کوره قوس الکتریکی چیست و چه کاربردی دارد؟

فولاد یکی از مهم ترین مواد اولیه در جهان است که در صنایع مختلف از جمله ساختمان سازی، خودروسازی، و مهندسی استفاده می شود. تولید فولاد یک فرآیند پیچیده است که نیاز به استفاده از تجهیزات و ماشین آلات پیشرفته دارد. یکی از مهمترین تجهیزات مورد استفاده در تولید فولاد، کوره ها هستند.

کوره ها انواع مختلفی دارند که هر کدام برای انجام یک فرآیند خاص در تولید فولاد استفاده می شوند. برخی از رایج ترین انواع کوره های مورد استفاده در صنعت فولاد عبارتند از کوره بلند، کوره قوس الکتریکی و کوره دوار.

کوره ها نقش مهمی در صنعت فولاد ایفا می کنند. این تجهیزات پیشرفته برای تولید فولاد با کیفیت و با کارایی بالا ضروری هستند. در ادامه مقاله با صباپروفیل همراه باشید تا به معرفی یکی از مهمترین کوره‌ها یعنی کوره قوس الکتریکی بپردازیم و در مورد مزایا و معایب این نوع کوره توضیح دهیم.

کوره قوس الکتریکی چیست؟

کوره قوس الکتریکی (به انگلیسی EAF) یک کوره صنعتی است که از قوس الکتریکی برای ذوب فلزات استفاده می کند. این کوره ها برای تولید فولاد، مس، آلومینیوم، و سایر فلزات استفاده می شوند. EAF مخفف Electric Arc Furnace است.

کوره قوس الکتریکی از یک محفظه ذوب فولادی تشکیل شده است که توسط یک پوشش نسوز پوشانده شده است.  این کوره‌ دارای یک حمام مذاب بوده و در قسمت بالای آن الکترودهای کربنی تعبیه شده است. در بالای محفظه ذوب، دو الکترود گرافیتی قرار دارند که از طریق یک منبع برق با ولتاژ بالا به هم متصل می شوند. هنگامی که جریان برق از طریق الکترودها عبور می کند، قوس الکتریکی ایجاد می شود. این قوس الکتریکی باعث گرم شدن فلز در محفظه ذوب می شود و آن را ذوب می کند.

این الکترودها با شارژ کوره به سمت پایین حرکت کرده و جریان الکتریکی توسط ترنسفورمرها برقرار می شود، ترنسفورمر وسیله ای است که انرژی الکتریکی را بین دو یا چند سیم پیچ و از طریق القای الکترومغناطیس انتقال می دهد.

قراضه و آهن اسفنجی دو ماده اصلی هستند که در کوره قوس الکتریکی برای تولید فولاد استفاده می شوند. قراضه معمولاً از آهن قراضه، فولاد قراضه، و سایر فلزات آهنی بازیافتی تشکیل شده است. آهن اسفنجی نیز از آهن اکسید شده تولید می شود که در یک فرآیند احیاء توسط گاز طبیعی یا گازهای دیگر کاهش می یابد.

انتخاب صحیح قراضه برای عملیات ذوب در کوره قوس الکتریکی بسیار مهم است. قراضه باید از کیفیت بالایی برخوردار باشد و عاری از مواد مضر مانند روی و سرب باشد. مواد مضر می توانند باعث شکستن الکترودها، سرریز شدن فولاد مذاب، و ایجاد آلودگی شوند.

در صورت انتخاب نادرست قراضه، می تواند مشکلات مختلفی در عملیات ذوب ایجاد شود. برخی از این مشکلات عبارتند از شکستن الکترودها، سرریز شدن فولاد مذاب و ایجاد آلودگی. بنابراین، انتخاب صحیح قراضه برای کوره قوس الکتریکی بسیار مهم است و می تواند تأثیر زیادی بر کیفیت و کارایی تولید فولاد داشته باشد.

کوره های قوس الکتریکی مزایای مختلفی نسبت به سایر انواع کوره ها دارند. این مزایا عبارتند از کارایی بالا، انعطاف پذیری و سرعت بالای تولید. کوره های قوس الکتریکی نسبت به سایر انواع کوره ها، کارایی بالاتری دارند. این امر به این دلیل است که تمام انرژی الکتریکی صرف ذوب فلز می شود و هدر نمی رود.

کوره های قوس الکتریکی می توانند برای ذوب انواع مختلف فلزات استفاده شوند. این امر به این دلیل است که دمای کوره قوس الکتریکی را می توان به راحتی تنظیم کرد. این کوره‌ها همچنین می‌توانند در زمان کوتاهی مقدار زیادی فلز را ذوب کنند. این امر باعث افزایش سرعت تولید می‌شود.

با این حال، کوره های قوس الکتریکی نیز معایبی دارند. این معایب عبارتند از هزینه بالای سرمایه گذاری و آلودگی هوا. اما در حال حاضر، کوره های قوس الکتریکی یکی از محبوب ترین انواع کوره ها در صنعت فولاد هستند. این کوره ها به دلیل کارایی بالا، انعطاف پذیری، و سرعت بالای تولید، در تولید فولاد با کیفیت و کارایی بالا کاربرد دارند.

دمای کوره قوس الکتریکی

دمای کوره قوس الکتریکی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع فلز، مقدار فلز و نوع کوره. دمای ذوب فلزات مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، دمای ذوب آهن قراضه حدود 1538 درجه سانتیگراد است. همچنین هر چه مقدار فلز بیشتر باشد، دمای ذوب نیز بیشتر است.

دمای کوره های قوس الکتریکی مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، دمای کوره های قوس الکتریکی تک الکترود معمولاً کمتر از دمای کوره های قوس الکتریکی سه الکترود است.

به طور کلی، دمای کوره قوس الکتریکی در حدود 1500 تا 2000 درجه سانتیگراد است. دمای بالاتر باعث ذوب سریعتر فلز می شود، اما همچنین باعث افزایش اکسیداسیون فلز می شود.

در کوره های قوس الکتریکی، دمای فلز مذاب با استفاده از یک کنترل کننده الکترونیکی کنترل می شود. این کنترل کننده جریان برق ورودی به کوره را کنترل می کند. با افزایش جریان برق، دمای قوس الکتریکی و در نتیجه دمای فلز مذاب افزایش می یابد.

دمای کوره قوس الکتریکی برای تولید فولاد و آلیاژهای فلزی مختلف مهم است. دمای مناسب باعث می شود که فلز به طور یکنواخت ذوب شود و خواص مورد نظر را داشته باشد.

ظرفیت کوره قوس الکتریکی

ظرفیت کوره قوس الکتریکی به مقدار فلزی که می توان در کوره ذوب کرد اشاره دارد. ظرفیت کوره قوس الکتریکی معمولاً بر حسب تن بیان می شود. در حال حاضر، کوره های قوس الکتریکی با ظرفیت های مختلفی تولید می شوند. ظرفیت کوره های قوس الکتریکی معمولاً بین 1 تن تا 100 تن است.

کوره های قوس الکتریکی با ظرفیت بالا معمولاً در کارخانه های فولادسازی استفاده می شوند. این کوره ها برای تولید فولاد با ظرفیت بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

کوره های قوس الکتریکی با ظرفیت پایین معمولاً در کارگاه های کوچک و متوسط استفاده می شوند. این کوره ها برای تولید فولاد با ظرفیت کم مورد استفاده قرار می گیرند.

در ایران، کوره های قوس الکتریکی با ظرفیت های مختلف تولید می شوند. ظرفیت کوره های قوس الکتریکی تولید شده در ایران معمولاً بین 1 تن تا 50 تن است.

در اینجا چند نمونه از معروفترین کوره های قوس الکتریکی و ظرفیت آنها آورده شده است:

1. کوره قوس الکتریکی شماره 1 در کارخانه فولادسازی ائتلاف در چین: این کوره قوس الکتریکی با ظرفیت 600 تن، بزرگترین کوره قوس الکتریکی در جهان است. این کوره برای تولید فولاد آلیاژی با کیفیت بالا استفاده می شود.
2. کوره قوس الکتریکی شماره 2 در کارخانه فولادسازی ائتلاف در چین: این کوره قوس الکتریکی با ظرفیت 500 تن، دومین کوره قوس الکتریکی بزرگ در جهان است. این کوره نیز برای تولید فولاد آلیاژی با کیفیت بالا استفاده می شود.
3. کوره قوس الکتریکی شماره 1 در کارخانه فولادسازی پوسکو در کره جنوبی: این کوره قوس الکتریکی با ظرفیت 450 تن، سومین کوره قوس الکتریکی بزرگ در جهان است. این کوره برای تولید فولاد ساختمانی و فولاد آلیاژی استفاده می شود.
4. کوره قوس الکتریکی شماره 1 در کارخانه فولادسازی شاندونگ در چین: این کوره قوس الکتریکی با ظرفیت 400 تن، چهارمین کوره قوس الکتریکی بزرگ در جهان است. این کوره برای تولید فولاد ساختمانی استفاده می شود.
5. کوره قوس الکتریکی شماره 1 در کارخانه فولادسازی هندوستان در هند: این کوره قوس الکتریکی با ظرفیت 350 تن، پنجمین کوره قوس الکتریکی بزرگ در جهان است. این کوره برای تولید فولاد ساختمانی و فولاد آلیاژی استفاده می شود.

کوره های قوس الکتریکی با ظرفیت پایین تر نیز در سراسر جهان استفاده می شوند. این کوره ها معمولاً در کارگاه های کوچک و متوسط استفاده می شوند.

پایداری کوره قوس الکتریکی

پایداری کوره قوس الکتریکی به توانایی آن در حفظ یک قوس الکتریکی پایدار در طول فرآیند ذوب گفته می شود. پایداری قوس الکتریکی برای عملکرد صحیح کوره قوس الکتریکی ضروری است. عوامل مختلفی بر پایداری قوس الکتریکی تأثیر می گذارند، از جمله طول قوس الکتریکی، دمای مذاب و ترکیب شیمیایی مذاب. طول قوس الکتریکی باید بهینه باشد تا انتقال انرژی به مذاب به طور موثر انجام شود. دمای مذاب باید در محدوده مطلوب نگه داشته شود تا از ذوب بیش از حد یا کم ذوب شدن جلوگیری شود. ترکیب شیمیایی مذاب نیز باید به طور دقیق کنترل شود تا خواص مطلوب محصول حاصل شود.

در صورت عدم پایداری قوس الکتریکی، ممکن است مشکلات مختلفی رخ دهد، از جمله پرتاب فلز مذاب، تلفات انرژی و کاهش کیفیت محصول. برای بهبود پایداری قوس الکتریکی، از روش های مختلفی استفاده می شود، از جمله کنترل موقعیت الکترودها، کنترل دمای مذاب و کنترل ترکیب شیمیایی مذاب.

پایداری کوره قوس الکتریکی یک عامل مهم در صنعت فولادسازی است. پایداری قوس الکتریکی به تولید فولاد با کیفیت بالا و کاهش هزینه ها کمک می کند.

اجزای تشکیل دهنده کوره قوس الکتریکی

اجزای تشکیل دهنده کوره قوس الکتریکی عبارتند از:

• بدنه کوره: بدنه کوره معمولاً از فولاد ساخته می شود. بدنه کوره باید بتواند در برابر دمای بالا و فشار ناشی از قوس الکتریکی مقاومت کند.
• محفظه ذوب: محفظه ذوب محلی است که در آن فلز ذوب می شود. محفظه ذوب معمولاً از مواد نسوز ساخته می شود تا در برابر دمای بالا و خوردگی ناشی از فلز ذوب مقاومت کند. مواد نسوز متداول برای محفظه ذوب عبارتند از آجرهای نسوز و کاشی های نسوز.
• الکترودها: الکترودها دو میله رسانا هستند که جریان برق را از منبع برق به قوس الکتریکی منتقل می کنند. الکترودها معمولاً از گرافیت ساخته می شوند. گرافیت یک ماده رسانای خوب است و در برابر دمای بالا مقاومت می کند.
• سیستم کنترل: سیستم کنترل دمای کوره را کنترل می کند. سیستم کنترل معمولاً شامل یک ترانسفورماتور و یک کنترل کننده الکترونیکی است. ترانسفورماتور ولتاژ برق را از منبع برق به ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد قوس الکتریکی کاهش می دهد. کنترل کننده الکترونیکی جریان برق را به الکترودها کنترل می کند تا دمای کوره را در محدوده مورد نظر نگه دارد.

علاوه بر این اجزای اصلی، کوره های قوس الکتریکی ممکن است شامل اجزای دیگری نیز باشند، مانند:

• سیستم خنک کننده: سیستم خنک کننده بدنه کوره را خنک می کند. سیستم خنک کننده معمولاً از آب یا روغن استفاده می کند.
• سیستم تصفیه گاز: سیستم تصفیه گازهای خروجی از کوره را تصفیه می کند. گازهای خروجی از کوره حاوی مواد مضر مانند دی اکسید گوگرد، دی اکسید کربن، و اکسید نیتروژن هستند. سیستم تصفیه گاز این مواد مضر را از گازهای خروجی حذف می کند.
• سیستم اندازه گیری: سیستم اندازه گیری پارامترهای مختلف کوره را اندازه گیری می کند، مانند دمای کوره، جریان برق، و ولتاژ قوس الکتریکی. این اطلاعات برای کنترل و نظارت بر عملکرد کوره ضروری هستند.

تاریخچه کوره قوس الکتریکی

تاریخچه کوره قوس الکتریکی به اواخر قرن نوزدهم باز می گردد. در سال 1853، ویلیام موریسون، یک مهندس آمریکایی، حق ثبت اختراع یک کوره قوس الکتریکی را برای ذوب فلزات دریافت کرد. کوره موریسون از دو الکترود گرافیتی تشکیل شده بود که از طریق یک منبع برق با ولتاژ بالا به هم متصل می شدند. هنگامی که جریان برق از طریق الکترودها عبور می کرد، قوس الکتریکی ایجاد می شد. این قوس الکتریکی باعث گرم شدن فلز در محفظه ذوب می شد و آن را ذوب می کرد.

در سال 1878، سرویلیام زیمنس، یک مهندس آلمانی، یک کوره قوس الکتریکی را برای تولید فولاد توسعه داد. کوره زیمنس از یک محفظه ذوب فولادی تشکیل شده بود که توسط یک پوشش نسوز پوشانده شده بود. در بالای محفظه ذوب، دو الکترود گرافیتی قرار داشتند که از طریق یک منبع برق با ولتاژ بالا به هم متصل می شدند.

هنگامی که جریان برق از طریق الکترودها عبور می کرد، قوس الکتریکی ایجاد می شد. این قوس الکتریکی باعث گرم شدن فلز در محفظه ذوب می شد و آن را ذوب می کرد.

کوره قوس الکتریکی زیمنس به سرعت محبوب شد و به عنوان استاندارد برای تولید فولاد در سراسر جهان تبدیل شد. این کوره ها به دلیل کارایی بالا، انعطاف پذیری، و سرعت بالای تولید، در تولید فولاد با کیفیت بالا و با کارایی بالا کاربرد داشتند.

در سال های اخیر، کوره های قوس الکتریکی مدرن با پیشرفت های زیادی روبرو شده اند. این پیشرفت ها شامل استفاده از الکترودهای گرافیتی با طول عمر طولانی تر، استفاده از سیستم های کنترل خودکار، و استفاده از سیستم های تصفیه گازهای خروجی است. این پیشرفت ها باعث بهبود بهره وری، کاهش هزینه ها، و کاهش اثرات زیست محیطی کوره های قوس الکتریکی شده است.

در حال حاضر، کوره های قوس الکتریکی یکی از محبوب ترین انواع کوره ها در صنعت فولاد هستند. این کوره ها در تولید انواع مختلف فولاد، از فولاد ساختمانی گرفته تا فولاد آلیاژی، کاربرد دارند.

انواع کوره های قوس الکتریکی

کوره های قوس الکتریکی انواع مختلفی دارند که در ادامه به آنها اشاره می کنیم:

کوره قوس الکتریکی تک الکترود

کوره قوس الکتریکی تک الکترود ساده ترین نوع کوره قوس الکتریکی است. در این نوع کوره، یک الکترود از بالا وارد کوره می شود و قوس الکتریکی بین الکترود و شارژ کوره ایجاد می شود. کوره های قوس الکتریکی تک الکترود معمولاً برای ذوب فلزات با ظرفیت کم استفاده می شوند.

کوره قوس الکتریکی دو الکترود

کوره قوس الکتریکی دو الکترود از دو الکترود تشکیل شده است که از بالا و پایین وارد کوره می شوند. قوس الکتریکی بین دو الکترود ایجاد می شود. کوره های قوس الکتریکی دو الکترود معمولاً برای ذوب فلزات با ظرفیت متوسط استفاده می شوند.

کوره قوس الکتریکی سه الکترود

کوره قوس الکتریکی سه الکترود از سه الکترود تشکیل شده است که از بالا، پایین، و یک طرف وارد کوره می شوند. قوس الکتریکی بین سه الکترود ایجاد می شود. کوره های قوس الکتریکی سه الکترود معمولاً برای ذوب فلزات با ظرفیت بالا استفاده می شوند.

کوره قوس الکتریکی سرباره ای

کوره قوس الکتریکی سرباره ای نوع خاصی از کوره قوس الکتریکی است که در آن از سرباره برای افزایش کارایی ذوب استفاده می شود. سرباره یک ماده مایع است که از فلز و اکسیژن تشکیل شده است. سرباره با جذب اکسیژن از فلز، به کاهش اکسیداسیون فلز کمک می کند. کوره های قوس الکتریکی سرباره ای معمولاً برای ذوب فولاد استفاده می شوند.

کوره قوس الکتریکی مداوم

کوره قوس الکتریکی مداوم نوع خاصی از کوره قوس الکتریکی است که در آن ذوب فلز به صورت مداوم انجام می شود. در این نوع کوره، شارژ کوره به طور مداوم از یک طرف وارد کوره می شود و فلز مذاب از طرف دیگر خارج می شود. کوره های قوس الکتریکی مداوم معمولاً برای ذوب فولاد استفاده می شوند.

در ایران، کوره های قوس الکتریکی تک الکترود و دو الکترود بیشترین کاربرد را دارند. کوره های قوس الکتریکی سه الکترود و سرباره ای معمولاً در صنایع بزرگ فولادسازی استفاده می شوند.

نحوه کار کوره قوس الکتریکی

سیکل فرآیند کوره قوس الکتریکی، که سیکل tap-to-tap نیز نامیده می‌شود، دارای مراحل مختلفی است. در ابتدا، قراضه و سایر مواد خام مورد نیاز برای ذوب فولاد، در داخل کوره شارژ می شوند. قراضه معمولاً از آهن قراضه، فولاد قراضه، و سایر فلزات آهنی بازیافتی تشکیل شده است.

سپس دو الکترود گرافیتی از طریق یک منبع برق با ولتاژ بالا به هم متصل می شوند. هنگامی که جریان برق از طریق الکترودها عبور می کند، قوس الکتریکی ایجاد می شود. این قوس الکتریکی باعث گرم شدن فلز در محفظه ذوب می شود و آن را ذوب می کند. قوس الکتریکی در کوره قوس الکتریکی به دلیل وجود اختلاف پتانسیل بالا بین دو الکترود ایجاد می شود.

این اختلاف پتانسیل باعث می شود که الکترون ها از یک الکترود به الکترود دیگر حرکت کنند. هنگامی که الکترون ها از یک الکترود به الکترود دیگر حرکت می کنند، با اتم های گاز موجود در بین الکترودها برخورد می کنند. این برخورد باعث یونیزه شدن گازها می شود. یون های گاز به نوبه خود با سایر یون ها و الکترون ها برخورد می کنند و باعث ایجاد یک واکنش زنجیره ای می شوند که به تولید قوس الکتریکی منجر می شود.

قوس الکتریکی در کوره قوس الکتریکی بسیار داغ است و می تواند دمای فلز را تا 1800 درجه سانتیگراد برساند. این دما برای ذوب فلزات مختلف کافی است.

مرحله بعد آلیاژ سازی است. در صورت نیاز، عناصر آلیاژی مانند کربن، منگنز، سیلیکون، و فسفر به مذاب اضافه می شوند. این عناصر به بهبود خواص مکانیکی فولاد کمک می کنند.

مطلب مرتبط: کاربرد آلیاژها در زندگی

مرحله سرباره زدایی یکی از مراحل مهم در سیکل tap-2-tap است. در این مرحله، سرباره از مذاب فولاد جدا می شود. سرباره یک ماده جامد است که از ترکیبات مختلف مانند اکسیدهای سیلیکون، منگنز، و فسفر تشکیل شده است. سرباره باید از مذاب فولاد جدا شود تا کیفیت فولاد را حفظ کند. سرباره تشکیل‌شده با کج‌کردن محفظه به یک سمت، از ظرف خارج شده و باقی مواد، خالص‌ترین شکل فولاد است که باید از محفظه خارج شود.

هنگامی که فولاد به ترکیب مورد نظر رسید، از کوره تخلیه می شود. فولاد مذاب سپس در قالب های مختلف ریخته می شود که به آن اسلب یا تختال می‌گویند، تا محصولات فولادی مختلف تولید شوند.

طراحی و ساخت کوره قوس الکتریکی

طراحی و ساخت کوره قوس الکتریکی فرآیندی پیچیده است که نیاز به دانش و تجربه در زمینه های مختلف، از جمله مهندسی مکانیک، مهندسی برق، و متالورژی دارد. در طراحی کوره قوس الکتریکی، باید عوامل مختلفی را در نظر گرفت، از جمله نوع فلز، ظرفیت کوره و نوع قوس الکتریکی.

در ساخت کوره قوس الکتریکی، از مواد مختلفی استفاده می شود، از جمله آجر نسوز و گرافیت. آجر نسوز برای ساخت محفظه ذوب استفاده می شود. آجر نسوز باید بتواند در برابر دمای بالای قوس الکتریکی مقاومت کند. گرافیت نیز برای ساخت الکترودها استفاده می شود. گرافیت باید بتواند در برابر جریان برق بالا مقاومت کند.

مراحل کلی طراحی و ساخت کوره قوس الکتریکی عبارتند از:

1. طراحی اولیه: در این مرحله، ویژگی های کلی کوره، از جمله نوع فلز، ظرفیت کوره، و نوع قوس الکتریکی، تعیین می شود.
2. طراحی تفصیلی: در این مرحله، طراحی کوره به صورت تفصیلی انجام می شود. در این مرحله، ابعاد دقیق کوره، مشخصات مواد مورد استفاده، و نحوه ساخت کوره تعیین می شود.
3. ساخت کوره:** در این مرحله، کوره با استفاده از مواد و تجهیزات مورد نظر ساخته می شود.

پس از ساخت کوره، باید آن را آزمایش کرد تا عملکرد صحیح آن تأیید شود. آزمایش کوره معمولاً شامل بارگیری کوره با شارژ و ذوب فلز است. با توجه به پیچیدگی طراحی و ساخت کوره قوس الکتریکی، معمولاً این کار توسط شرکت های متخصص در این زمینه انجام می شود.

فسفر زدایی در کوره قوس الکتریکی

فسفر زدایی در کوره قوس الکتریکی فرآیندی است که در آن فسفر از فولاد مذاب خارج می شود. فسفر یک عنصر آلیاژی است که می تواند خواص فولاد را به طور منفی تحت تأثیر قرار دهد. فسفر باعث افزایش تردی فولاد می شود و همچنین می تواند باعث کاهش مقاومت به خوردگی فولاد شود.

فسفر زدایی در کوره قوس الکتریکی معمولاً با استفاده از یکی از روش های زیر انجام می شود:

1. روش دمش اکسیژن: در این روش، اکسیژن به داخل مذاب فولاد دمیده می شود. اکسیژن با فسفر واکنش می دهد و آن را به فسفر دی اکسید تبدیل می کند. فسفر دی اکسید یک گاز است و از مذاب خارج می شود.
2. روش افزودن مواد افزودنی: در این روش، مواد افزودنی خاصی به مذاب فولاد اضافه می شوند. این مواد با فسفر واکنش می دهند و آن را به ترکیبات دیگر تبدیل می کنند که از مذاب خارج می شوند.
3. روش ترکیبی: در این روش، از ترکیبی از روش های دمش اکسیژن و افزودن مواد افزودنی استفاده می شود.

میزان فسفر زدایی در کوره قوس الکتریکی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع کوره، نوع سرباره، دمای مذاب و زمان ماندگاری مذاب در کوره. فسفر زدایی در کوره قوس الکتریکی یکی از مراحل مهم در تولید فولاد است. فسفر زدایی مناسب باعث تولید فولاد با کیفیت بالاتر می شود.

مزایا و معایب کوره قوس الکتریکی

کوره های قوس الکتریکی مزایا و معایبی دارند که در ادامه به آنها اشاره می کنیم:

مزایا:

1. کارایی بالا: کوره های قوس الکتریکی نسبت به سایر انواع کوره ها، کارایی بالاتری دارند. این امر به این دلیل است که تمام انرژی الکتریکی صرف ذوب فلز می شود و هدر نمی رود.
2. انعطاف پذیری: کوره های قوس الکتریکی می توانند برای ذوب انواع مختلف فلزات استفاده شوند. این امر به این دلیل است که دمای کوره قوس الکتریکی را می توان به راحتی تنظیم کرد.
3. سرعت بالای تولید: کوره های قوس الکتریکی می توانند در زمان کوتاهی مقدار زیادی فلز را ذوب کنند. این امر باعث افزایش سرعت تولید می شود.

معایب:

1. هزینه بالای سرمایه گذاری: کوره های قوس الکتریکی نسبت به سایر انواع کوره ها، هزینه بالاتری دارند.
2. آلودگی هوا: کوره های قوس الکتریکی باعث تولید گازهای آلاینده می شوند.
3. استهلاک الکترودها: الکترودها در کوره های قوس الکتریکی به سرعت فرسوده می شوند.

در مجموع، کوره های قوس الکتریکی برای تولید انواع مختلف فولاد، از فولاد ساختمانی گرفته تا فولاد آلیاژی، کاربرد دارند. این کوره ها به دلیل کارایی بالا، انعطاف پذیری، و سرعت بالای تولید، در تولید فولاد با کیفیت بالا و با کارایی بالا کاربرد دارند. با این حال، کوره های قوس الکتریکی هزینه بالای سرمایه گذاری و آلودگی هوا دارند.

خطرات کوره قوس الکتریکی

کوره قوس الکتریکی یک دستگاه صنعتی است که برای ذوب فلزات از قوس الکتریکی استفاده می کند. این کوره ها در صنایع مختلفی، از جمله فولادسازی، ذوب فلزات غیرآهنی، و ریخته گری استفاده می شوند. کوره های قوس الکتریکی خطرات زیادی را برای کارگران و محیط زیست ایجاد می کنند. برخی از این خطرات عبارتند از:

• حرارت شدید: دمای قوس الکتریکی در کوره قوس الکتریکی می تواند به 3000 درجه سانتیگراد یا بیشتر برسد. این دما می تواند باعث سوختگی شدید پوست، چشم ها، و سیستم تنفسی شود.
• جریان الکتریکی: کوره های قوس الکتریکی با ولتاژ و جریان بالا کار می کنند. این امر می تواند باعث شوک الکتریکی، سوختگی، و حتی مرگ شود.
• گازهای سمی: ذوب فلزات در کوره قوس الکتریکی می تواند منجر به تولید گازهای سمی، از جمله سرب، آرسنیک، و کربن مونوکسید شود. این گازها می توانند باعث مشکلات تنفسی، بیماری های قلبی، و حتی سرطان شوند.
• پرتاب فلز مذاب: فلز مذاب در کوره قوس الکتریکی می تواند به دلیل نوسانات ولتاژ یا جریان قوس الکتریکی، یا به دلیل خرابی تجهیزات، از کوره پرتاب شود. این امر می تواند باعث سوختگی شدید، یا حتی مرگ شود.

برای کاهش خطرات کوره های قوس الکتریکی، باید اقدامات ایمنی زیر انجام شود:

• تجهیزات ایمنی مناسب: کارگرانی که با کوره های قوس الکتریکی کار می کنند باید از تجهیزات ایمنی مناسب، از جمله لباس محافظ، عینک ایمنی، و ماسک تنفسی استفاده کنند.
• آموزش ایمنی: کارگران باید در مورد خطرات کوره های قوس الکتریکی و نحوه کاهش این خطرات آموزش ببینند.
• نگهداری و تعمیرات منظم: تجهیزات کوره قوس الکتریکی باید به طور منظم نگهداری و تعمیر شوند تا از بروز حوادث جلوگیری شود.

با رعایت اقدامات ایمنی، می توان خطرات کوره های قوس الکتریکی را به حداقل رساند و از بروز حوادث جلوگیری کرد.

بررسی صدای کوره قوس الکتریکی

صدای کوره قوس الکتریکی صدایی بلند و خشن است که شبیه به صدای رعد و برق است. این صدا ناشی از قوس الکتریکی است که بین دو الکترود ایجاد می شود. قوس الکتریکی یک تخلیه الکتریکی است که بین دو نقطه با اختلاف پتانسیل بالا ایجاد می شود. این تخلیه الکتریکی باعث ایجاد گرمای شدید می شود که فلز را ذوب می کند.

صدای کوره قوس الکتریکی می تواند تا 120 دسی بل باشد که می تواند برای انسان مضر باشد. به همین دلیل، کارگرانی که در نزدیکی کوره های قوس الکتریکی کار می کنند باید از محافظ گوش استفاده کنند.

علاوه بر صدای قوس الکتریکی، کوره های قوس الکتریکی همچنین می توانند گازهای مضری تولید کنند. این گازها می توانند باعث آلودگی هوا شوند. به همین دلیل، کوره های قوس الکتریکی معمولاً در مکان هایی با سیستم های کنترل آلودگی هوا قرار می گیرند.

مصرف برق کوره قوس الکتریکی

مصرف برق کوره قوس الکتریکی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع فلز، ظرفیت کوره، نوع قوس الکتریکی و طراحی کوره. به طور کلی، مصرف برق کوره قوس الکتریکی برای ذوب یک تن آهن قراضه حدود 1500 تا 2000 کیلووات ساعت است.

مصرف برق کوره قوس الکتریکی یکی از عوامل مهم در هزینه تولید فولاد است. به همین دلیل، تلاش های زیادی برای کاهش مصرف برق کوره قوس الکتریکی انجام شده است. یکی از راه های کاهش مصرف برق کوره قوس الکتریکی، استفاده از روش های نوین کنترل دما است. این روش ها باعث می شوند که دمای قوس الکتریکی به طور دقیق کنترل شود و در نتیجه، مصرف برق کوره کاهش یابد.

روش های دیگری نیز برای کاهش مصرف برق کوره قوس الکتریکی وجود دارد، از جمله:

• پیش گرم کردن شارژ کوره: پیش گرم کردن شارژ کوره باعث کاهش دمای مورد نیاز برای ذوب فلز می شود.
• استفاده از مواد افزودنی: استفاده از مواد افزودنی خاصی می تواند باعث کاهش دمای ذوب فلز شود.
• استفاده از سرباره های اکسید کننده: سرباره های اکسید کننده می توانند باعث کاهش میزان اکسیژن مصرفی در کوره شوند.

در مجموع، مصرف برق کوره القایی کمتر از کوره قوس الکتریکی و کوره بلند است. به عنوان مثال، مصرف برق کوره القایی برای ذوب یک تن آهن قراضه حدود 1000 تا 1200 کیلووات ساعت است، در حالی که مصرف برق کوره قوس الکتریکی برای ذوب یک تن آهن قراضه حدود 1500 تا 2000 کیلووات ساعت است.

تفاوت مصرف برق کوره القایی و سایر روش ها به دلایل مختلفی است، از جمله:

• نوع انرژی مورد استفاده: کوره القایی از انرژی الکتریکی برای ذوب فلز استفاده می کند، در حالی که کوره قوس الکتریکی و کوره بلند از انرژی حرارتی ناشی از سوختن زغال سنگ یا گاز طبیعی استفاده می کنند. انرژی الکتریکی نسبت به انرژی حرارتی گران تر است.
• راندمان حرارتی: راندمان حرارتی کوره القایی بیشتر از سایر روش ها است. راندمان حرارتی یک کوره القایی معمولاً حدود 80 درصد است، در حالی که راندمان حرارتی یک کوره قوس الکتریکی معمولاً حدود 60 درصد است.
• شرایط عملیاتی: شرایط عملیاتی کوره القایی نسبت به سایر روش ها آسان تر است. دمای قوس الکتریکی در کوره القایی بسیار کمتر از کوره قوس الکتریکی است و این امر باعث می شود که الکترودها و سایر اجزای کوره القایی کمتر فرسوده شوند.

تفاوت کوره قوس الکتریکی و القایی

تفاوت اصلی بین کوره های قوس الکتریکی و القایی در نحوه ذوب و کارکرد آنها می‌باشد. در کوره های قوس الکتریکی، ذوب فلز با استفاده از قوس الکتریکی انجام می شود. قوس الکتریکی یک پدیده الکتریکی است که در آن دو الکترود با اختلاف پتانسیل بالا به هم متصل می شوند. هنگامی که جریان برق از طریق الکترودها عبور می کند، قوس الکتریکی ایجاد می شود. این قوس الکتریکی باعث گرم شدن فلز در محفظه ذوب می شود و آن را ذوب می کند.

در کوره های القایی، ذوب فلز با استفاده از میدان مغناطیسی انجام می شود. یک ترانسفورماتور در کوره القایی قرار دارد که جریان متناوب را به یک میدان مغناطیسی تبدیل می کند. این میدان مغناطیسی باعث ایجاد جریان الکتریکی در فلز می شود. این جریان الکتریکی باعث گرم شدن فلز می شود.

تفاوت اصلی بین این دو روش ذوب، در این است که در کوره های قوس الکتریکی، گرما به صورت مستقیم به فلز منتقل می شود. در حالی که در کوره های القایی، گرما به صورت غیرمستقیم به فلز منتقل می شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، مقاله “تفاوت کوره قوس الکتریکی و القایی” را مطالعه نمایید.

قیمت کوره قوس الکتریکی

قیمت کوره قوس الکتریکی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله ظرفیت کوره، نوع کوره و مواد و تجهیزات مورد استفاده در ساخت کوره. ظرفیت کوره قوس الکتریکی بر اساس وزن فلزی که می تواند در آن ذوب شود تعیین می شود. ظرفیت کوره ها معمولاً از چند تن تا چند صد تن متغیر است.

کوره های قوس الکتریکی انواع مختلفی دارند، از جمله کوره های قوس الکتریکی تک الکترود، کوره های قوس الکتریکی دو الکترود، و کوره های قوس الکتریکی سه الکترود. قیمت کوره ها با توجه به نوع آنها متفاوت است.

مواد و تجهیزات مورد استفاده در ساخت کوره، مانند بدنه کوره، محفظه ذوب، و الکترودها، نیز بر قیمت کوره تأثیر می گذارند.

به طور کلی، قیمت کوره های قوس الکتریکی از چند صد هزار دلار تا چند میلیون دلار متغیر است. برای مثال، قیمت یک کوره قوس الکتریکی تک الکترود با ظرفیت 100 تن، حدود 1 میلیون دلار است.

در ایران، شرکت های مختلفی تولید کننده کوره های قوس الکتریکی هستند. همچنین، کوره های قوس الکتریکی از کشورهایی مانند چین، کره جنوبی، و آلمان نیز وارد می شوند.

کوره های قوس الکتریکی در ایران

در ایران، شرکت های مختلفی تولید کننده کوره های قوس الکتریکی هستند. برخی از این شرکت ها عبارتند از:

شرکت پاترون: شرکت پاترون یکی از بزرگترین تولیدکنندگان کوره های قوس الکتریکی در ایران است. این شرکت انواع مختلف کوره های قوس الکتریکی، از جمله کوره های قوس الکتریکی تک الکترود، دو الکترود، سه الکترود، و سرباره ای، را تولید می کند.

شرکت کوره های قوس الکتریکی ایران: شرکت کوره های قوس الکتریکی ایران یکی دیگر از تولیدکنندگان بزرگ کوره های قوس الکتریکی در ایران است. این شرکت انواع مختلف کوره های قوس الکتریکی، از جمله کوره های قوس الکتریکی تک الکترود، دو الکترود، و سه الکترود، را تولید می کند.

شرکت کوره سازی آذربایجان: شرکت کوره سازی آذربایجان یکی دیگر از تولیدکنندگان کوره های قوس الکتریکی در ایران است. این شرکت انواع مختلف کوره های قوس الکتریکی، از جمله کوره های قوس الکتریکی تک الکترود، دو الکترود، و سه الکترود، را تولید می کند.

علاوه بر این شرکت ها، شرکت های دیگری نیز در ایران در زمینه تولید کوره های قوس الکتریکی فعالیت می کنند. کوره های قوس الکتریکی تولید شده در ایران از کیفیت بالایی برخوردار هستند و می توانند با محصولات مشابه خارجی رقابت کنند.

اصطلاحات کوره قوس الکتریکی

در ادامه به برخی از اصطلاحات مرتبط با کوره قوس الکتریکی اشاره می کنیم:

• شارژ: مواد اولیه ای است که در کوره قوس الکتریکی ذوب می شود. شارژ کوره قوس الکتریکی معمولاً از آهن قراضه، سنگ آهن، و مواد افزودنی تشکیل شده است.
• قوس الکتریکی: تخلیه الکتریکی است که بین دو نقطه با اختلاف پتانسیل بالا ایجاد می شود. قوس الکتریکی باعث ایجاد گرمای شدید می شود که فلز را ذوب می کند.
• محفظه ذوب: فضایی است که در آن فلز در کوره قوس الکتریکی ذوب می شود. محفظه ذوب معمولاً از مواد نسوز مانند آجر نسوز ساخته شده است.
• الکترود: هادی الکتریکی است که جریان برق را به قوس الکتریکی منتقل می کند. الکترودها در کوره قوس الکتریکی معمولاً از کربن یا مس ساخته می شوند.
• کنترل کننده الکترونیکی: دستگاهی است که جریان برق ورودی به کوره قوس الکتریکی را کنترل می کند. این کنترل کننده دمای قوس الکتریکی و در نتیجه دمای فلز مذاب را کنترل می کند.
• تخلیه فلز مذاب: فرآیندی است که در آن فلز مذاب از کوره قوس الکتریکی خارج می شود. فلز مذاب معمولاً از طریق یک مجرای باز در پایین کوره تخلیه می شود.
• کوره قوس الکتریکی تک الکترود: کوره ای است که در آن یک الکترود از بالا وارد کوره می شود و قوس الکتریکی بین الکترود و شارژ کوره ایجاد می شود.
• کوره قوس الکتریکی دو الکترود: کوره ای است که در آن دو الکترود از بالا و پایین وارد کوره می شوند. قوس الکتریکی بین دو الکترود ایجاد می شود.
• کوره قوس الکتریکی سه الکترود: کوره ای است که در آن سه الکترود از بالا، پایین، و یک طرف وارد کوره می شوند. قوس الکتریکی بین سه الکترود ایجاد می شود.
• کوره قوس الکتریکی سرباره ای: کوره ای است که در آن از سرباره برای افزایش کارایی ذوب استفاده می شود. سرباره یک ماده مایع است که از فلز و اکسیژن تشکیل شده است. سرباره با جذب اکسیژن از فلز، به کاهش اکسیداسیون فلز کمک می کند.
• کوره قوس الکتریکی مداوم: کوره ای است که در آن ذوب فلز به صورت مداوم انجام می شود. در این نوع کوره، شارژ کوره به طور مداوم از یک طرف وارد کوره می شود و فلز مذاب از طرف دیگر خارج می شود.

جمع‌بندی

متالورژی کوره قوس الکتریکی برای تولید انواع مختلف فولاد، از فولاد ساختمانی گرفته تا فولاد آلیاژی، استفاده می شود. این فرآیند همچنین برای تولید چدن و آلیاژهای فلزی مختلف استفاده می شود.

انتظار می رود که تقاضا برای متالورژی کوره قوس الکتریکی در سال های آینده افزایش یابد. این امر به دلیل افزایش تقاضا برای فولاد و آلیاژهای فلزی است. همچنین، پیشرفت های فناوری در زمینه کوره های قوس الکتریکی باعث بهبود کارایی و کاهش هزینه های این فرآیند شده است.

فلزات, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 19 دی 1402