۱۳ آذر ۱۳۹۸ ادمین ۲
به اشتراک‌ گذاری

کوره قوس الکتریکی و طرز تهیه مذاب فولاد برای تولید مقاطع فولادی

کوره قوس الکتریکی در گروه کوره‌های الکتریکی قرار می‌گیرد. امروزه این کوره متداول‌ترین نوع کوره برای ذوب فولاد در انواع مختلف است. دمای لازم برای ذوب فلز از تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی تامین می‌شود. این تبدیل انرژی به کمک قوس الکتریکی اتفاق می‌افتد. در ادامه این مقاله از وبلاگ آیرومارت با تاریخچه کوره قوس الکتریکی و انواع آن آشنا خواهید شد.

قوس الکتریکی چیست؟

در سال ۱۸۰۲ قوس الکتریکی توسط پتروف کشف گردید. پدیده قوس توسط دو زغال چوب که به دو سر باتری متصل شده بودند کشف شد. در حالتی که دو سر زغال در فاصله کمی از یک دیگر قرار می‌گیرند، نور خیره کننده‌ای بین آن‌ها ایجاد می‌شود که گرمای شدیدی ایجاد می‌کند. قوس الکتریکی در واقع ستونی از گازهای ملتهب شده توسط الکترون‌های جدا شده از کاتد است. به همین دلیل دمای قوس بسیار بالاست.

جوشکاری قوس الکتریکی و کوره‌های قوس الکتریکی را می‌توان مهم‌ترین کاربردهای این پدیده فیزیکی در صنعت دانست. در ویدئوی کوتاه زیر می‌توانید تصاویری از کوره قوس الکتریکی حین فعالیت و تولید قوس را مشاهده کنید:

کوره قوس الکتریکی چیست؟

به کوره‌هایی که برای تهیه ذوب فولادها به ویژه فولادهای ساده کربنی کاربرد دارد، کوره قوس الکتریکی گویند. در این کوره‌ها قوس ایجاد شده بین الکترودها و بار کوره، انرژی الکتریکی را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کند. این تبدیل انرژی دما را تا ۱۵۰۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش داده، و بدین ترتیب دمای لازم برای ذوب تامین می‌شود. در سال ۱۸۷۸، سرویلیام زیمنس اقدام به ساخت کوره قوس الکتریکی کرد. طراحی زیمنس بر پایه ذوب با استفاده از قوس ایجاد شده بین دو الکترود افقی بود.

کوره قوس با طراحی نزدیک به چیزی که امروزه در صنعت از آن استفاده می‌شود، برای اولین بار در سال ۱۸۹۰ توسط هرولت ساخته شد. اگرچه کوره قوس الکتریکی اولین بار توسط زیمنس عرضه شد، اما هرولت  اولین کوره قوس مستقیم را ساخت. در طراحی این کوره از برق سه فاز و سه الکترود استفاده شد. جریان الکتریکی با عبور از این الکترودها باعث ایجاد قوس بین خود الکترودها و بین الکترودها و شارژ کوره می‌شود. به این ترتیب حرارت لازم برای ذوب کردن مذاب تامین می‌شود.

انواع کوره‌های قوس الکتریکی از لحاظ مسیر جریان الکتریکی

کوره قوس الکتریکی را می‌توان بر اساس مسیر عبور جریان الکتریکی به دو نوع مستقیم و غیر مستقیم دسته بندی کرد. همان طور که در بالا اشاره شد، زیمنس کوره قوس غیر مستقیم و هرولت کوره قوس مستقیم را ارائه داد. در ادامه به شرح مختصری از این دو دسته کوره قوس الکتریکی خواهیم پرداخت.

کوره قوس غیر مستقیم

از این نوع کوره قوس برای ذوب فلزات غیر آهنی یا ذوب فلز چدن استفاده می‌شود. نحوه قرار گیری الکترودهای مثبت و منفی در این نوع کوره قوس  به صورت افقی است. در شکل زیر شماتیک این نوع کوره دیده می‌شود. امروزه از این نوع کوره کمتر در صنعت استفاده می‌شود.

کوره قوس الکتریکی

کوره قوس غیر مستقیم

کوره قوس مستقیم

امروزه این نوع کوره قوس الکتریکی کاربرد بسیار وسیعی در فولادسازی دارد. در طراحی این کوره دمای قوس تا ۴۰۰۰ درجه سانتیگراد هم نیز قابل دستیابی است. برای مشاهده تهیه مذاب فولاد در کوره قوس الکتریکی کلیک کنید.

این نوع کوره در انواع تک الکترود، دو الکترود و سه الکترود مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این بین، نوع سه الکترود بیشترین کاربرد را برای ذوب فولاد در تناژهای بالا دارد.  این الکترودها از جنس گرافیت هستند و می‌توان آن‌ها را مهم‌ترین قطعه یک کوره قوس الکتریکی دانست.

در شکل زیر شماتیکی از نوع سه الکترود این کوره نشان داده شده است:

کوره قوس الکتریکی

کوره قوس مستقیم

شارژ کوره قوس الکتریکی

برای تهیه مذاب با کیفیت در کوره قوس الکتریکی، انتخاب ماده اولیه با کیفیت و افزودنی‌های مناسب بسیار اهمیت دارد. اصلی‌ترین ماده‌ای که درون کوره ذوب ریخته می‌شود، قراضه است. قیمت و کیفیت قراضه مورد استفاده در تیین قیمت نهایی مذاب موثر است. قراضه به دو طریق تامین می شود:
۱) برگشتی‌های واحد ریخته‌ گری ۲) خریدن قراضه.
در مورد قراضه با کلیک روی لینک زیر میتوانید اطلاعات کامل تری کسب کنید:

آهن قراضه

علاوه بر قراضه موادی مثل فروآلیاژها، فروکربن‌ها، سرباره زا‌ها و روان سازها برای اهداف مختلف به کوره اضافه می شوند.

  • فروآلیاژ: آلیاژهای مختلف آهنی هستند که برای دست یابی به ترکیب شیمیایی مشخص در فولادها به مذاب اضافه می‌شوند.
  • فروکربن: اکسیژن زدای قوی‌ای است که طی چندین مرحله به مذاب اضافه می‌شود. فروکربن‌ها در کوره ذوب مستقیم کاربرد دارند.
  • روان ساز: دسته‌ای از مواد هستند که سیالیت سرباره را افزایش می‌دهند. از فوراسپار برای سرباره‌های بازی و از آهک برای سرباره‌های اسیدی استفاده می‌شود.

اهمیت نوع سرباره در طراحی کوره قوس

ترکیبات سرباره‌ی مذاب ممکن است قلیایی یا اسیدی باشند. در بدنه‌ی داخلی کوره برای ایجاد طول عمر بیشتر از یک لایه مواد نسوز استفاده می‌شود. نوع مواد نسوز مورد استفاده در بدنه‌ی کوره باید متناسب با ترکیب سرباره مذاب باشد.

در صورتی که ترکیبات سرباره ایجاد شده قلیایی باشد، مواد نسوز هم باید قلیایی استفاده شوند و در صورت اسیدی بودن سرباره باید از مواد نسوز اسیدی استفاده کرد.

در صورت مغایرت نوع ترکیب نسوز و سرباره، خوردگی شدیدی در لایه نسوز کوره اتفاق می‌افتد. این موضوع استهلاک و هزینه‌های مربوط به تولید را افزایش می‌دهد.

تقریبا اکثر فولادها در شرایط قلیایی تولید می‌شوند، ایجاد یک سرباره قلیایی باعث بهبود گوگرد زدایی و فسفر زدایی از مذاب می‌شود.

تولید مذاب در کوره قوس الکتریکی

الکترودهای گرافیتی کوره قابل حرکت هستند و برای شارژ کوره از محفظه خارج می‌شوند. شارژ کوره قوس الکتریکی، قراضه، آهن اسفنجی و یا ترکیبی از این دو شارژ است. افزودنی‌هایی مثل آهک، کک و فلدسپار هم به شارژ کوره اضافه می‌شود.

آهک به تشکیل سرباره کمک می‌کند. کک کربن مورد نیاز فرآیند را فراهم می‌کند. فلدسپار هم برای کمک به جریان سرباره و ایجاد سیالیت بهتر آن به کوره اضافه می‌شود.

درب کوره بسته و الکترودها مجددا در حالت پایین قرار می‌گیرند. با اعمال جریان و تشکیل قوس الکتریکی مذاب فراهم می‌شود. جهت سرعت بخشیدن به انجام واکنش‌ها پس از تشکیل ذوب، گاز اکسیژن به کمک نازل‌هایی به داخل کوره دمیده می‌شود.

تصفیه مذاب به کمک واکنش‌هایی که بین سرباره و مذاب رخ می‌دهد، انجام می‌شود و عناصری مثل گوگرد، فسفر، سیلیسیم و منگنز از مذاب خارج و وارد سرباره می‌شوند.

برای ایجاد ترکیب دقیق آلیاژ مورد نظر، عناصر آلیاژی به شکل فروآلیاژ به مذاب اضافه می‌شوند. بعد از ایجاد ترکیب شیمیایی مورد نظر و آنالیز آن، مذاب از سرباره جدا و به پاتیل منتقل می‌شود تا به واحد ریخته گری ارسال شود.

در واحد ریخته گری مقاطع میانی مثل اسلب، بیلت و بلوم تولید می‌شوند. در مراحل بعدی تولید، مقطعی مثل میلگرد، ورق، نبشی، ناودانی، سپری، تیرآهن، هاش و پروفیل از این مقاطع تولید می‌شوند.

۱۳ آذر ۱۳۹۸ ادمین ۲
به اشتراک‌ گذاری
چند مطلب مرتبط:
نظرات کاربران