विद्युत चाप फर्नेस एक अत्यंत गर्म बंद स्थान हो, जहाँ विद्युत चाप के माध्यम से ताप उत्पन्न होता है, जो कुछ धातुओं जैसे खराब इस्पात को पिघलाने के लिए प्रयोग किया जाता है, बिना धातु की विद्युत-रासायनिक गुणों को बदले।
यहाँ, विद्युत चाप इलेक्ट्रोडों के बीच उत्पन्न होता है। यह विद्युत चाप धातु को पिघलाने के लिए प्रयोग किया जाता है। चाप फर्नेस का उपयोग मिनी इस्पात संरचनात्मक बार और इस्पात की छड़ियों के उत्पादन में किया जाता है। विद्युत फर्नेस एक ऊर्ध्वाधर आग की ईंट के बर्तन के रूप में होता है। मुख्य रूप से दो प्रकार के विद्युत फर्नेस होते हैं। वे विकल्पी धारा (AC) और सीधी धारा (DC) संचालित विद्युत फर्नेस हैं।
DC चाप फर्नेस AC चाप फर्नेस की तुलना में हालिया और उन्नत फर्नेस है। DC चाप फर्नेस में, धारा कैथोड से एनोड तक बहती है। इस फर्नेस में केवल एक ग्राफाइट इलेक्ट्रोड होता है और दूसरा इलेक्ट्रोड फर्नेस के तल पर एम्बेडेड होता है। DC फर्नेस के तल पर एनोड को ठीक करने के लिए विभिन्न विधियाँ हैं।
पहली व्यवस्था में तल पर एकल धातु एनोड रखा जाता है। यह पानी से शीतल होता है क्योंकि यह तेजी से गर्म हो जाता है। अगले में, एनोड C-MgO लाइनिंग द्वारा चालक हर्थ होता है। धारा तल पर स्थित Cu प्लेट को दी जाती है। यहाँ, एनोड का शीतलन हवा द्वारा किया जाता है। तीसरी व्यवस्था में, धातु की छड़ियाँ एनोड का काम करती हैं। ये MgO मास में एम्बेडेड होती हैं। चौथी व्यवस्था में, एनोड तनु पत्र होते हैं। पत्र MgO मास में एम्बेडेड होते हैं।
इलेक्ट्रोड की खपत में 50% की कमी।
पिघलाना लगभग समान होता है।
शक्ति की खपत में (5 से 10%) की कमी।
फ्लिकर में 50% की कमी।
रेफ्रेक्टरी की खपत में कमी।
हर्थ की जीवन अवधि बढ़ाई जा सकती है।
AC विद्युत फर्नेस में, धारा इलेक्ट्रोडों के माध्यम से धातु के चार्ज के माध्यम से बहती है। इस फर्नेस में तीन ग्राफाइट इलेक्ट्रोड कैथोड के रूप में प्रयोग किए जाते हैं। खराब इस्पात खुद एनोड का काम करता है। DC चाप फर्नेस की तुलना में, यह लागत प्रभावी है। यह फर्नेस छोटे फर्नेस में सबसे अधिक प्रयोग किया जाता है।
जैसा कि ऊपर उल्लिखित है, विद्युत फर्नेस एक बड़ा आग की ईंट से लाइन किया गया ऊर्ध्वाधर बर्तन है। यह चित्र 2 में दिखाया गया है।
विद्युत फर्नेस के मुख्य भाग हैं छत, हर्थ (फर्नेस का निचला भाग, जहाँ से पिघला धातु एकत्रित की जाती है), इलेक्ट्रोड, और दीवारें। छत में तीन छेद होते हैं जिनके माध्यम से इलेक्ट्रोड डाले जाते हैं। छत अल्यूमिना और मैग्नेसाइट-क्रोमाइट ईंट से बनी होती है। हर्थ में धातु और स्लैग शामिल होते हैं। टिल्टिंग मेकेनिज्म का उपयोग फर्नेस को आगे की ओर झुकाकर पिघले धातु को क्रेडल में ढालने के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रोड निकालने और फर्नेस को चार्ज करने (टॉपिंग अप स्क्रैप मेटल) के लिए छत रिट्रैक्शन मेकेनिज्म शामिल किया जाता है। ऑपरेटरों के स्वास्थ्य को ध्यान में रखते हुए फर्नेस के आसपास धूम्र निकासी की प्रविधि भी दी जाती है। AC विद्युत फर्नेस में तीन ग्राफाइट इलेक्ट्रोड प्रयोग किए जाते हैं। ये वर्गाकार अनुभाग में होते हैं। ग्राफाइट इलेक्ट्रोड उच्च विद्युत चालकता के कारण प्रयोग किया जाता है। कार्बन इलेक्ट्रोड भी प्रयोग किए जाते हैं। इलेक्ट्रोड स्थापना प्रणाली इलेक्ट्रोड को स्वचालित रूप से ऊपर और नीचे घटाने और बढ़ाने में मदद करती है। जब धारा घनत्व उच्च होता है, तो इलेक्ट्रोड अत्यधिक ऑक्सीकृत हो जाते हैं।
ट्रांसफॉर्मर: –
ट्रांसफॉर्मर इलेक्ट्रोड को विद्युत सप्लाई प्रदान करता है। यह फर्नेस के निकट स्थित होता है। यह अच्छी तरह से सुरक्षित होता है। बड़े विद्युत चाप फर्नेस की रेटिंग 60MVA तक हो सकती है।
विद्युत फर्नेस का कार्य इलेक्ट्रोड चार्जिंग, पिघलाने की अवधि (धातु को पिघलाना) और शोधन शामिल है। बड़े बास्केट में भारी और हल्के स्क्रैप को निकासी गैस की मदद से पूर्व गर्म किया जाता है। स्लैग निर्माण को तेज करने के लिए, जला हुआ चूना और स्पार इसमें जोड़ा जाता है। फर्नेस को चार्ज करने के लिए फर्नेस की छत को झुकाकर किया जाता है। जरूरत के अनुसार, गर्म धातु को भी चार्ज किया जाता है।
अगला हिस्सा पिघलाने की अवधि है। इस अवधि में, इलेक्ट्रोड द्वारा स्क्रैप पर नीचे ले जाया जाता है। फिर इलेक्ट्रोड और धातु के बीच चाप उत्पन्न होता है। सुरक्षा के पहलू को ध्यान में रखते हुए, इसके लिए कम वोल्टेज चुना जाता है। जब चाप इलेक्ट्रोडों द्वारा आच्छादित हो जाता है, तो वोल्टेज बढ़ाकर पिघलाने की प्रक्रिया को तेज किया जाता है। इस प्रक्रिया में, कार्बन, सिलिकन, और मैंगनीज ऑक्सीकृत हो जाते हैं। बड़े चाप के लिए कम धारा की आवश्यकता होती है। इसमें ताप नुकसान भी कम होता है। इलेक्ट्रोडों के गहरे बाथिंग से पिघलाने की प्रक्रिया तेज हो सकती है।
शोधन प्रक्रिया पिघलाने के दौरान शुरू होती है। एकल ऑक्सीकृत स्लैग व्यवहार में, सल्फर को हटाने की आवश्यकता नहीं होती है। इसमें केवल फास्फोरस को हटाना आवश्यक है। लेकिन डबल स्लैग व्यवहार में, दोनों (S और P) को हटाना आवश्यक होता है। डीऑक्सीकरण के बाद; डबल स्लैग व्यवहार में, ऑक्सीकृत स्लैग को हटाया जाता है। फिर, अल्यूमिनियम या फेरोमैंगनीज या फेरोसिलिकन की मदद से इसे डीऑक्सीकृत किया जाता है। जब बाथिंग की रसायनिकी और आवश्यक तापमान पहुँच जाता है, तो ताप डीऑक्सीकृत हो जाता है। फिर, पिघला धातु टैपिंग के लिए तैयार हो जाता है।
फर्नेस के शीतलन के लिए, ट्यूबुलर दबाव पैनल या खोखले एन्नुलस स्प्रे का उपयोग किया जा सकता है।
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