November 7, 2025
تشكيل وهيكل فرن القوس الكهربائي المتردد
فرن القوس الكهربائي هو وعاء معدني يستخدم الحرارة المكثفة الناتجة عن القوس الكهربائي لذوبان المعادن وتنقيتها. داخل الفرن ، يتم إنشاء قوس واحد أو أكثر مستدامة.من خلال تفريغ القوس، يتم تحويل الطاقة الكهربائية بكفاءة إلى الطاقة الحرارية المطلوبة لتسخين ومعالجة الشحنة.جنبا إلى جنب مع كثافة الطاقة العالية، الكفاءة الكهربائية الحرارية الممتازة، وسهولة نسبية في التحكم في الغلاف الجوي للأفران والعمليات، يجعل فرن القوس أداة صناعية متعددة الاستخدامات.وهي مناسبة بشكل خاص لذوبان المعادن الحارقة وإنتاج مواد خاصة عالية الجودة.
تصنيف أفران القوس الكهربائي
يتم تصنيف أفران القوس الصناعي بشكل أساسي إلى ثلاثة أنواع بناءً على كيفية تفاعل القوس مع الشحنة:
1فرن القوس المباشر: يتم ضرب القوس مباشرة بين الأقطاب الكهربائية والشحنة المعدنية ، وتسخينها عن طريق الاصطدام المباشر. تشمل هذه الفئة:
أفران القوس الثلاثية المرحلة للصلب
أفران القوس الكهربائي المتردد (التيار المستمر)
أفران القوس الكهربائية المستهلكة بالفراغ (VAR)
2فرن القوس غير المباشر: يتم تشكيل القوس بين اثنين من الأقطاب الكهربائية ، ويتم تسخين الشحنة بشكل غير مباشر عن طريق الإشعاع من القوس. تستخدم تاريخياً في سبائك النحاس ،تم استبدال هذه الأفران إلى حد كبير بسبب عيوب مثل الضوضاء العالية وجودة الذوبان غير المتسقة.
3فرن القوس الغارق (SAF): يتم دفن الأقطاب الكهربائية جزئيًا في عبء من الخام والكربون ، مع حدوث قوس داخل الحمل نفسه ، ويستخدم أساسًا لإنتاج السبائك الحديدية.
تركز هذه الوثيقة على تشكيل هيكل فرن القوس الكهربائي DC.
طبيعة القوس الكهربائي
القوس الكهربائي هو شكل من أشكال تفريغ الغازات، وتحديداً تفريغ ذاتي الاستمرارية (المثيرة ذاتياً). وتشمل خصائصه الرئيسية انخفاضًا منخفضًا نسبيًا في الجهد (عشرات الفولت) ،كثافة التيار عالية للغاية (مئات الأمبير لكل سنتيمتر مربع)، انبعاث الضوء المكثف، وتوليد الحرارة المركزة في درجات حرارة عالية جدا.
في فرن القوس، القوس هو في المقام الأول ظاهرة التوصيل في الغاز (بما في ذلك بخار المعدن) ، التي تبدأ عن طريق انبعاث إلكترونات حرارية من الكاثود الساخن (رأس الإلكترود).لكي يصبح الغاز موصلاً، يجب أن تخضع للتأين ، مما ينتج جزيئات مشحونة: أيونات مشحونة إيجابيا وإلكترونات مشحونة سلبيا (أو ، أقل شيوعًا ، أيونات سلبية).حيث يتم موازنة الرسوم الإيجابية والسلبية، تسمى بلازما. لذلك، القوس هو أساسا قوس بلازما.
آليات إيقان الغاز في القوس
يتم توليد التأين اللازم للحفاظ على البلازما القوس من خلال عدة آليات:
1تآيون الاصطدام (الآلية الأساسية): يتم تسريع الإلكترونات عالية الطاقة المنبعثة من الكاثود الساخن بواسطة المجال الكهربائي. عندما تصطدم هذه الإلكترونات مع جزيئات الغاز المحايدة ، يتم تسريعها.يمكنهم نقل طاقة كافية لتدمير الإلكترونات الأخرى، وخلق أيونات إيجابية وإلكترونات حرة إضافية.
2التأين الحراري: عند درجات الحرارة العالية للغاية داخل عمود القوس ، تمتلك جزيئات الغاز والذرات طاقة حركية كبيرة.التصادم بين هذه الجسيمات الطاقة يمكن أن يسبب مباشرة التأين.
3التأين الضوئي: يمكن للذرات امتصاص الفوتونات عالية الطاقة (الضوء من القوس نفسه) وتصبح مؤونة. بينما تكون موجودة ، فهذا عادةً ما يكون مسارًا ثانويًا للتأين.
4التأين الناجم عن الحقل: هي عملية تفاعل متسلسل. يتم تسريع الجسيمات المأونية في البداية (الالكترونات والأيونات) بواسطة الحقل الكهربائي ، واكتساب الطاقة الحركية.عندما تصطدم بعد ذلك مع الجسيمات المحايدة، تسبب المزيد من التأين، وخلق جسيمات جديدة مشحونة.مما يؤدي إلى المزيد من الاصطدامات و التأين تأثير "هطول الجليد" الذي يحافظ على البلازما.
تعتمد كفاءة هذه العملية على قوة المجال الكهربائي ومتوسط المسار الحر للجسيمات. يمنح المجال الأقوى طاقة أكبر.المسار الحر المتوسط الأطول (المفضل بسبب انخفاض كثافة الغاز / ظروف الفراغ وحجم الإلكترونات الصغير) يسمح للجسيمات بالتسارع إلى طاقات أعلى قبل التصادمالالكترونات، بسبب كتلتها الصغيرة وحجمها، تلعب الدور المهيمن في التأين الناجم عن المجال.
توازن التأين
من المهم أن نلاحظ أنه داخل القوس المستقر ، يوجد توازن ديناميكي.يتم توازن عملية التأين المستمرة (خلق جسيمات مشحونة) من خلال عملية إعادة التركيب المعارضة (حيث تتجمع الأيونات الإيجابية والإلكترونات لتشكيل جسيمات محايدة)يحافظ هذا التوازن على درجة ثابتة محددة من التأين داخل بلازما القوس في ظل ظروف تشغيل معينة.
نحن مصنعون محترفون من الفرن الكهربائي. لمزيد من الاستفسارات، أو إذا كنت بحاجة إلى فرن قوس غمر،لا تتردد في الاتصال بنا علىsusan@aeaxa
