مقدمه ای بر ذوب قوس

ذوب قوس الکتریکی یک روش متالورژی الکتروترمال است که از انرژی الکتریکی برای ایجاد قوس بین الکترودها یا بین الکترودها و مواد ذوب شده برای ذوب فلزات استفاده می کند. قوس ها را می توان با استفاده از جریان مستقیم یا جریان متناوب تولید کرد. هنگام استفاده از جریان متناوب، ولتاژ صفر لحظه ای بین دو الکترود وجود خواهد داشت. در ذوب خلاء، به دلیل چگالی گاز کم بین دو الکترود، به راحتی می توان قوس را خاموش کرد. بنابراین، منبع تغذیه DC به طور کلی برای ذوب قوس خلاء استفاده می شود.

با توجه به روش های مختلف گرمایش، ذوب قوس الکتریکی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: ذوب قوس حرارتی مستقیم و ذوب قوس حرارتی غیر مستقیم. شاخص های فنی و اقتصادی اصلی ذوب قوس شامل زمان ذوب، مقدار مواد کوره جامد ذوب شده در واحد زمان (ظرفیت تولید)، مصرف برق مواد واحد جامد کوره، مواد نسوز، مصرف الکترود و غیره است.

1، ذوب قوس حرارتی مستقیم

قوس الکتریکی تولید شده توسط ذوب قوس حرارتی مستقیم بین میله الکترود و مواد کوره ذوب شده است. مواد کوره مستقیماً توسط قوس الکتریکی که منبع گرما برای ذوب است گرم می شود. دو نوع اصلی ذوب قوس حرارتی مستقیم وجود دارد: روش ذوب کوره قوس الکتریکی با حرارت مستقیم بدون خلاء و روش ذوب کوره قوس الکتریکی مصرفی با حرارت مستقیم.

(1) روش ذوب قوس سه فاز گرمایش مستقیم غیر خلاء. این یک روش رایج در فولادسازی است. کوره قوس الکتریکی فولادسازی مهمترین نوع کوره قوس الکتریکی سه فاز گرمایش مستقیم بدون خلاء است. کوره قوس الکتریکی که معمولا توسط مردم به آن اشاره می شود به این نوع کوره اشاره دارد. برای به دست آوردن فولاد با آلیاژ بالا، اضافه کردن اجزای آلیاژی به فولاد، تنظیم محتوای کربن و سایر آلیاژهای فولاد، حذف ناخالصی های مضر مانند گوگرد، فسفر، اکسیژن، نیتروژن و اجزای غیرفلزی زیر ضروری است. محدوده مشخص شده محصول این وظایف ذوب برای تکمیل در کوره قوس الکتریکی راحت‌تر است. اتمسفر داخل کوره قوس الکتریکی را می توان به گونه ای کنترل کرد که از طریق سرباره سازی ضعیف اکسید یا حتی کاهش یابد. ترکیب آلیاژ در کوره قوس الکتریکی تلفات سوخت کمتری دارد و تنظیم فرآیند گرمایش نسبتاً آسان است. بنابراین، اگرچه ذوب قوس به مقدار زیادی انرژی الکتریکی نیاز دارد، اما این روش همچنان در صنعت برای ذوب انواع فولادهای آلیاژی با عیار بالا استفاده می شود.

(2) روش ذوب کوره قوس الکتریکی با حرارت مستقیم. عمدتاً برای ذوب فلزات فعال و با نقطه ذوب بالا مانند تیتانیوم، زیرکونیوم، تنگستن، مولیبدن، تانتالم، نیوبیم و آلیاژهای آنها استفاده می شود. همچنین برای ذوب فولادهای آلیاژی مانند فولاد مقاوم در برابر حرارت، فولاد ضد زنگ، فولاد ابزار و فولاد بلبرینگ استفاده می شود. فلز ذوب شده توسط کوره قوس الکتریکی مصرفی با حرارت مستقیم گاز و ناخالصی فرار کاهش می یابد و شمش به طور کلی دارای تخلخل مرکزی نیست. کریستالیزاسیون شمش یکنواخت تر است و خواص فلز بهبود می یابد. مشکل ذوب کوره قوس مصرفی با حرارت مستقیم این است که تنظیم ترکیب فلزات (آلیاژها) دشوار است. اگرچه هزینه تجهیزات کوره بسیار کمتر از کوره القایی خلاء است، اما بیشتر از کوره سرباره الکتریکی است و هزینه ذوب نیز بسیار بالاتر است. کوره قوس الکتریکی خود مصرف کننده خلاء برای اولین بار در تولید صنعتی در سال 1955، ابتدا برای ذوب تیتانیوم، و بعداً برای ذوب سایر فلزات با نقطه ذوب بالا، فلزات فعال و فولادهای آلیاژی استفاده شد.

2، ذوب قوس حرارتی غیر مستقیم

قوس تولید شده توسط ذوب قوس حرارتی غیرمستقیم بین دو الکترود گرافیتی است و مواد کوره به طور غیر مستقیم توسط قوس گرم می شود. این روش ذوب عمدتاً برای ذوب مس و آلیاژهای مس استفاده می شود. ذوب قوس حرارتی غیرمستقیم به دلیل صدای زیاد و کیفیت پایین فلز به تدریج جایگزین روش های ذوب دیگر می شود.