ارائه مطالب علمي، تخصصي و عمومي در مورد فولاد

كوره قوس الكتريكي

كوره قوس الكتريكي ابزاري پركاربرد در ذوب قطعات آهني و غيرآهني محسوب مي شود كه با ويژگي هايي چون ايجاد حرارت بسيار زياد و نرخ توليد بالا در صنايع ذوب ايران و جهان شناخته شده مي باشد. كوره‌ قوس الكتريكي كه به اختصار EAF نيز ناميده مي شود داراي يك حمام مذاب بوده و در قسمت بالاي آن الكترودهاي كربني تعبيه شده است.

اين الكترودها با شارژ كوره به سمت پايين حركت كرده و جريان الكتريكي توسط ترنسفورمرها برقرار مي شود، ترنسفورمر وسيله اي است كه انرژي الكتريكي را بين دو يا چند سيم پيچ و از طريق القاي الكترومغناطيس انتقال مي دهد.

دو ماده قراضه و آهن اسفنجي در كوره قوس الكتريكي نقش اصلي را ايفا مي كنند و عدم انتخاب صحيح قراضه در عمليات ذوب مي تواند موجب شكسته شدن الكترودها يا سر ريز شدن فولاد مذاب بگردد.علاوه بر قراضه موادي چون فروآلياژ، فرو كربن و روان ساز نيز به كوره اضافه مي شوند كه هر يك تاثيري خاص در اين فرآيند خواهند داشت. فروآلياژها شامل آلياژهاي مختلفي از آهن هستند و با هدف دستيابي به تركيب شيميايي مشخص در فولاد اضافه مي شوند.
فروكربن ها اكسيژن زداي بسيار قوي محسوب شده و در كوره قوسِ مستقيم كاربرد دارند، در ادامه به معرفي كوره قوس الكتريكي مستقيم خواهيم پرداخت.
 
ساخت كوره قوس الكتريكي

ساخت كوره‌ هاي قوس الكتريكي در سال ۱۸۷۸ به دست هرولت انجام گرفت. ابداع اين روش مبتني بر اين بود كه مي‌توان براي ذوب فلزات از قوسي كه بين دو الكترود افقي ايجاد مي شود، استفاده كرد. البته بهتر است بدانيد طرح ايجاد قوس الكتريكي توسط زيمنس ارائه شد اما هرولت آن را عملي كرد.
در مدل ابداعي هرولت كوره از برق سه فاز استفاده مي‌كرد، در هر فاز جريان از يك الكترود عبور كرده و پس از ورود به حمام مذاب به الكترود ديگر انتقال پيدا مي كرد در نتيجه حرارت حاصل به وسيله حمام گرفته شده و به دنبال آن فرسايش مواد نسوز به حداقل خود مي‌رسيد.
 

 

انواع كوره هاي قوس الكتريكي

كوره قوس از لحاظ عبور جريان الكتريكي به دو نوع مستقيم و غير مستقيم تقسيم مي گردد.

كوره قوس الكتريكي مستقيم: اين كوره در سه نوع تك الكترود، دو الكترود و سه الكترود توليد ميشود كه نوع سه الكترود جهت ذوب فولاد در تناژ بالا كاربرد دارد.در اين مدل كوره، قوس الكتريكي بين الكترود و شارژ برقرار مي شود و با حرارت توليد شده ذوب صورت مي گيرد، دماي كوره هاي قوس الكتريكي تا ۴۰۰۰ درجه سانتي گراد نيز در دسترس بوده و داراي بيشترين كاربرد در ساخت فولاد مي باشد.

كوره قوس الكتريكي غير مستقيم: قوس الكتريكي بين دو الكترود كه در بالاي شارژ داخل كوره تعبيه شده اتفاق مي افتد و عمل ذوب از طريق حرارتي كه به شارژ انتقال يافته صورت مي گيرد.روش غير مستقيم براي ذوب فلزات غير آهني يا ذوب فلز چدن كاربرد دارد.

 
نحوه عملكرد كوره قوس الكتريكي

آنچه كه در فرآيند ذوب با اين كوره ها اهميت دارد، داشتن حوضچه مذاب از آهن و شارژ آهن اسفنجي است. حرارت زياد و در نتيجه ذوب شدن مواد در كوره حاصل عبور جريان برق از الكترودهايي است كه بر بالاي جريان مذاب و يا در داخل آن قرار دارند.در هر كوره سه الكترود از سقف عبور كرده و هر يك به فاز جريان برق متصل مي باشند. در ادامه با حركت نوساني الكترودها طول قوس ايجاد شده تغيير يافته و ضروري است حرارت لازم براي ذوب تنظيم بگردد. در آخر با رسيدن به درجه حرارت ۱۵۵۰، ايجاد جرقه و ذوب قراضه ها، شارژ آهن اسفنجي به كوره آغاز شده و ولتاژ تا رسيدن به ميزان مطلوب كاهش پيدا مي كند.

كاربرد كوره EAF

كوره هاي EAF به دليل بازدهي بالا در تبديل انرژي الكتريكي به حرارتي كاربرد بسيار گسترده اي را دارا مي باشند و در حال حاضر ۳۰ درصد فولادهاي جهان با اين كوره ها توليد مي گردند.البته لازم به ذكر است كه عوامل ديگري نظير مجهز شدن كوره ها به مشعل هاي اكسيژن-سوخت، كنترل اتوماتيك ذوب و پالايش و… در استفاده از كوره هاي قوس الكتريكي در دهه هاي اخير تاثيرگذار بوده است.از جمله مواردي كه با كوره قوس الكتريكي توليد مي شوند شامل ناوداني، ميله، تسمه، ميلگرد آجدار، طيف وسيعي از گريدهاي فولاد، گريدهاي ميله مورد استفاده در صنعت خودرو و… مي باشد.