي، أو أفران تنقية المغرفة، أو معدات صهر أخرى، فيرجى عدم التردد في الاتصال بنا على  susan@aeaxa.com