تشغيل أفران القوس الكهربائي
تشغيل أفران القوس الكهربائي في هذه الأفران تتولد الحرارة بقوس يوضع بين الفلز المراد تسخينه و بين قطب او أكثر معلقة فوق الفلز . ففي فرن القوس المباشر مثل فرن هيرولت يوصل القوس بين الفلز و القطب . أما في فرن القوس غير المباشر مثل فرن ستاسانو فإن القوس يوضع بين قطبين و من ثم تشع الحرارة إلى الفلز وعبر موقع الشهد سنتعرف على كل المعلومات التي تخص ذلك.
شاهد ايضا: معرفة فاتورة الكهرباء السعودية 1444-2022
كيف تشغيل أفران القوس الكهربائي
فرن القوس الكهربائي (EAF) هو نوع من الأفران المستخدمة في صناعة الصلب حيث يتم استخدام القوس الكهربائي لتسخين مادة الشحن. يمكن أن تكون مادة الشحن إما خردة من الصلب أو حديد مختزل مباشر (DRI). تُعرف عملية صهر المواد المشحونة بالصهر. تم استخدام عملية فرن القوس الكهربائي لسنوات عديدة واكتسبت شعبية متزايدة في السنوات الأخيرة نظرًا لكفاءتها في استخدام الطاقة وفعالية التكلفة.
عملية فرن القوس الكهربائي
تبدأ عملية فرن القوس الكهربائي بتحضير المواد المشحونة. يتضمن ذلك فرز وتقطيع وتنظيف خردة الفولاذ أو DRI لإزالة أي شوائب أو ملوثات قد تؤثر على جودة المنتج النهائي. بمجرد الانتهاء من ذلك ، يتم تحميل مادة الشحن في الفرن وتسخينها بواسطة قوس كهربائي. يتم إنشاء قوس كهربائي عندما يوضع قطبان بالقرب من بعضهما البعض ويتم تمرير تيار كهربائي بينهما. ينتج عن هذا بلازما درجة حرارة عالية يمكن أن تصل إلى درجات حرارة تصل إلى 3000 درجة مئوية (5400 درجة فهرنهايت).
بمجرد تسخين المادة المشحونة إلى نقطة الانصهار ، تبدأ في الذوبان وتشكل بركة منصهرة في قاع الفرن. يمكن بعد ذلك استغلال هذا البركة المنصهرة في مغارف لمزيد من المعالجة أو الصب في قوالب للتصلب. خلال هذه العملية ، يمكن إضافة عناصر صطناعة السبائك الإضافية مثل المنغنيز والكروم والنيكل والموليبدينوم والفاناديوم وما إلى ذلك ، لتحقيق الخصائص المرغوبة في المنتج النهائي.
تنتج عملية فرن القوس الكهربائي أيضًا كمية كبيرة من الخبث أثناء التشغيل والتي يجب إزالتها من وقت لآخر من أجل الحفاظ على التشغيل الفعال للفرن. يمكن إزالة الخبث يدويًا أو باستخدام أنظمة آلية لإزالة الخبث مثل مسدسات الخبث أو أواني الخبث. تساعد إزالة الخبث في الحفاظ على كفاءة نقل الحرارة من الأقطاب الكهربائية إلى مادة الشحن بالإضافة إلى منع تلوث المنتج النهائي بالشوائب من تراكم الخبث على الأقطاب الكهربائية أو جدران حجرة الفرن.
إزالة الخبث
بالإضافة إلى إزالة الخبث ، يجب أيضًا إجراء أنشطة صيانة أخرى على فرن القوس الكهربائي من وقت لآخر لضمان الأداء الأمثل والسلامة أثناء التشغيل. وتشمل هذه الأنشطة الفحص الدوري وتنظيف الأقطاب الكهربائية وجدران غرفة الفرن ؛ استبدال الأجزاء البالية تعديل موضع القطب. التحقق من التأريض المناسب ؛ التحقق من العزل المناسب ؛ التحقق من تدفق الغاز المناسب ؛ التحقق من تدفق مياه التبريد المناسب ؛ إلخ ، كل هذا يتوقف على نوع وحجم فرن القوس الكهربائي الذي يتم تشغيله.
أخيرًا ، من المهم أن يتم تدريب المشغلين بشكل صحيح على إجراءات التشغيل الآمنة قبل تشغيل فرن القوس الكهربائي نظرًا لوجود العديد من المخاطر المحتملة المرتبطة بهذا النوع من المعدات بما في ذلك مخاطر الصدمات الكهربائية بسبب الكهرباء عالية الجهد المستخدمة في التشغيل ؛ مخاطر الحريق بسبب ارتفاع درجات الحرارة التي تم الوصول إليها أثناء التشغيل ؛ مخاطر الانفجار بسبب وجود غازات قابلة للاحتراق مثل الهيدروجين المنتج أثناء التشغيل ؛ إلخ ، كل هذا يتوقف على نوع وحجم فرن القوس الكهربائي الذي يتم تشغيله.
استخدام أفران القوس الكهربائي
في الختام ، تُستخدم أفران القوس الكهربائي على نطاق واسع اليوم نظرًا لكفاءتها في استخدام الطاقة وفعالية التكلفة عند مقارنتها بأنواع أخرى من الأفران المستخدمة في صناعة الصلب مثل أفران الحث أو أفران القباب. ومع ذلك ، فمن المهم أن يتم تدريب المشغلين بشكل صحيح على إجراءات التشغيل الآمنة قبل تشغيل فرن القوس الكهربائي بسبب المخاطر المحتملة المرتبطة بهذا النوع من المعدات بما في ذلك مخاطر الصدمات الكهربائية بسبب الكهرباء عالية الجهد المستخدمة في التشغيل ؛ مخاطر الحريق بسبب ارتفاع درجات الحرارة التي تم الوصول إليها أثناء التشغيل ؛ مخاطر الانفجار بسبب وجود غازات قابلة للاشتعال مثل الهيدروجين المنتج أثناء التشغيل ؛ إلخ ، كل هذا يتوقف على حجم النوع EAF الجاري تشغيله
متطلبات التصميم
يجب أن يأخذ تصميم فرن القوس الكهربائي في الاعتبار عدة عوامل من أجل ضمان الأداء والكفاءة الأمثل. وتشمل هذه حجم وشكل الفرن ، ونوع الأقطاب الكهربائية المستخدمة ، ونظام الإمداد بالطاقة ، ونظام التبريد.
الحجم والشكل:
يتم تحديد حجم وشكل فرن القوس الكهربائي من خلال الاستخدام المقصود. على سبيل المثال ، قد تكون هناك حاجة إلى فرن كهربائي كبير لصهر كميات كبيرة من خردة الصلب أو لإنتاج كميات كبيرة من منتجات الصلب. من ناحية أخرى ، قد يكون فرن القوس الكهربائي الأصغر مناسبًا لإذابة كميات أصغر من الخردة أو إنتاج كميات أصغر من المنتجات. يؤثر شكل فرن القوس الكهربائي أيضًا على أدائه ؛ على سبيل المثال ، سيكون للفرن الأسطواني توزيع حرارة أفضل من الفرن المستطيل.
الأقطاب الكهربائية:
يؤثر نوع الأقطاب الكهربائية المستخدمة في فرن القوس الكهربائي على أدائها وتكلفتها. تُستخدم الأقطاب الكهربائية الكربونية عادةً في عمليات صغيرة الحجم نظرًا لتكلفتها المنخفضة ؛ ومع ذلك ، فإن لها فترات حياة محدودة بسبب ميلها للتآكل بسرعة عند تعرضها لدرجات حرارة عالية. من ناحية أخرى ، تعتبر أقطاب الجرافيت أكثر تكلفة ولكن لها فترات حياة أطول ويمكنها تحمل درجات حرارة أعلى دون أن تتآكل بسرعة.
نظام إمداد الطاقة:
يجب تصميم نظام إمداد الطاقة بحيث يمكنه توفير كهرباء كافية لتشغيل الفرن بدرجة الحرارة المطلوبة دون زيادة التحميل أو التحميل الزائد عليه. يتطلب ذلك دراسة متأنية عند اختيار مكونات مثل المحولات والمعدلات التي ستوفر طاقة كافية مع القدرة أيضًا على التعامل مع أي تقلبات في الجهد أو التيار التي قد تحدث أثناء التشغيل.
نظام التبريد:
يعد نظام التبريد الفعال ضروريًا لضمان عمل فرن القوس الكهربائي بأمان وكفاءة من خلال منع ارتفاع درجة الحرارة أو التلف الناتج عن الصدمة الحرارية الناتجة عن التغيرات السريعة في درجات الحرارة. يتكون نظام التبريد عادةً من ألواح مبردة بالماء على جانبي جدران الفرن والتي تساعد على تبديد الحرارة المتولدة أثناء التشغيل ؛ يجب تصميم هذه الألواح بمساحة سطح كافية حتى تتمكن من تبريد جدران الفرن بشكل فعال دون زيادة التحميل عليها.
شاهد ايضا: كيفية إدارة وصيانة ومراقبة واختبار نظام معين داخل أي شركة إلكترونية
ختاما عبر موقع الشهد نكون قد تعرفنا على تشغيل أفران القوس الكهربائي وعرفنا انه هو نوع من الأفران المستخدمة في صناعة الصلب حيث يتم استخدام القوس الكهربائي لتسخين مادة الشحن.
