کوره قوس الکتریکی چیست؟ + چگونه کار می کند

کوره قوس الکتریکی که به اختصار EAF نیز نامیده می شود؛ به عنوان یک ابزار اساسی در فرایند ذوب قطعات فلزی، از جمله قطعات آهنی و غیرآهنی، شناخته می‌شود. این کوره به لطف ویژگی‌های خاصی همچون توانایی تولید حرارت بالا و نرخ تولید فوق‌العاده، در صنایع ذوب ایران و سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است.کوره قوس الکتریکی دارای یک حوضچه مذاب است که در بخش بالای آن، الکترودهای کربنی نصب شده‌اند، که باعث ایجاد یک محیط موثر برای ذوب مواد فلزی می‌شود. از این رو ،کوره قوس الکتریکی یکی از روش‌های پیشتاز برای ذوب قطعات فلزی می‌باشد و ارزش برتری برای صنایع فلزی دارد.

در کوره قوس الکتریکی، با شارژ کوره الکترودها به سمت پایین حرکت کرده و جریان الکتریکی توسط ترانسفورمرها برقرار می‌شود. ترانسفورمر وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را بین دو یا چند سیم پیچ، از طریق القای الکترومغناطیس انتقال می‌دهد. این انتقال انرژی الکتریکی از ترانسفورمر به الکترودها، باعث شروع فرایند ذوب مواد فلزی در کوره قوس الکتریکی می‌شود.همچنین با استفاده از کنترل پیشرفته جریان الکتریکی و تنظیم سایر پارامترها، می‌توان به بهبود کیفیت و کارایی فرایند ذوب کمک کرد.

در فرآیند ذوب با استفاده از کوره قوس الکتریکی، قراضه و آهن اسفنجی نقش اساسی دارند. انتخاب نادرست قراضه می‌تواند منجر به شکست الکترودها یا سر ریز شدن فولاد مذاب شود.در فرآیند ذوب با کوره قوس الکتریکی، اضافه کردن فروآلیاژها، فروکربن و روان‌سازها امکان بهینه‌سازی ترکیب شیمیایی فولاد را فراهم می‌کند. این مواد برای بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند و با توجه به اهداف مشخص، به مقدار و نسبت مشخصی به فولاد اضافه می‌شوند.فرو کربن ها به عنوان اکسیژن‌زدای بسیار قوی در کوره‌های قوس مستقیم، بهبودی چشمگیر در کیفیت و خواص مکانیکی فولاد ایجاد می‌کنند و این امر اهمیت بالایی در بهره‌وری و کیفیت نهایی محصول دارد.

ساخت کوره قوس الکتریکی

ساخت کوره‌های قوس الکتریکی توسط هرولت در سال ۱۸۷۸ آغاز شد. همچنین این روش بر اساس استفاده از قوس الکتریکی بین دو الکترود افقی برای ذوب فلزات متمرکز بود. این ابتکار ابتدا توسط شرکت زیمنس مطرح شده بود، اما هرولت با عملی سازی این تکنولوژی، نقش بسیار موثری در پیشرفت صنعت فلزات ایفا کرد.در مدل ابتکاری کوره‌های قوس الکتریکی توسط هرولت، از برق سه فاز بهره می‌برد که جریان الکتریکی از هر فاز از یک الکترود شروع و پس از ورود به حوضچه مذاب، به الکترود دیگر منتقل می‌شود.این روش به تأمین حرارت مورد نیاز برای ذوب فلزات کمک کرده و باعث کاهش فرسایش مواد نسوز می شود.این ابتکار، علاوه بر بهبود کارایی و کیفیت فرایند ذوب، به افزایش عمر مفید و بهره‌وری کوره‌ها منجر شده که تأثیر مثبتی بر بهره‌وری و عملکرد کلی سیستم دارد.

انواع کوره های قوس الکتریکی

کوره‌های قوس الکتریکی براساس عبور جریان الکتریکی به دو دسته مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می‌گردد.

کوره قوس الکتریکی مستقیم:

کوره قوس الکتریکی مستقیم در سه نوع تک الکترود، دو الکترود و سه الکترود تولید می‌شود که نوع سه الکترود برای ذوب فولاد در تناژ بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.کوره‌های قوس الکتریکی مستقیم با ایجاد قوس الکتریکی بین الکترودها و شارژ، از حرارت تولید شده برای ذوب مواد استفاده می‌کنند. این نوع کوره‌ها قادرند دماهای بسیار بالا تا 4000 درجه سانتیگراد را تولید نمایند که برای فرآیندهایی چون ذوب فولاد بسیار مناسب می‌باشند.در صنایع مرتبط با تولید و فرآوری فولاد، کوره‌های قوس الکتریکی بیشترین کاربرد را دارد.همچنین سختی فولاد VCN 200 می‌تواند بر کارایی و عملکرد این کوره‌ها تأثیرگذار باشد.

کوره قوس الکتریکی غیر مستقیم:

قوس الکتریکی بین دو الکترود که در بالای شارژ داخل کوره تعبیه شده، یک روش نوآورانه است که برای ذوب فلزات غیر آهنی یا فلزات چدن استفاده می‌شود. این فرایند، با ایجاد حرارت بالا از طریق قوس الکتریکی بین الکترودها، باعث ذوب فلزات می‌شود. از دیگر مزایای این روش می‌توان به سرعت ذوب فلزات، کارایی بالا و کاهش هزینه‌ها اشاره کرد.

نحوه عملکرد کوره قوس الکتریکی

در عملکرد کوره قوس الکتریکی، ایجاد حوضچه مذاب از فلز آهن و افزودن شارژ آهن اسفنجی از اهمیت بسزایی برخوردار است. این فرآیند باعث تولید حرارت بسیار بالا و ذوب شدن مواد می‌شود که از طریق عبور جریان برق از الکترودها، که بر بالای جریان مذاب یا در داخل آن قرار دارند، صورت می گیرد.در کوره‌های قوس الکتریکی، ایجاد قوس الکتریکی شدید بین دو الکترود، تولید حرارت بسیار بالایی را به همراه دارد که منجر به ذوب شدن مواد فلزی می‌شود. این فرایند حیاتی و اساسی برای ذوب و تبدیل فلزات در کوره‌های قوس الکتریکی به کار می‌رود.

در هر کوره قوس الکتریکی، سه الکترود از سقف کوره عبور می‌کنند و هر یک به یکی از فازهای جریان برق متصل می‌شوند. با حرکت نوسانی الکترودها، طول قوس الکتریکی که بین الکترودها ایجاد می‌شود، تغییر می‌کند.تنظیم دقیق حرارت در فرایند ذوب بسیار حیاتی است زیرا این موضوع تاثیر بسیار زیادی بر کیفیت و دقت عملیات ذوب دارد. برای اطمینان از اجرای بهینه و کارآمد فرآیند ذوب، نیاز است که مراحل تنظیم حرارت با دقت و زمانبندی صحیح انجام شود.

در مرحله نهایی از فرایند ذوب، با رسیدن به دمای 1550 درجه سانتیگراد؛ جرقه‌هایی ایجاد می‌شود که باعث ذوب قراضه‌ها می‌شوند. در این لحظه، شارژ آهن اسفنجی به کوره تزریق می‌شود و ولتاژ مورد نیاز برای انجام فرایند به‌طور دقیق و کنترل شده کاهش می‌یابد تا به مقدار مطلوبی برسد. این مرحله از فرایند نیازمند نظارت و کنترل دقیق است تا جلوی هرگونه مشکلات و نارسایی‌های احتمالی گرفته شود.

کاربرد کوره EAF

کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) به دلیل بازدهی بالا در تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی، در صنعت فولادسازی کاربرد بسیار گسترده‌ای دارند و در حال حاضر حدود ۳۰٪ از فولاد جهان با استفاده از این کوره‌ها تولید می‌شود. این کوره‌ها به‌واسطه توانایی تامین حرارت لازم برای ذوب فولاد در مدت زمان کوتاه و هزینه کمتر، جایگاه مهمی در صنعت فولادسازی دارند.

به علاوه، عوامل دیگری مانند استفاده از مشعل های اکسیژن-سوخت، کنترل اتوماتیک ذوب و پالایش و فناوری‌های دیگر نیز در بهبود عملکرد و کارایی کوره‌های قوس الکتریکی نقش مهمی داشته‌اند.کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) با بازدهی بالا در تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی، نقش مهمی در صنعت فولادسازی ایفا می‌کنند. این کوره‌ها با توانایی ذوب سریع و کارآیی بالا، محصولات گوناگونی از جمله ناودانی، میله، تسمه، میلگرد میلگرد آجدار و گریدهای مختلف فولاد را تولید می‌کنند. برخی از این محصولات،از جمله فولاد mo40 و ck45، از اهمیت وسیعی در صنایع خودروسازی و دیگر صنایع برخوردار هستند.