ما هو فرن القوس الكهربائي؟
يستخدم فرن القوس الكهربائي (EAF) أقواسًا كهربائية بين أقطاب الجرافيت والشحنة المعدنية لتوليد الحرارة اللازمة للصهر. وتُعدّ أفران القوس الكهربائي أساسية في صناعة الصلب الحديثة، إذ تُساهم بنحو 25% من الإنتاج العالمي للصلب. وعلى عكس أفران الصهر، تستخدم أفران القوس الكهربائي في المقام الأول خردة الصلب كمادة خام، مما يجعلها قابلة لإعادة التدوير بدرجة عالية.
مكونات التصميم الرئيسية
هيكل الفرن
يحتوي الغلاف الأسطواني، المصنوع عادةً من صفائح فولاذية سميكة، على حوض الصهر ويتحمل إجهادات حرارية وميكانيكية شديدة. تتراوح أقطار الغلاف من مترين إلى عشرة أمتار حسب السعة.
نظام الأقطاب الكهربائية
تُزوّد ثلاثة أقطاب كهربائية مرتبة على شكل مثلث المصهور بالطاقة. تتراوح أقطار الأقطاب الكهربائية من 150 مم إلى 700 مم. ويبلغ متوسط استهلاك الأقطاب الكهربائية من 1.5 إلى 4 كجم لكل طن من الفولاذ المُنتَج.
محول
يقوم محول الفرن بخفض جهد الشبكة (6-35 كيلو فولت) إلى جهد ثانوي يتراوح بين 100 و400 فولت. تتراوح القدرة الكهربائية عادةً بين 15 و150 ميجا فولت أمبير للعمليات واسعة النطاق.
بطانة حرارية
تُبطّن جدران الفرن وموقده بمواد حرارية أساسها المغنيسيوم. وتستخدم صناعة الصلب بتقنية تحويل الأكسجين الأساسي (BOC) طوب المغنيزيت، بينما تستخدم صناعة الصلب الثانوية مواد أكثر تطوراً.
اتجاهات التصميم الحديثة لأفران القوس الكهربائي
تتميز أفران القوس الكهربائي الحديثة بتصاميم فائقة القدرة (UHP) بمستويات طاقة تتجاوز 1000 كيلو فولت أمبير لكل طن من الصلب. وتعمل أنظمة التسخين المسبق للخردة المصبوبة، وتقنية الخبث الرغوي، وأنظمة حقن الكربون على زيادة كفاءة الطاقة إلى أقصى حد.
