December 28, 2025
فرن القوس الكهربائي (EAF)تُستخدم المواد الحرارية على نطاق واسع في صناعة الصلب لتصنيع الفولاذ عالي الجودة بتكلفة أقل مقارنة بالطرق التقليدية مثل أفران الأكسجين القاعدية. ومع ذلك، يمكن للحرارة الشديدة المتولدة أثناء عملية فرن القوس الكهربائي أن تلحق أضرارًا كبيرة بالمواد الحرارية التي تبطن جدران وسقف الفرن. يؤكد هذا الوضع على الحاجة الملحة لتطوير مواد حرارية جديدة ومحسنة قادرة على تحمل الظروف القاسية داخل بيئة فرن القوس الكهربائي.
تتمثل إحدى التحديات الأساسية في تطوير المواد الحرارية لفرن القوس الكهربائي في تحقيق التوازن بين مقاومة الصدمات الحرارية العالية، والتوصيل الحراري المنخفض، والاستقرار الكيميائي الجيد. يجب أن تكون المواد الحرارية قادرة على تحمل تقلبات درجة الحرارة السريعة التي تحدث أثناء عملية فرن القوس الكهربائي دون تشقق أو تقشر. يمكن أن يؤدي التشقق أو التقشر إلى فشل سابق لأوانه للبطانة الحرارية، مما يؤثر بدوره على التشغيل العادي لفرن القوس الكهربائي وجودة الفولاذ المنتج.
علاوة على ذلك، يجب أن تمتلك هذه المواد توصيلًا حراريًا منخفضًا لتقليل فقدان الحرارة وتقليل استهلاك الطاقة. في عملية فرن القوس الكهربائي التي تستهلك الكثير من الطاقة، يعد تقليل فقدان الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين كفاءة الطاقة وخفض تكاليف الإنتاج. أخيرًا، يجب أن تُظهر المواد الحرارية استقرارًا كيميائيًا لمنع التفاعلات مع الفولاذ المصهور أو المكونات الأخرى الموجودة في فرن القوس الكهربائي. لا يمكن للتفاعلات الكيميائية أن تؤدي إلى تدهور المواد الحرارية فحسب، بل يمكنها أيضًا تلويث الفولاذ المصهور، مما يؤثر على جودته.
لمواجهة هذه التحديات، قام الباحثون والمصنعون بتطوير مجموعة متنوعة من المواد الحرارية المصممة خصيصًا للاستخدام في أفران القوس الكهربائي. بعض الأنواع الأكثر انتشارًا من المواد الحرارية لفرن القوس الكهربائي هي كما يلي:
تتكون هذه المواد بشكل أساسي من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃). وهي مشهورة بنقطة انصهارها العالية، ومقاومتها الجيدة للصدمات الحرارية، واستقرارها الكيميائي. نظرًا لهذه الخصائص، يتم استخدامها بشكل شائع في أقسام الفرن والحوض في فرن القوس الكهربائي. تتيح لهم نقطة الانصهار العالية تحمل درجات الحرارة المرتفعة في هذه المناطق، بينما تضمن مقاومة الصدمات الحرارية الجيدة والاستقرار الكيميائي أدائها على المدى الطويل.
تتكون هذه المواد في المقام الأول من ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂)، وتتميز باستقرارها الكيميائي الممتاز والتوصيل الحراري المنخفض. غالبًا ما يتم استخدامها في أقسام صب الخبث وتكرير المغرفة في فرن القوس الكهربائي. يساعد التوصيل الحراري المنخفض في تقليل فقدان الحرارة أثناء عمليات صب الخبث وتكرير المغرفة، ويمنع الاستقرار الكيميائي التفاعلات مع الخبث والفولاذ المصهور.
تتكون هذه المواد بشكل أساسي من أكسيد المغنيسيوم (MgO)، وتُعرف بنقطة انصهارها العالية ومقاومتها الجيدة للصدمات الحرارية. يتم استخدامها بشكل شائع في فوهة الدخول المغمورة (SEN) والمناطق الأخرى من فرن القوس الكهربائي حيث تكون درجات الحرارة المرتفعة سائدة. تسمح لهم نقطة الانصهار العالية بالعمل بفعالية في مناطق درجات الحرارة المرتفعة، وتضمن مقاومة الصدمات الحرارية الجيدة متانتها في ظل التغيرات السريعة في درجة الحرارة.
تتكون هذه المواد في المقام الأول من الكربون. وهي معروفة بتوصيلها الحراري العالي واستقرارها الكيميائي الجيد. غالبًا ما يتم استخدامها في أجهزة تثبيت الأقطاب الكهربائية والمناطق الأخرى من فرن القوس الكهربائي حيث تكون نقل الحرارة ذات أهمية كبيرة. يسهل التوصيل الحراري العالي نقل الحرارة بكفاءة، ويمنع الاستقرار الكيميائي التفاعلات مع البيئة المحيطة.
بالإضافة إلى هذه المواد الحرارية التقليدية، يقوم الباحثون أيضًا بالتحقيق في مواد أحدث مثل كربيد السيليكون (SiC) والجرافيت والرغوات الخزفية لتطبيقها في أفران القوس الكهربائي. توفر هذه المواد مقاومة محسنة للصدمات الحرارية، وتوصيلًا حراريًا أقل، واستقرارًا كيميائيًا أفضل مقارنة بالمواد الحرارية التقليدية. على سبيل المثال، يتمتع كربيد السيليكون بمقاومة ممتازة للصدمات الحرارية وتوصيل حراري عالي، والذي يمكن تعديله وفقًا لمتطلبات محددة. يتمتع الجرافيت باستقرار كيميائي جيد وتوصيل حراري عالي، والرغوات الخزفية لها توصيل حراري منخفض وخصائص عزل حراري جيدة.
بشكل عام، لعب تطوير مواد حرارية جديدة ومحسنة لفرن القوس الكهربائي دورًا محوريًا في تسهيل التبني الواسع النطاق لأفران القوس الكهربائي في صناعة الصلب. سيكون البحث والابتكار المستمران في هذا المجال على قدر كبير من الأهمية لضمان بقاء أفران القوس الكهربائي نهجًا فعالًا من حيث التكلفة وصديقًا للبيئة لإنتاج الفولاذ عالي الجودة في المستقبل.
نحن شركة تصنيع أفران كهربائية محترفة. لمزيد من الاستفسارات، أو إذا كنت بحاجة إلى أفران القوس المغمورة، أو أفران القوس الكهربائي، أو أفران تكرير المغرفة، أو معدات صهر أخرى، فيرجى عدم التردد في الاتصال بنا على susan@aeaxa.com
