מבוא להמסת קשת

התכת קשת היא שיטה מתכת אלקטרו-תרמית המשתמשת באנרגיה חשמלית כדי ליצור קשת בין אלקטרודות או בין אלקטרודות לחומר המומס להמסת מתכות. ניתן ליצור קשתות באמצעות זרם ישר או זרם חילופין. בעת שימוש בזרם חילופין, יהיה מתח אפס מיידי בין שתי האלקטרודות. בהתכה בוואקום, בשל צפיפות הגזים הנמוכה בין שתי האלקטרודות, קל לגרום לכיבוי הקשת. לכן, ספק כוח DC משמש בדרך כלל להמסת קשת ואקום.

על פי שיטות חימום שונות, ניתן לחלק את התכת הקשת לשתי קטגוריות: התכת קשת חימום ישירה והתכת קשת חימום עקיפה. האינדיקטורים הטכניים והכלכליים העיקריים של התכת קשת כוללים זמן התכה, כמות החומר המוצק בכבשן המומס ליחידת זמן (כושר ייצור), צריכת חשמל של חומרי תנור מוצקים, חומרים עקשנים, צריכת אלקטרודות וכו'.

1、 התכה של קשת חימום ישיר

הקשת החשמלית שנוצרת על ידי התכת קשת חימום ישירה נמצאת בין מוט האלקטרודה לחומר התנור המומס. חומר התנור מחומם ישירות על ידי הקשת החשמלית, שהיא מקור החום להתכה. ישנם שני סוגים עיקריים של התכת קשת בחימום ישיר: שיטת התכה של תנור קשת תלת פאזי בחימום ישיר ללא ואקום ושיטת התכה של תנור קשת מתכלה עם ואקום בחימום ישיר.

(1) שיטת התכת קשת תלת פאזית בחימום ישיר ללא ואקום. זוהי שיטה נפוצה בייצור פלדה. תנור קשת חשמלי לייצור פלדה הוא הסוג החשוב ביותר של תנור קשת חשמלי תלת פאזי ללא ואקום. תנור הקשת החשמלי המכונה בדרך כלל על ידי אנשים מתייחס לסוג זה של תנור. על מנת להשיג פלדה מסגסוגת גבוהה, יש צורך להוסיף רכיבי סגסוגת לפלדה, להתאים את תכולת הפחמן ותכולת הסגסוגות האחרות של הפלדה, להסיר זיהומים מזיקים כגון גופרית, זרחן, חמצן, חנקן ותכלילים לא מתכתיים למטה הטווח המצוין של המוצר. משימות התכה אלו נוחות ביותר לביצוע בכבשן קשת חשמלי. ניתן לשלוט באווירה בתוך תנור הקשת החשמלי כך שהיא מתחמצנת בצורה חלשה או אפילו מפחיתה באמצעות ייצור סיגים. להרכב הסגסוגת בתנור הקשת החשמלי יש פחות אובדן שריפה, ותהליך החימום קל יחסית להתאמה. לכן, למרות שהמסת קשת דורשת כמות גדולה של אנרגיה חשמלית, שיטה זו עדיין משמשת בתעשייה להמסת פלדות סגסוגת שונות בדרגה גבוהה

(2) שיטת התכה של תנור קשת ואקום בחימום ישיר. הוא משמש בעיקר להמסת מתכות פעילות ונקודות התכה גבוהות כגון טיטניום, זירקוניום, טונגסטן, מוליבדן, טנטלום, ניוביום וסגסוגותיהם. הוא משמש גם להמסת פלדות סגסוגת כגון פלדה עמידה בחום, נירוסטה, פלדת כלי ופלדת נושאות. למתכת המומסת על ידי תנור קשת מתכלה בוואקום חימום ישיר יש ירידה בתכולת הגז והזיהומים הנדיפים, ולמטיל אין בדרך כלל נקבוביות מרכזית. התגבשות המטיל אחידה יותר, ותכונות המתכת משופרות. הבעיה עם התכה של תנור קשת מתכלה ואקום בחימום ישיר היא שקשה להתאים את הרכב המתכות (סגסוגות). למרות שעלות הציוד של הכבשן נמוכה בהרבה מזו של תנור אינדוקציה ואקום, היא גבוהה מזו של תנור הסיגים החשמליים, וגם עלות ההיתוך גבוהה בהרבה. תנור קשת חשמלי הנצרך עצמי בוואקום יושם לראשונה בייצור תעשייתי בשנת 1955, בתחילה להמסת טיטניום, ומאוחר יותר להמסת מתכות אחרות בנקודת התכה גבוהה, מתכות פעילות ופלדות סגסוגת.

2、 התכה של קשת חימום עקיף

הקשת שנוצרת על ידי התכת קשת חימום עקיף היא בין שתי אלקטרודות גרפיט, וחומר הכבשן מחומם בעקיפין על ידי הקשת. שיטת התכה זו משמשת בעיקר להמסת נחושת וסגסוגות נחושת. התכת קשת חימום עקיף מוחלפת בהדרגה בשיטות התכה אחרות בשל הרעש הגבוה שלה ואיכות המתכת הירודה.