کوره قوس الکتریکی

کوره قوس الکتریکی (EAF) از الکتریسیته برای ایجاد یک قوس الکتریکی با شدت بالا برای ذوب و پالایش فلزات، به ویژه فولاد، بهره می‌برد. این کوره قدرتمند از انرژی گرمایی زیاد تولیدی توسط قوس الکتریکی برای تبدیل ضایعات فلزی به فولاد مذاب بهره می‌برد. این قوس‌ها که بین الکترودها تولید می‌شوند، گرمای شدیدی تولید می‌کنند و در هنگام استفاده از الکترودهایی مانند کربن یا گرافیت به دمای 3500 درجه سانتی‌گراد می‌رسند. با توانایی ذوب و پالایش سریع و کارآمد فلز، این کوره به عنوان ستون اساسی تولید فولاد مدرن شناخته می‌شود.

قوس الکتریکی چیست؟

قوس الکتریکی جرقه ای پیوسته از جریان الکتریکی است که با اعمال ولتاژ بالا به شکاف هوا در مدار ایجاد می شود و باعث می شود هوا یونیزه شود و به عنوان رسانا عمل کند. یک ولتاژ اولیه بالا برای ایجاد یک قوس الکتریکی توسط یک ترانسفورماتور افزایش دهنده تامین می شود. یک کوره قوس الکتریکی AC از جریان متناوب برای تولید قوس با دمای بالا استفاده می کند. در مقابل، یک کوره قوس الکتریکی DC از جریان مستقیم برای تولید قوس های با دمای بالا استفاده می کند. پس ولتاژ بالا برای شروع، یک ولتاژ معمولی می تواند قوس را حفظ کند. 

نحوه کار EAF :

کوره قوس الکتریکی (EAF) از الکتریسیته برای ایجاد یک قوس الکتریکی با شدت بالا استفاده می‌کند، که بین دو الکترود ایجاد می‌شود و معمولاً از موادی مانند کربن یا گرافیت ساخته می‌شوند. با اعمال ولتاژ بالا، هوا بین الکترودها را یونیزه کرده و یک مسیر رسانا ایجاد می‌کند. این قوس الکتریکی گرمای بسیار زیادی تولید می‌کند و به دمای تا 3500 درجه سانتیگراد می‌رسد. این حرارت بالا، باعث ذوب و تصفیه ضایعات فلزی، مخصوصاً فولاد، در داخل کوره می‌شود. فلز مذاب سپس می‌تواند به شکل مختلفی فرآوری و برای مصارف صنعتی مختلف استفاده شود. کوره قوس الکتریکی یا EAF به طور گسترده در صنایع فولادسازی، بازیافت ضایعات فلزی و تولید محصولات فولادی با کیفیت بالا استفاده می‌شود. این روش امکانات باعث بهره وری از انرژی و انعطاف‌پذیری در تولید فولاد میشود.

جنس الکترود کوره :

انتخاب الکترودها برای کوره قوس الکتریکی به عوامل متعددی از جمله رسانایی، نامحلول بودن، استحکام مکانیکی و بی اثری بستگی دارد. به طور معمول، الکترودهای متشکل از کربن و گرافیت، با قطر 18 تا 27 سانتی متر، بهترین انتخاب هستند. الکترودهای کربن معمولا در کوره های کوچکتر برای تولید فروآلیاژها، آلومینیوم، فسفر و مواد مشابه استفاده می شوند.

انواع کوره قوس الکتریکی :

مستقیم :

در یک کوره قوس مستقیم، قوس الکتریکی مستقیماً بین الکترودها و باری که قرار است گرم شود تشکیل می‌شود. دو الکترود کربن یا گرافیت با بار در دو نقطه قوس ایجاد می کنند.این روش دماهای فوق العاده بالایی ایجاد می کند زیرا قوس در تماس مستقیم با بار است و گرمای اضافی از جریان جریان از طریق آن ایجاد می شود. کوره های قوس تک فاز از دو الکترود عمودی استفاده می کنند. در مقابل، کوره های قوس سه فاز، از سه الکترود در گوشه های یک مثلث و تشکیل سه قوس و یک نقطه ستاره ایجاد می شود. کوره های قوس مستقیم به دلیل توانایی آنها در توزیع یکنواخت بار از طریق نیروهای الکترومغناطیسی تولیدی توسط جریان ، به طور گسترده در تولید فولاد استفاده می شود.

غیرمستقیم :

در کوره قوس الکتریکی غیرمستقیم، قوس الکتریکی مستقیماً با ضایعات تماس نمی گیرد. قوس بین دو الکترود نزدیک بار تشکیل و گرما از طریق تشعشع حرارتی به شارژ منتقل می شود. الکترودها از طریق محفظه در هر انتها در امتداد محور افقی پخش می شوند. قوس با تماس کوتاه الکترودها و سپس بیرون کشیدن آنها آغاز می شود. کوره های قوس غیرمستقیم معمولاً در مقایسه با کوره های قوس مستقیم به دمای پایین تری دست می یابند زیرا قوس مستقیماً با شارژ تعامل ندارد. به دلیل عدم وجود همزن ، تکان های مکانیکی کوره برای اختلاط ضروری است. توان ورودی به کوره با تغییر طول قوس تنظیم میگردد و این کوره ها معمولاً برای ذوب فلزات غیر آهنی استفاده می شود.

مستغرق :

در یک کوره قوس مستغرق، الکترودها در شارژ غوطه ور می شوند. این نوع عمدتاً برای تولید فروآلیاژهایی مانند Fe-Mn، Si-Mn، Fe-Si، Mg-Si و غیره استفاده می شود. گرما تولید می شود به دلیل مقاومت بار در برابر جریان، گرما تولید می شود. توان کوره با تنظیم ولتاژ اعمال شده یا طول قوس کنترل می شود. کوره های قوس مستغرق در ساخت فروآلیاژهای مختلف حیاتی هستند و به عنوان یک جزء کلیدی در فرآیندهای تولید آنها عمل می کنند.

مزایای کوره قوس الکتریکی :

• بهره وری انرژی: این کوره ها نسبت به کوره های بلند سنتی انرژی کارآمدتری دارند، زیرا از برق مستقیماً برای گرمایش استفاده می کنند. همچنین تلفات انرژی مرتبط با تبدیل انرژی الکتریکی به گرما را کاهش می دهند.
• تطبیق پذیری: طیف وسیعی از مواد ضایعاتی از جمله فولاد، آهن و فلزات غیرآهنی را ذوب کنند و آنها را برای فرآیندهای بازیافت و آلیاژسازی آماده کنند.
• مزایای زیست محیطی: در مقایسه با فرآیندهای معمولی فولادسازی، انتشار گازهای گلخانه‌ای کمتری تولید می‌کند که به کاهش ردپای کربن و آلودگی هوا کمک می‌کند.
• ذوب سریعتر: توانایی رسیدن سریع به دمای بالا را دارند که در نتیجه زمان پردازش کوتاه تری نسبت به روش های دیگر دارد.
• کنترل دقیق: اپراتورها کنترل دقیقی بر فرآیند ذوب دارند که امکان کنترل کیفیت بهتر و تولید آلیاژهای خاص با خواص مطلوب را فراهم می کند.

معایب کوره قوس الکتریکی :

• هزینه بالاتر: مقدار قابل توجهی برق مصرف می کنند که در نتیجه هزینه های عملیاتی بالاتری را به همراه دارد، به خصوص زمانی که قیمت برق بالا باشد.
• وابستگی به الکتریسیته: کاملاً به یک منبع پایدار و کافی برق وابسته هستند. قطع یا نوسانات برق می تواند عملکرد را مختل کند و منجر به خرابی شود.
• ظرفیت محدود: معمولاً در مقایسه با کوره بلندهای سنتی ظرفیت کمتری دارند که می تواند توانایی آنها را برای پاسخگویی به تقاضای بالای فولاد در صنایع خاص محدود کند.
• کیفیت قراضه: کیفیت و ترکیب ضایعات فلزی مورد استفاده در این کوره ها متفاوت است و بر کیفیت و قوام فولاد تولیدی تأثیر گذار است.
• انتشار آلودگی های زیستی: در حالی که کوره های قوس الکتریکی انتشار گازهای گلخانه ای کمتری در مقایسه با کوره های بلند دارند، هنوز هم آلاینده هایی مانند گرد و غبار، ذرات معلق و اکسیدهای نیتروژن منتشر می کنند که می تواند برای کیفیت هوا و مقررات زیست محیطی نگران کننده باشد.

کاربرد کوره قوس الکتریکی :

• بازیافت فولاد و سایر فلزات
• تولید فروآلیاژهایی مانند Fe-Mn و Fe-Si.
• ذوب فلزات غیر آهنی.
• ریخته گری آهن هایی که به فلز مذاب نیاز دارند.
• به طور موثر قراضه را به محصولات فولادی با کیفیت بالا تبدیل می کند.
• انعطاف پذیری را در کنترل دما و آلیاژها ارائه می دهد.

در پایان استفاده از کوره قوس الکتریکی یکی از بروزترین روش های تولید فولاد است و در بالا با کاربرد، مزایا و معایب این کوره ها اشاره کردیم. امیدواریم که برای شما مفید بوده و این محتوا را به دوستانتان نیز پیشنهاد دهید. شبکه های اجتماعی ما را در صفحه تماس با ما مشاهده کنید.

منبع : testbook.com