مقدمة لذوبان القوس

ذوبان القوس هو طريقة تعدينية كهروحرارية تستخدم الطاقة الكهربائية لتوليد قوس بين الأقطاب الكهربائية أو بين الأقطاب الكهربائية والمواد المنصهرة لصهر المعادن. يمكن إنشاء الأقواس باستخدام التيار المباشر أو التيار المتردد. عند استخدام التيار المتردد، سيكون هناك جهد لحظي صفر بين القطبين. في ذوبان الفراغ، بسبب انخفاض كثافة الغاز بين القطبين، من السهل أن يتسبب في إطفاء القوس. لذلك، يتم استخدام مصدر الطاقة DC بشكل عام في ذوبان القوس الفراغي.

وفقًا لطرق التسخين المختلفة، يمكن تقسيم ذوبان القوس إلى فئتين: ذوبان قوس التسخين المباشر وذوبان قوس التسخين غير المباشر. تشمل المؤشرات الفنية والاقتصادية الرئيسية لذوبان القوس وقت الذوبان، وكمية مادة الفرن الصلب المنصهرة لكل وحدة زمنية (القدرة الإنتاجية)، واستهلاك الكهرباء لوحدة مادة الفرن الصلب، والمواد المقاومة للحرارة، واستهلاك القطب الكهربائي، وما إلى ذلك.

1 、 ذوبان قوس التسخين المباشر

القوس الكهربائي الناتج عن ذوبان قوس التسخين المباشر يقع بين قضيب الإلكترود ومادة الفرن المنصهر. يتم تسخين مادة الفرن مباشرة بواسطة القوس الكهربائي، وهو مصدر الحرارة للصهر. هناك نوعان رئيسيان من ذوبان قوس التسخين المباشر: طريقة ذوبان فرن القوس ثلاثي الطور للتسخين المباشر بالفراغ وطريقة ذوبان فرن القوس القابل للاستهلاك بالفراغ للتسخين المباشر.

(1) طريقة ذوبان القوس بالتسخين المباشر بدون فراغ على ثلاث مراحل. هذه طريقة شائعة الاستخدام في صناعة الصلب. فرن القوس الكهربائي لصناعة الفولاذ هو النوع الأكثر أهمية من فرن القوس الكهربائي ثلاثي الطور للتسخين المباشر بدون فراغ. يشير فرن القوس الكهربائي الذي يشير إليه الناس عادةً إلى هذا النوع من الأفران. من أجل الحصول على سبائك فولاذية عالية، من الضروري إضافة مكونات سبائك إلى الفولاذ، وضبط محتوى الكربون ومحتوى السبائك الأخرى للصلب، وإزالة الشوائب الضارة مثل الكبريت والفوسفور والأكسجين والنيتروجين والشوائب غير المعدنية أدناه النطاق المحدد للمنتج. تعتبر مهام الصهر هذه أكثر ملاءمة لإكمالها في فرن القوس الكهربائي. يمكن التحكم في الجو داخل فرن القوس الكهربائي ليكون مؤكسدًا بشكل ضعيف أو حتى مختزلًا من خلال صنع الخبث. تركيبة السبائك في فرن القوس الكهربائي لديها خسارة أقل في الاحتراق، وعملية التسخين سهلة الضبط نسبياً. ولذلك، على الرغم من أن ذوبان القوس الكهربائي يتطلب كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية، إلا أن هذه الطريقة لا تزال تستخدم في الصناعة لصهر أنواع مختلفة من سبائك الفولاذ عالية الجودة

(2) طريقة ذوبان فرن القوس الفراغي للتسخين المباشر. يتم استخدامه بشكل أساسي لصهر المعادن النشطة والعالية نقطة الانصهار مثل التيتانيوم والزركونيوم والتنغستن والموليبدينوم والتنتالوم والنيوبيوم وسبائكها. كما أنها تستخدم لصهر سبائك الفولاذ مثل الفولاذ المقاوم للحرارة، والفولاذ المقاوم للصدأ، وفولاذ الأدوات، والفولاذ المحمل. المعدن المنصهر بواسطة فرن القوس القابل للاستهلاك الفراغي للتسخين المباشر لديه انخفاض في محتوى الغاز والشوائب المتطايرة، ولا تحتوي السبيكة بشكل عام على مسامية مركزية. تبلور السبائك أكثر تجانسًا، ويتم تحسين خصائص المعدن. تكمن مشكلة ذوبان فرن القوس القابل للاستهلاك بالتسخين المباشر في أنه من الصعب ضبط تركيبة المعادن (السبائك). على الرغم من أن تكلفة معدات الفرن أقل بكثير من تكلفة فرن الحث الفراغي، إلا أنها أعلى من تكلفة فرن الخبث الكهربائي، كما أن تكلفة الصهر أعلى بكثير. تم تطبيق فرن القوس الكهربائي ذاتي الاستهلاك الفراغي لأول مرة في الإنتاج الصناعي في عام 1955، في البداية لصهر التيتانيوم، وبعد ذلك لصهر المعادن الأخرى ذات نقطة الانصهار العالية، والمعادن النشطة، وسبائك الفولاذ.

2- ذوبان قوس التسخين غير المباشر

القوس الناتج عن ذوبان قوس التسخين غير المباشر يقع بين قطبين من الجرافيت، ويتم تسخين مادة الفرن بشكل غير مباشر بواسطة القوس. تستخدم طريقة الصهر هذه بشكل أساسي لصهر النحاس وسبائك النحاس. يتم تدريجياً استبدال ذوبان قوس التسخين غير المباشر بطرق صهر أخرى بسبب ضجيجها العالي وجودة المعدن الرديئة.