فرن القوس الكهربائي

يعني فرن القوس الكهربائي مساحة مغلقة حارة للغاية، حيث يتم إنتاج الحرارة بواسطة قوس كهربائي لصهر بعض المعادن مثل الصلب المعدني دون تغيير الخصائص الكهروكيميائية للمعدن.

في هذا السياق، يتم إنتاج القوس الكهربائي بين الأقطاب. يتم استخدام هذا القوس الكهربائي لصهر المعدن. تستخدم أفران القوس لإنتاج قضبان وقضبان الصلب الصغيرة. يتكون الفرن الكهربائي على شكل وعاء عمودي من الطوب النار. هناك نوعان رئيسيان من الأفران الكهربائية. هما الأفران الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد (AC) والأفران الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر (DC).

فرن القوس الكهربائي ذو التيار المستمر

يعتبر فرن القوس الكهربائي ذو التيار المستمر أكثر حداثة وتقدماً مقارنة بفرن القوس الكهربائي ذو التيار المتردد. في فرن القوس الكهربائي ذو التيار المستمر، يتدفق التيار من الكاثود إلى الأنود. يحتوي هذا الفرن على كهرباء رسغية واحدة فقط والكهرباء الأخرى مثبتة في قاع الفرن. هناك طرق مختلفة لتثبيت الأنود في قاع الفرن ذو التيار المستمر.

يتكون الترتيب الأول من أنود معدني واحد مثبت في القاع. يتم تبريده بالماء لأنه يسخن بسرعة. في الترتيب التالي، يكون الأنود عبارة عن سطح موصل مع بطانة C-MgO. يتم توصيل التيار إلى لوحة النحاس المثبتة في الجزء السفلي. هنا، يتم تبريد الأنود بواسطة الهواء. في الترتيب الثالث، تعمل قضبان معدنية كأنود. يتم دفنها في كتلة MgO. في الترتيب الرابع، تكون الأنود عبارة عن أوراق رقيقة. يتم دفن هذه الأوراق في كتلة MgO.

مزايا فرن القوس الكهربائي ذو التيار المستمر

• انخفاض استهلاك الكهرباء بنسبة 50٪.

• الصهر تقريباً موحد.

• انخفاض استهلاك الطاقة (5 إلى 10٪).

• انخفاض التشويش بنسبة 50٪.

• انخفاض استهلاك المواد العازلة.

• يمكن تمديد عمر السطح.

فرن القوس الكهربائي ذو التيار المتردد

في فرن القوس الكهربائي ذو التيار المتردد، يتدفق التيار بين الأقطاب عبر الشحنات في المعدن. في هذا الفرن، تستخدم ثلاثة أقطاب رسغية ككاثود. يعتبر المعدن نفسه كأنود. مقارنة بفرن القوس الكهربائي ذو التيار المستمر، فإن هذا النوع أقل تكلفة. يستخدم هذا الفرن بشكل شائع في الأفران الصغيرة.

بناء فرن القوس الكهربائي

كما ذُكر أعلاه، الفرن الكهربائي هو وعاء كبير مبطَّن بالطوب النار. يتم توضيح ذلك في الشكل 2.

تشمل الأجزاء الرئيسية للفرن الكهربائي السقف، السطح (الجزء السفلي من الفرن، حيث يتم جمع المعدن المنصهر)، الأقطاب، والجدران الجانبية. يتكون السقف من ثلاثة ثقوب يتم من خلالها إدخال الأقطاب. يتم صنع السقف من الطوب الألومينا والمغنيسيت-الكروميت. يتضمن السطح المعدن والزجاج. يتم استخدام آلية الانقلاب لسكب المعدن المنصهر إلى الحاضنة عن طريق تحويل الفرن. يتم دمج آلية سحب السقف لاستخراج الأقطاب وإعادة تعبئة الفرن (إضافة المعدن القديم). يتم توفير آلية لاستخراج الأبخرة حول الفرن مراعاةً لصحة المشغلين. في الفرن الكهربائي ذو التيار المتردد، توجد ثلاثة أقطاب. تكون هذه الأقطاب مستدقة القسم. يتم استخدام الرسغ بسبب قابليته العالية للتوصيل الكهربائي. يمكن أيضاً استخدام الأقطاب الكربونية. تساعد نظام وضع الأقطاب على رفع وخفض الأقطاب تلقائيًا. تتعرض الأقطاب للأكسدة بشدة عندما يكون كثافة التيار عالية.

المحول: –
يوفر المحول التيار الكهربائي للأقطاب. يقع بالقرب من الفرن. يتم حمايته بشكل جيد. قد يصل تصنيف الفرن الكهربائي الكبير إلى 60 ميجا فولت أمبير.

مبادئ عمل فرن القوس الكهربائي

يشمل تشغيل الفرن الكهربائي تحميل القطب، فترة الذوبان (ذوبان المعدن) والتنقية. يتم تسخين الفضلات الثقيلة والخفيفة في السلة الكبيرة باستخدام الغازات المنبعثة. لتسريع تكوين الزجاج، يتم إضافة الجير المحروق والسبار إليها. يتم تحميل الفرن عن طريق تحويل سقف الفرن. وفقًا للحاجة، يتم أيضًا تحميل المعدن الساخن.
بعد ذلك يأتي فترة الذوبان. يتم تحريك الأقطاب نحو الفضلات في هذه الفترة. ثم يتم إنتاج القوس بين القطب والمعدن. بناءً على اعتبارات الحماية، يتم اختيار جهد منخفض لهذا. بعد حماية القوس بواسطة الأقطاب، يتم زيادة الجهد لتسريع عملية الذوبان. في هذه العملية، يتم أكسدة الكربون والسيليسيوم والمنغنيز. يحتاج الجهد المنخفض لإنتاج قوس كبير. كما أن فقد الحرارة أقل في هذه العملية. يمكن تسريع عملية الذوبان عن طريق غمس الأقطاب بشكل عميق.
تبدأ عملية التنقية أثناء الذوبان. لا يحتاج إزالة الكبريت لممارسة الزجاجة الواحدة. يتم فقط إزالة الفوسفور في هذه الحالة. ولكن في ممارسة الزجاجتين، يجب إزالة كل من الكبريت والفوسفور. بعد إزالة الأكسدة؛ في ممارسة الزجاجتين، يتم إزالة الزجاجة الأكسدية. ثم، يتم إزالة الأكسدة باستخدام الألمنيوم أو الحديد المنغنيزي أو الحديد السيليكي. عندما يتم الوصول إلى الكيمياء المناسبة والحرارة المطلوبة، يتم إزالة الأكسدة. ثم، يكون المعدن المنصهر جاهزًا للسكب.
يمكن استخدام لوحات الضغط الأنبوبية أو رذاذ الحلقة المجوفة لتبريد الفرن.

بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لحذفه.