کوره قوس الکتریکی چیست؟

از کوره‌های مختلفی برای تولید انواع فولاد استفاده می‌شود. کوره قوس الکتریکی نیز یکی از این کوره‌ها است که در چند سال اخیر بیش از گذشته مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر ایران در کشورهای دیگر نیز از این کوره برای تولید فولاد استفاده خواهد شد. در واقع به دلیل مزایای زیادی که دارد، از محبوبیت خاصی نیز برخوردار می‌باشد. در ادامه این مطلب به بررسی و عملکرد کوره قوس الکتریکی می‌پردازیم. جهت کسب اطلاعات بیشتر تا پایان مطلب با ما همراه باشید.

کوره قوس الکتریکی چیست و چرا از آن استفاده می‌شود؟

اولین سوالی که قصد پاسخ به آن را داریم در رابطه با چیستی کوره قوس الکتریکی است. این نوع کوره یک نوع وسیله است که برای ذوب انواع قطعات فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به کوره‌های قوس الکتریکی، EAF نیز گفته می‌شود.

برای ذوب قطعاد نیاز به قوس الکتریکی است. اما قوس الکتریکی چیست؟ قوس الکتریکی به حالت تخلیه الکتریکی گفته می‌شود که ممکن است بین دو نارسانا یا رسانا قرار گیرد. اینکار بیشتر برای روشنایی کاربرد دارد. کوره‌هایی که برای قوس الکتریکی در نظر گرفته می‌شوند در اندازه‌های مختلفی وجود دارند.

همچنین دمای آن‌ها نیز متفاوت است و حداقل به حدود ۱۶۰۰ درجه سانتی گراد خواهد رسید. البته گاهی ممکن است برای برخی از فولادها به صورت آزمایشی از دمای ۳۰۰۰ نیز استفاده شود. از گذشته‌های دور از این نوع کوره‌ها برای اکثر فلزات استفاده شده، می‌توان گفت حدود ۲۰۰ سال از عمر این کوره‌ها می‌گذرد. توسط کوره قوس الکتریکی قطعات مختلفی مانند فلورین، شمش چدن کوره‌های بزرگ در جهان، آهن قراضه، انواع فولادها، آهن اسفنجی و… تولید کرد.

انواع کوره‌های قوس الکتریکی

انواع مختلفی از کوره‌های قوس الکتریکی وجود دارد، اما از لحاظ عبور جریان فقط دو نوع کوره وجود دارد که عبارتند از: کوره مستقیم و کوره قوس الکتریکی غیر مستقیم که در ادامه بیشتر بررسی می کنیم:

✅ کوره قوس الکتریکی مستقیم

کوره‌های قوس الکتریکی مستقیم در سه نوع الکترود تولید می‌شوند که عبارتند از: تک الکترود، دو الکترود و سه الکترود. برای ذوب اکثر فولادها با تناژ بالا این سه نوع الکترود کاربرد دارد. در این کوره‌ها با استفاده از قوس الکتریکی میان الکترود و شارژ ارتباط برقرار می‌شود. پس از آن حرارت زیادی ایجاد خواهد شد که سبب ذوب قطعات می‌شود. دماهای مختلفی برای قطعات با این کوره در نظر گرفته می‌شود. بالاترین دما در کوره‌های قوس الکتریکی به حدود ۴۰۰۰ درجه سانتی گراد نیز می‌رسد. در واقع برای ساخت انواع فولادها با دمای مختلف این نوع کوره کاربرد فراوانی دارد.

✅ کوره قوس الکتریکی غیر مستقیم

در این کوره جایگاه قوس الکتریکی فرق دارد و میان دو الکترود قرار دارد. این دو الکترود داغ کوره وجود دارند و بالای آن‌ها نیز شارژ است. در این کوره حرارت به شارژ منتقل شده و در نهایت عملیات ذوب انجام می‌شود. این روش نیز برای ذوب انواع فلزات مختلف مانند فلزات چدنی یا غیر آهنی کاربرد زیادی دارد.

کاربردهای کوره قوس الکتریکی

کوره‌های قوس الکتریکی به دلایل مختلف بخصوص بازدهی بالا برای تولید انواع قطعات کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. در تمامی کشورهای جهان از این کوره‌های استفاده می‌شود و هم اکنون در سراسر جهان نیز حدود ۳۰ درصد فولادها با کوره قوس الکتریکی تولید می‌شوند.

البته بخاطر داشته باشید که در چند سال اخیر موارد مهمی هستند که روی استفاده از این کوره‌ها تاثیر گذاشته‌اند که چند نمونه از آن‌ها عبارتند از: پالایش، مجهز شدن کوره‌های قوس الکتریکی به انواع سوخت و مشعل‌های اکسیژن و یا کنترل اتوماتیک ذوب.

علاوه بر مطالب گفته شده کوره‌های قوس الکتریکی در موارد مهمی مانند تولید انواع تسمه، ناودانی، گریدهای فولاد، میله، برخی از گریدهای مهم و قابل استفاده در صنایع مختلف مانند خودروسازی، تولید انواع فولادها و… نیز کاربرد دارد.

عملکرد کوره قوس الکتریکی به چه صورت است؟

در این قسمت به بررسی عملکرد کوره‌های قوس الکتریکی می‌پردازیم. در انجام فرایند این کوره‌های نیاز به ابزار و مواد مهمی مانند شارژ آهن اسفنجی و همچنین وجود حوضچه مذاب که سرشار از آهن باشند نیاز دارند. با بیشتر شدن حرارت، ذوب مواد بهتر و در مدت زمان کمتر انجام خواهند شد.

جریان برق در این فرایند نیز از الکترودها گرفته می‌شود. این الکترودها معمولا بالای در دو قسمت مختلف مانند قسمت بالایی جریان مذاب یا داخل جریان قرار می‌گیرند. در هر کوره معمولا سه الکترود وجود دارد که عبور از سقف به جریان برق متصل خواهند شد.

پس از آن الکترودها به حرکت نوسانی در می‌آیند و همین سبب می‌شود تا طول قوس که از قبل ایجاد شده تغییر نماید. با اینکار حرارت مورد نیاز برای ذوب فلزات و قطعات مختلف تنظیم خواهد شد. در مرحله آخر نیز درجه حرارت به حدود ۱۵۵۰ می‌رسد و به راحتی می‌توان جرقه و ذوب قراضه‌ها را مشاهده کرد. در نتیجه آهن اسفنجی به شارژ کامل دست می‌یابد و ولتاژ نیز تا زمانی که نیاز به میزان مطلوب باشد کاهش پیدا خواهد کرد.

اجزا و ساختمان کوره‌های قوس الکتریکی

اگر بخواهیم شکل کوره‌های قوس را تصور کنیم، بهتر است حمام بزرگی را در نظر بگیرید که عمق کمی دارد و تمامی قسمت‌ها و بدنه آن حمام نیز با فولاد پوشانده شده است. تمامی موادی که برای ساخت این حمام در نظر گرفته شده نسوز و مقاوم در برابر حرارت هستند. علاوه بر اینها دما در کوره‌های قوس الکتریکی بقدری زیاد است که حتی ماده‌های نسوز نیز نمی‌توانند آن را تحمل کنند.

از این رو برای کاهش دما و عدم سوختن مواد مختلف، برای سقف و بدنه کوره‌های قوس الکتریکی لوله‌های آبگرد به کار گرفته شده است. بدنه کورها نیز از چند بخش تشکیل شده‌اند که در این قسمت آن‌ها را شرح خواهیم داد:

✅ سقف کوره

اگر به سقف اینگونه کوره‌ها دقت کنید، متوجه خواهید شد که شکل اصلی آن بصورت کلاهک ساخته شده است. البته در طراحی سقف به عوامل مهمی مانند استحکام بالا و سبک بودن آن نیز در نظر گرفته می‌شود. برای سقف کوره‌های الکتریکی سه سوراخ ایجاد می‌کنند. این سوراخ‌ها برای عبور الکترودها ایجاد خواهند شد. البته طراحی سقف در اکثر کوره‌ها به گونه‌ای است که با حرکت الکترودها سقف نیز به حرکت در می‌آید.

✅ کف کوره

کف کوره نیز شکل خاصی دارد و برای اکثر کوره‌ها این قسمت به حالت قوسی شکل است. سطح کف بسیار زیاد است، اما عمق کمی دارد.

✅ دیوار جانبی کوره

دیواره‌های کوره به صورت استوانی هستند. برای این دیوارها از مواد مهم و نسوزی استفاده شده است. همچنین برای جلوگیری از سوختن سرتاسر دیوار را با لوله‌های آبگرد پوشیده‌اند.

نتیجه گیری

کوره قوس الکتریکی یکی از انواع کوره‌ها است که در آن برای ذوب انواع مواد فلزی از یک قوس استفاده می‌شود. این کوره‌ها در سراسر جهان و کشورهای مختلف مانند ایران وجود دارند. دمای لازم برای هر فلز متفاوت است و تقریبا به حدود ۱۶۰۰ می‌رسد.