هناك إيقاعٌ مُحدد لتشغيل فرن القوس الكهربائي، لا يُمكن إتقانه إلا بعد قضاء بعض الوقت في ورشة الصهر. تتبع كل عملية تسخين تسلسلًا مُعينًا، لكن الفرق بين عملية تسخين مدتها 45 دقيقة وأخرى مدتها 90 دقيقة يعتمد عادةً على مدى إتقانك للأساسيات. يُرشدك هذا الدليل خلال كل مرحلة من مراحل عملية الأكسدة - التي لا تزال المعيار في معظم الورش - ويشرح ليس فقط ما يجب فعله، بل ولماذا هو مهم.
عملية الأكسدة: لا تزال هي الأداة الأساسية
لماذا اكتسبت طريقة الأكسدة مكانتها؟
إذا كنت تصهر الفولاذ الكربوني أو الفولاذ منخفض السبائك، أو أي نوع آخر حيث يكون التحكم في الغازات والشوائب أمرًا بالغ الأهمية، فإن طريقة الأكسدة هي الأنسب. تتميز هذه الطريقة بفترة أكسدة مخصصة يتم خلالها ضخ الأكسجين لإزالة الكربون، ثم ترك فقاعات ثاني أكسيد الكربون الناتجة تعمل على تنظيف حوض الصهر. يؤدي هذا التنظيف إلى سحب الهيدروجين والنيتروجين والشوائب غير المعدنية بكفاءة لا تضاهيها أي مرحلة أخرى من مراحل العملية.
ستجري عملية تسخين الأكسدة عندما:
- أنت تصنع الفولاذ الكربوني أو الفولاذ منخفض السبائك
- يحتاج الفولاذ إلى تحكم دقيق في الغازات والشوائب
- خردتك مختلطة أو ذات تركيبة غير معروفة (لذا فأنت بحاجة إلى التنظيف الذي توفره الأكسدة)
- إزالة الفوسفور والكبريت كلاهما من المتطلبات
التسلسل ذو المراحل الست
تتبع كل عملية أكسدة نفس الهيكل الأساسي:
إصلاح الفرن ← الشحن ← الصهر ← الأكسدة ← الاختزال ← التصريف
لكل مرحلة وظيفة محددة. دعونا نستعرضها بالترتيب.
المرحلة الأولى: إصلاح الفرن
لماذا لا يمكنك تخطي هذا
تتعرض بطانة الفرن لعوامل قاسية مع كل دورة تسخين - من الصدمات الحرارية، والتأثيرات الميكانيكية الناتجة عن الشحن، والتآكل الكيميائي من الخبث، والإشعاع الناتج عن القوس الكهربائي طوال اليوم. إذا لم تُجرَ الصيانة الدورية، ستفقد الجزء السفلي، أو يحترق الجدار، أو تسقط فتحة الصنبور. وكل هذه الإصلاحات مكلفة للغاية.
إن ممارسات الإصلاح الجيدة تقوم بعدة أمور في آن واحد:
- يُصلح المناطق المتضررة قبل أن تتحول إلى أعطال
- يحافظ على شكل الموقد بحيث يظل عمق حوض الصهر ثابتًا
- يسد الشقوق التي قد تسمح للفولاذ المنصهر بالوصول إلى غلاف الفرن
- يطيل عمر الحملة، وهو ما يصب في ميزانية المواد المقاومة للحرارة.
كيفية القيام بذلك بشكل صحيح
التوقيت مهم. أنجز العمل بينما لا تزال البطانة ساخنة. فالحرارة المتبقية تساعد على تثبيت مادة الإصلاح في مكانها. عمليًا، يُفضل إتمام الإصلاح في غضون 10 إلى 15 دقيقة بعد النقر. إذا طالت المدة، ستبرد البطانة لدرجة تمنع مادة الإصلاح من التلبيد بشكل صحيح.
المواد. تستخدم أفران القوس الكهربائي القائمة على المغنيسيوم المغنيزيت (MgO) أو الدولوميت (MgO·CaO) مع مادة رابطة - إما القطران أو زجاج الماء. جزيئات خشنة للإصلاحات الكبيرة، ومسحوق ناعم للأعمال الدقيقة.
الأساليب. لديك خيارات حسب الموقف:
- وضع مادة الإصلاح على البقعة الساخنة وترك الحرارة تعمل على تلبيدها - بسرعة وخشونة ونعومة للتآكل الطفيف.
- إصلاح الأضرار الموضعية باستخدام أداة مخصصة.
- الرش الساخن: رشّ ملاط حراري على الجدران باستخدام فوهة. هذه هي الطريقة الحديثة المعتمدة لأي شيء يتجاوز الإصلاحات الموضعية. إنها سريعة، وتغطي مساحات واسعة بالتساوي، وتعتمد على حرارة الفرن.
ما يجب مراقبته: فتحة الصنبور وخط الخبث هما أكثر المناطق عرضةً للتآكل. افحصهما بعد كل عملية تسخين. حافظ على سماكة طبقات الإصلاح بين 30 و 50 مم لكل طبقة - فإذا كانت سميكة جدًا، فلن تتلبد بشكل صحيح قبل إعادة التسخين.
المرحلة الثانية: الشحن
القواعد التي تهم فعلاً
طريقة تحميل الخردة تحدد مسار عملية التسخين بأكملها. سوء تصميم دلو التحميل يؤدي إلى تكتل المواد، وبطء عملية الذوبان، وإهدار الوقت.
المبادئ واضحة:
- الكثافة مهمة. أنت تريد أن يخترق القوس الشحنة، لا أن يرقص فوقها فقط.
- وزّعها، لا تكدسها. إن تكديس كل الخردة الثقيلة في مكان واحد يخلق بقعة باردة ترفض الذوبان.
- ثقيل في الأسفل، خفيف في الأعلى. قد يبدو هذا بديهياً، لكنه يُنتهك باستمرار. الطبقة السفلية: خردة ثقيلة. الطبقة الوسطى: متوسطة. الطبقة العلوية: خردة خفيفة ومواد سائبة.
- ضع الإضافات في الدلو. الجير، الكولا، مُعيد الكربنة - وزعها في الدلو، وليس كلها في كومة واحدة.
كيف تتقاضى المتاجر الحديثة رسومها
هناك طريقتان سائدتان.
تعتمد معظم ورش الصيانة على نظام الشحن ذي السقف المتأرجح. ارفع السقف، افتحه، ثم أنزل الدلو. يتميز هذا النظام بالسرعة والمرونة، ويتيح لك رؤية ما تفعله. تحتاج معظم عمليات التسخين إلى دلوين أو ثلاثة.
تُعدّ تقنية Consteel (التغذية المستمرة) تقنيةً فريدةً من نوعها. حيث يتم تغذية الخردة باستمرار من جانب الفرن عبر ناقل أثناء عملية الصهر. وبالاقتران مع نظام التثقيب السفلي اللامركزي (EBT)، يُتيح لك هذا النظام التشغيل دون توقف تقريبًا. فلا ينطفئ القوس الكهربائي أبدًا، مما يُقلل من فقد الحرارة بشكل كبير. كما يُحسّن هذا النظام من كفاءة استهلاك الطاقة، نظرًا لاستقرار الحمل. صحيح أن التكلفة الرأسمالية وتعقيد العملية هما المقابل، إلا أنه يُعدّ خيارًا مثاليًا للمصانع ذات الإنتاجية العالية.
كم يجب أن أتقاضى؟
تحدد سعة الفرن وقدرة المحول الحد الأقصى. استهدف نسبة تتراوح بين 85 و110% من السعة المقدرة في حرارة الصهر. إذا كانت نسبة التعبئة أقل من اللازم، فأنت تهدر قدرة المحول. أما إذا كانت أعلى من اللازم، فستحدث مشكلة في التوصيلات أو فيضان.
عند تحديد كمية المادة في الدلو، فكر في:
- ما هي أنواع الخردة التي لديك وكثافتها؟
- هل تقوم بتضمين المعدن الساخن (وكميته)
- كيف يبدو مخزون إرجاع السبائك الخاص بك
- من أين تبدأ نسبة الكربون والفوسفور والكبريت لديك
المرحلة الثالثة: الذوبان
لماذا تكلفك هذه المرحلة أكثر من غيرها؟
خلال فترة ذروة الاستهلاك، يضيع ما بين 50 و60 بالمئة من وقت استخدامك للكهرباء، ويُستهلك ما بين 60 و70 بالمئة من استهلاكك. إذا كنت تسعى لزيادة الإنتاجية، فهذا هو أول ما يجب عليك التركيز عليه.
تتكون مرحلة الانصهار من أربع مراحل متميزة، وكل مرحلة منها تحتاج إلى معالجة مختلفة.
ضربة القوس
شغّل الجهاز. تسقط الأقطاب الكهربائية. تلامس الخردة، فيتدفق التيار، ثم ترتفع ويبدأ القوس الكهربائي. في هذه الدقائق الأولى، يكون القوس مكشوفًا تمامًا - يشعّ مباشرةً لأعلى باتجاه السقف وجانبيًا باتجاه الجدران. استخدم جهدًا منخفضًا هنا. يضيف بعض المشغلين فحم الكوك أو خردة الأقطاب الكهربائية إلى منطقة الاشتعال للمساعدة في تثبيت القوس. إنه تفصيل صغير يُؤتي ثماره في إطالة عمر السقف.
تكوين البئر
يخترق القوس الكهربائي الخردة، مُحدثًا ثقبًا عميقًا. من المهم أن يحدث هذا بسرعة - أي أن يغمر القوس الكهربائي الشحنة حيث تُفيد حرارته. بمجرد اختراق الأقطاب الكهربائية، يُمكنك استخدام طاقة أعلى دون إتلاف السطح. هنا تكمن أهمية تنظيم الأقطاب الكهربائية عالي الحساسية. فبطء استجابة القطب الكهربائي يُكلفك وقتًا.
تكوين البركة المنصهرة
مع ذوبان الخردة، يتسع حوضك. الآن أضف أول دفعة من الجير. يجب أن يغطي الخبث الحوض في أسرع وقت ممكن - فهو يقلل من امتصاص الغازات، ويخفض فقدان الحرارة، ويبدأ في إزالة الفوسفور. بمجرد أن يصبح الحوض عميقًا بما يكفي، ابدأ بنفخ الأكسجين. فهو يسرع عملية الذوبان ويدخلك في مرحلة الأكسدة بشكل أسرع.
انصهار شامل
بعد تكوين حوض صهر متماسك، ارفع مستوى الأكسجين وشغّل مواقد الأكسجين والوقود إن توفرت. استمر في ضبط قاعدية الخبث وسيولته لتكون جاهزًا عند بدء عملية الأكسدة. يضمن حوض الصهر المُجهز جيدًا في نهاية عملية الصهر فترة أكسدة قصيرة ونظيفة.
استغلال الوقت من الذوبان
بعض الأمور التي تُحدث فرقاً ملموساً:
- تصميم جيد للجرافة لتقليل وقت الحفر
- استخدام الأكسجين والوقود للمساعدة في تسخين الخردة التي لا يمكن للقوس الكهربائي الوصول إليها
- استخدام الخبث الرغوي في أقرب وقت ممكن لحبس حرارة القوس الكهربائي في الحمام
- أبقِ السقف مغلقًا. في كل مرة تفتحه، تفقد الحرارة. خطط لإضافاتك بحيث لا تضطر لفتح السقف دون داعٍ.
- اضبط منحنى الطاقة لديك. تشغيل الفرن بأقصى طاقة عندما يكون القوس الكهربائي مكشوفًا بالكامل سيؤدي إلى تلف السقف. تعرّف على منحنى الطاقة الأمثل لفرنك لكل مرحلة.
المرحلة الرابعة: الأكسدة
ما الذي تفعله هنا فعلاً
تُعدّ فترة الأكسدة المرحلة الأهم في العمليات المعدنية. لديك خمس مهام متميزة:
إزالة الفوسفور - الحصول على نسبة الفوسفور أقل من المواصفات (عادةً ≤0.025%).
2. إزالة الكربون - نفخ الأكسجين، وإسقاط الكربون على الهدف.
3. إزالة الغازات - دع فقاعات ثاني أكسيد الكربون تنظف الهيدروجين والنيتروجين من الحمام.
4. إزالة الشوائب - تحمل فقاعات ثاني أكسيد الكربون الشوائب إلى السطح.
5. ارتفاع درجة الحرارة - تفاعل C-O طارد للحرارة؛ كل 0.01% من الكربون الذي تزيله يرفع درجة حرارة الحمام بحوالي 2-3 درجة مئوية.
إزالة الفوسفور: التخلص من الفوسفور
إزالة الفوسفور عملية معقدة تعتمد على كيمياء الخبث. أنت بحاجة إلى أربعة أشياء:
- قاعدية عالية. استهدف نسبة CaO/SiO₂ من 2.5 إلى 4.0.
- خبث مؤكسد. يجب أن تتراوح نسبة أكسيد الحديد الثنائي (FeO) في الخبث بين 15 و25 بالمئة. وبدونه، يبقى الفوسفور في المعدن.
- اخفض درجة الحرارة مبكراً. يميل توزيع الفوسفور إلى التكوّن في الخبث عند درجات الحرارة المنخفضة. ابدأ عملية إزالة الفوسفور بينما لا يزال الحوض بارداً نسبياً، ثم أزل الخبث الغني بالفوسفور قبل تسخينه لإزالة الكربون.
- كمية كافية من الخبث. التقليل من حجم الخبث يحد من كمية الفوسفور التي يمكن أن يمتصها الخبث.
نصيحة عملية: ابدأ بتكوين خبث عالي القاعدية وغني بأكاسيد الحديد في نهاية فترة الصهر. حفّز حركة الفوسفور مبكرًا. بمجرد إخراجه، أزل هذا الخبث قبل البدء بعملية إزالة الكربون المكثفة. إذا لم تفعل ذلك، فسيعود الفوسفور إلى المعدن - أي أنه سينتقل من الخبث إلى المعدن عندما تتغير التركيبة الكيميائية للخبث أثناء عملية إزالة الكربون. إنه خطأ شائع ويمكن تجنبه تمامًا.
إزالة الكربون: غليان ثاني أكسيد الكربون
يؤدي نفخ الأكسجين إلى دفع الكربون إلى الأسفل. ويتسبب غاز أول أكسيد الكربون الناتج في غليان شديد، وهذا الغليان لا يقتصر دوره على إزالة الكربون فحسب، بل يعمل أيضاً على تحريك المحلول (مما يؤدي إلى تجانس درجة الحرارة والتركيب الكيميائي)، كما أنه ينقل الهيدروجين والنيتروجين إلى الخارج مع انفجار الفقاعات على السطح، وينقل الشوائب إلى الخبث حيث يتم امتصاصها.
بعض الإرشادات:
- قم بإزالة الكربون بنسبة 0.2% على الأقل إذا كنت ترغب في الاستفادة من خاصية تنقية الغازات. إزالة الكربون بنسبة 0.05% فقط لا تُحدث فرقًا يُذكر.
- تحكم في سرعة النفخ. إذا كانت السرعة عالية جدًا، فسوف تتناثر الفولاذ المنصهر خارج الفرن. أما إذا كانت منخفضة جدًا، فلن يكون الغليان فعالًا.
انتبه لنقطة النهاية. خذ عينة قبل أن تعتقد أنك انتهيت. إذا لم تصل إلى النقطة المطلوبة، فأنت تثقب فولاذًا عالي الكربون. وإذا تجاوزتها، فأنت تعيد عملية الكربنة - وهي عملية ناجحة، لكنها تكلفك وقتًا وسبائكًا.
إدارة درجة الحرارة في الأكسدة
يُفضّل إنهاء مرحلة الأكسدة عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة الصب بحوالي 10 إلى 20 درجة مئوية. والسبب هو أن مرحلة الاختزال تتضمن إضافة سبائك ومزيلات أكسدة، وهي عملية ماصة للحرارة. سيبرد حوض الصهر قليلاً. عادةً ما يكون إنهاء الأكسدة عند درجة حرارة تتراوح بين 1550 و1600 درجة مئوية (بحسب نوع المعدن) مناسبًا.
إزالة الخبث
بمجرد اكتمال الأكسدة، تخلص من خبث الأكسدة بالكامل. فهو غني بالفوسفور وأكسيد الحديد، وإذا بقي في الفرن أثناء عملية الاختزال، فسيعمل ضدك - إعادة فسفرة، إعادة أكسدة، كل ذلك. أزله بسرعة، ثم حضّر خبث اختزال جديد بأسرع ما يمكن.
المرحلة الخامسة: التخفيض
الوظائف الأربع للتقليل
فترة التخفيض هي المرحلة التي يتم فيها إنهاء عملية تصنيع الفولاذ:
إزالة الأكسدة - خفض مستوى الأكسجين المذاب إلى أدنى مستوى ممكن.
2. إزالة الكبريت - تحت طبقة خبث مختزل جيدة الصيانة.
3. السبائك - أضف عناصر السبائك للوصول إلى التركيب الكيميائي المستهدف.
4. ضبط درجة الحرارة — الوصول إلى درجة حرارة النقر المطلوبة.
إزالة الأكسدة: الترسيب والانتشار معًا
تستخدم الممارسات الحديثة كلا الآليتين. فبعد إزالة الخبث مباشرةً، يُضاف مُزيل أكسدة قوي (الألومنيوم، السيليكون-المنغنيز) إلى حوض الصهر المكشوف. هذه هي عملية إزالة الأكسدة بالترسيب - سريعة، وتُقلل الأكسجين بسرعة. ثم يُحضّر الخبث المُختزل (الخبث الأبيض أو خبث الكربيد) ويُحافظ عليه. يسحب الخبث تدريجيًا المزيد من الأكسجين من حوض الصهر عبر إزالة الأكسدة بالانتشار. يُنتج هذا المزيج فولاذًا أنقى من أي من الطريقتين على حدة.
يُعدّ كلٌّ من الخبث الأبيض (الذي يحتوي على نسبة منخفضة من أكسيد الحديد الثنائي، ولونه أبيض) وخبث الكربيد (الذي يحتوي على كربونات الكالسيوم، ولونه رمادي داكن) مناسبين لهذه العملية. ويُعدّ الخبث الأبيض أكثر شيوعًا. أما خبث الكربيد، فيمتلك قدرةً أكبر على إزالة الأكسدة، ولكنه أكثر صعوبةً في الصيانة.
إزالة الكبريت
يظهر الكبريت تحت:
- قاعدية عالية (≥3.0)
- نسبة منخفضة من أكسيد الحديد الثنائي (≤1% - وهذا هو سبب حاجتك إلى خبث اختزال جيد)
درجة الحرارة المرتفعة (تفضل التفاعل الحركي)
- التقليب الجيد (يحافظ على تلامس الفولاذ والخبث)
تحت طبقة الخبث الأبيض، يمكنك إزالة ما بين 50 إلى 70 بالمئة من الكبريت. ويمكن لعملية اختزال جيدة أن تخفض نسبة الكبريت في الفولاذ النهائي إلى أقل من 0.02%.
السبائك: إضافة العناصر بالترتيب الصحيح
لا تتساوى جميع السبائك من حيث مخاطر الأكسدة. القاعدة: أضف العناصر المقاومة للأكسدة مبكراً، والعناصر سهلة الأكسدة لاحقاً.
أمثلة على مخاطر الأكسدة، متى يجب الإضافة
نسبة استرداد منخفضة (حوالي 100%) للنيكل، والفيروموليبدينوم، والنحاس. نهاية الأكسدة أو بداية الاختزال.
حديد منغنيز معتدل، فيروكروم، فيروسليكون بعد إزالة الأكسدة المسبقة في الاختزال
نسبة عالية من الألومنيوم، والفيروتيتانيوم، والفيروبورون، 5-10 دقائق قبل الصنبور
معالجة خاصة/عالية جدًا لعناصر الأرض النادرة في المغرفة أثناء الصب
بعد إضافة السبائك، حرّك المحلول وخذ عينة. تأكد من التركيب الكيميائي قبل البدء بالمعالجة. إعادة أخذ العينة أرخص من عدم تحقيق الهدف.
ضبط درجة حرارة الصنبور
تعتمد درجة حرارة الصب على نوع المعدن، وطريقة الصب، والخطوة التالية (هل هي صب سريع؟ صب مستمر؟ صب سبيكة؟). قِس درجة الحرارة. إذا كانت مرتفعة، يمكنك إيقاف التشغيل والانتظار، أو إضافة بعض الخردة الخفيفة لتبريد الحوض. أما إذا كانت منخفضة، فقم بتشغيل الطاقة بحذر، لأن الحوض البارد الذي يتم تسخينه في نهاية عملية الاختزال يكتسب المزيد من الشوائب نتيجةً لطول مدة التسخين.
المرحلة السادسة: النقر
متى تضغط على زر التفعيل؟
لا تضغط حتى تتأكد:
- الكيمياء ضمن المواصفات المطلوبة (أو أفضل من ذلك، ضمن هدفك الداخلي)
- درجة الحرارة عند متطلبات الصب
- لقد احتفظت بالخبث المختزل لمدة 10 دقائق على الأقل (مدة صيانة الخبث الأبيض)
- الحمام خالٍ من الأكسدة بشكل جيد
كيفية النقر
تستخدم أفران القوس الكهربائي الحديثة نظام الصب السفلي اللامركزي (EBT). عند إمالة الفرن، يتدفق الفولاذ من فتحة الصب السفلية اللامركزية، بينما تبقى الخبث في الغالب داخل الفرن. يُعد هذا التصميم أفضل بكثير من نظام الصب التقليدي ذي الفوهة، حيث يقلل من انتقال الخبث، ويخفف الضغط الميكانيكي على الفرن، ويسرع عملية الصب.
أثناء عملية الصب، أضف مزيل الأكسدة النهائي (سلك ألومنيوم عادةً) إلى تيار المغرفة. بمجرد الانتهاء من عملية الصب، قم بإمالة الوعاء للخلف، وتحقق من البطانة، واستعد لعملية الصب التالية.
عمليتان بديلتان جديرتان بالمعرفة
طريقة عدم الأكسدة (الشحنة)
تجاوز مرحلة الأكسدة تمامًا. قم بصهر الشحنة، ثم انتقل مباشرةً إلى الاختزال. المزايا: دورة قصيرة (أسرع بنسبة 20 إلى 30% من عمليات التسخين بالأكسدة)، استهلاك منخفض للطاقة، واستعادة كاملة للسبيكة (لا شيء يتأكسد). العيوب: لا يمكنك إزالة الفوسفور، ولا يمكنك تنظيف الغازات والشوائب باستخدام غليان ثاني أكسيد الكربون، وتحتاج إلى خردة نظيفة ذات تركيب معروف. هذه الطريقة فعالة عند صهر مخلفات ذات درجة معروفة إلى نفس الدرجة - مخلفات الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الفولاذ المقاوم للصدأ، على سبيل المثال.
طريقة عودة الأكسجين
طريقة هجينة. استخدم سبائك مُعاد تدويرها كشحنة أساسية، ثم قم بصهرها، ثم قم بنفخها بالأكسجين لفترة وجيزة - بنسبة إزالة كربون تتراوح بين 0.1 و 0.3% فقط. ستحصل على غليان قصير بثاني أكسيد الكربون لإزالة الغازات والشوائب، دون أكسدة كمية كبيرة من عناصر السبائك باهظة الثمن. هذه هي الطريقة القياسية للفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ الأدوات عالي السرعة، حيث يُراد تنظيف الأكسدة دون فقدان السبيكة.
الأفران القاعدية مقابل الأفران الحمضية
لماذا يهيمن البيسيك
تستطيع أفران القوس الكهربائي الأساسية (المبطنة بالمغنيزيت أو الدولوميت، والخبث القائم على أكسيد الكالسيوم) إزالة الفوسفور والكبريت. هذه القدرة وحدها كافية لتحديد جدوى استخدامها في معظم المصانع. يمكن للأفران الأساسية معالجة الخردة عالية الفوسفور، وإنتاج فولاذ نظيف، وتغطي تقريبًا جميع أنواع الفولاذ.
نعم، تكلفة المواد الحرارية الأساسية أعلى وعمرها التشغيلي أقصر من المواد الحرارية الحمضية. لكن مرونة العملية تستحق ذلك. تشكل الأفران الأساسية أكثر من 90% من إجمالي أفران القوس الكهربائي العاملة.
حيث لا تزال الحموضة موجودة
لا تستطيع الأفران الحمضية (المبطنة بالسيليكا، وخبث ثاني أكسيد السيليكون) إزالة الفوسفور أو الكبريت. لذا، يجب أن تكون خردتك نظيفة. في المقابل، تحصل على ارتفاع سريع في درجة الحرارة، وعمر طويل للبطانة، وفترة تسخين قصيرة. لا تزال بعض المسابك تستخدم أفران القوس الكهربائي الحمضية لتطبيقات صب محددة، ولكن بالنسبة لمصانع الصلب، أصبح هذا الخيار نادرًا بشكل متزايد.
درجة الحرارة والخبث: العوامل الخفية
التحكم في درجة الحرارة من خلال الحرارة
تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على العملية برمتها. فإذا كانت منخفضة للغاية، تتوقف التفاعلات، ولا يتدفق الخبث، ولا تذوب السبائك. أما إذا كانت مرتفعة للغاية، فإنها تتسبب في تآكل البطانات، وتصاعد الغازات، وربما تلف قالب آلة الصب المستمر إذا كنت تغذيه مباشرة.
إليكم ما يستهدفه خبراء الصهر:
نطاق درجة حرارة المسرح
نهاية الانصهار 1500-1550 درجة مئوية
الأكسدة 1550-1650 درجة مئوية
الاختزال 1550-1650 درجة مئوية
درجة حرارة الصب 1580-1680 درجة مئوية (حسب نوع المادة)
أساسيات التحكم في الخبث
يُطلق على الخبث أحيانًا اسم العنصر الثالث في صناعة الصلب، وهذا ليس مبالغة. إليك قائمة التحقق الخاصة بك للتحكم في الخبث:
- القاعدية: 2.5–4.0 في الأكسدة، 3.0–4.0 في الاختزال
- حجم الخبث: 2-5% من وزن الفولاذ المنصهر
- السيولة: اضبطها باستخدام الفلورسبار، ولكن لا تبالغ في ذلك
- خصائص الأكسدة مقابل الاختزال: نسبة عالية من أكسيد الحديد الثنائي (FeO) في الأكسدة، ونسبة منخفضة في الاختزال. هذا التحول - إزالة الخبث النظيف متبوعًا بخبث مختزل جديد - هو أهم إجراء في فترة الاختزال بأكملها.
- عمق الخبث الرغوي: في أفران الضغط العالي جداً، يجب أن يكون سمك طبقة الخبث من 1.5 إلى 2 ضعف طول القوس الكهربائي. هذا يدفن القوس ويحمي الجدران.
يطور كل مشغل فرن القوس الكهربائي أسلوبه الخاص وقواعده العملية. مع ذلك، تبقى الأساسيات واحدة في كل مكان: احترام فترة الأكسدة، والحفاظ على الخبث، وعدم التهاون في الأساسيات. تتطور التكنولوجيا باستمرار - من الصهر بالأكسجين والوقود، إلى أتمتة الخبث الرغوي، والتعبئة المستمرة - لكن التسلسل الأساسي لم يتغير منذ عقود، لأنه فعال.
