فرن السيليكون الصناعي: طرق إصلاح فتحة الطوب الكربوني

فرن السيليكون الصناعي: طرق إصلاح فتحة الطوب الكربوني

الفرن السيليكون الصناعيهو نوع من أفران القوس المغمورة المستخدمة خصيصًا لإنتاج السيليكون المنصهر. داخل الفرن، تعتبر منطقة فتحة الحنفية (أو "عين الفرن") هي الحلقة الأضعف، حيث تعاني من أسرع الأضرار بسبب التآكل الشديد الناجم عن الخبث ذو درجة الحرارة العالية والسيليكون المنصهر. عادة ما يكون هذا القسم الحرج مبطنًا بالطوب الكربوني.

1. آليات الضرر للطوب الكربوني Taphole

ينتج الضرر الذي يلحق بالطوب الكربوني الموجود في فتحة الصنبور في المقام الأول عن عاملين: قابلية الكربون المتأصلة للأكسدة، والتآكل الميكانيكي الناتج عن السوائل ذات درجة الحرارة العالية.

1.1 أكسدة الطوب الكربوني

في حين أن الطوب الكربوني يوفر مزايا كبيرة لهذا التطبيق، إلا أنه يمتلك عيبًا خطيرًا: القابلية للأكسدة. تتعرض منطقة فتحة الحنفية للهواء بشكل دائم، مما يؤدي إلى تسريع معدل أكسدة طوب الكربون.

1.2 التآكل الميكانيكي

يحدث التآكل الميكانيكي من عدة مصادر:

عملية تدفق السيليكون المنصهر أثناء النقر، مما يؤدي إلى توسيع فتحة الحنفية تدريجيًا.

عمليات التنظيف الميكانيكية العنيفة عندما يتسبب الخبث عالي اللزوجة في ضعف التدفق أو صعوبة فتح الحنفية.

التشظي الحراري الناتج عن التقلبات السريعة في درجات الحرارة بين مرحلة التنصت الساخن ومرحلة التوصيل/التبريد اللاحقة، وذلك بسبب دورة التشغيل المتقطعة للفرن.

التوزيع غير المتوازن للتيار داخل فرن القوس المغمور، مما قد يؤدي إلى إنشاء نقاط ساخنة محلية وتسريع تآكل فتحات الحنفية.

2. طرق إصلاح الثقب

يؤدي التعرض المطول لغازات الفرن والسيليكون المنصهر والخبث إلى تآكل فتحة الحنفية وتحويلها إلى شكل بيضاوي. بمجرد توسيعها، يصبح من الصعب توصيلها، مما يؤدي إلى حدوث تسربات و"نفود"، مما يستلزم الإصلاح أو الاستبدال.

2.1 طريقة الإصلاح التقليدية

يتضمن النهج التقليدي قيام الفنيين بإصلاح الفتحة التالفة يدويًا. تتضمن العملية:

إزالة رواسب السيليكون والخبث من المنطقة.

ملء فتحة الحنفية التالفة من الداخل والخارج بمعجون القطب الكهربائي.

تشكيل طبقة خارجية واقية باستخدام مادة حرارية قابلة للصب.

في عملية نموذجية مع دوران خمس فتحات، يتطلب كل منها إصلاحًا بعد 5-7 أيام من الاستخدام. تؤثر هذه الصيانة المتكررة سلبًا على المؤشرات الفنية والاقتصادية الرئيسية، والتي تتميز بكثافة العمالة العالية، وظروف العمل السيئة، ووقت التوقف الطويل، والتكلفة العالية، وانخفاض الكفاءة الإجمالية.

2.2 تقنية إصلاح Taphole المتقدمة

ولمعالجة أوجه القصور في الطريقة التقليدية، تم تطوير تقنية إصلاح جديدة. الإجراء المحدد هو كما يلي:

① الإزالة الدقيقة: استخدم جهاز حفر متخصص لحفر الطوب الكربوني التالف. يتم تحديد عمق وقطر التجويف حسب مدى الضرر.

② الحشوة المركبة: املأ التجويف الذي تم إنشاؤه حديثًا بمادة مركبة مصنوعة من معجون القطب الكهربائي وكربيد السيليكون والزفت. يتم اختيار هذا الحشو بسبب سيولته الممتازة وخصائص الترابط عند تسخينه، مما يسمح له بالتلبيد في هيكل متجانس باستخدام الطوب الكربوني الأصلي. يضيف مكون كربيد السيليكون مقاومة الأكسدة والتآكل، مما يطيل عمر الخدمة.

③ إدخال غلاف الجرافيت: أدخل غلاف كربون الجرافيت في التجويف المملوء. يوفر غلاف الجرافيت مقاومة فائقة للتآكل الميكانيكي، ومقاومة الأكسدة، وحماية من التآكل لهيكل فتحة الحنفية.

④ سد الفجوة: استخدم معجون القطب الكهربائي ومعجون الفجوات الدقيقة لسد أي فجوات متبقية بين الحشو وغطاء الجرافيت، مما يضمن دمج الطوب الكربوني والغطاء معًا أثناء فحم الكوك.

⑤ إصلاح المجرى: قم بإصلاح المجرى باستخدام مادة صب عالية الألومينا ثم قم بتطبيق طبقة واقية من معجون القطب الكهربائي.

بعد هذا الإصلاح، يلزم التحكم في الخبز قبل إعادة فتحة الصنبور إلى الخدمة. وقد اكتسبت هذه التكنولوجيا المتقدمة اعتماداً واسع النطاق داخل الصناعة في الصين. تثبت التطبيقات الميدانية أنه يعمل على إطالة عمر فتحة الحنفية بشكل فعال، ويقلل من تكرار عمليات الاستبدال، ويقلل من تكاليف الإصلاح، ويحسن الإنتاج الإجمالي والأداء الاقتصادي لأفران السيليكون الصناعية.

نحن شركة متخصصة في تصنيع الأفران الكهربائية. لمزيد من الاستفسارات، أو إذا كنت بحاجة إلى أفران القوس المغمور، أو أفران القوس الكهربائي، أو أفران التكرير، أو غيرها من معدات الصهر، فلا تتردد في الاتصال بنا علىsusan@aeaxa.com