دانلود

Download Report

Transcript دانلود

‫به نام خدا‬
‫کوره قوس الکتريکی‬
‫)‪Electric Arc Furnace (EAF‬‬
‫تهيه و تنظيم‪:‬‬
‫یعقوب پژوهان فر‬
‫مقدمه‪:‬‬
‫اجازه ثبت رسمی برای ذوب الکتريکی فلزات نخستين بار در سال ‪ 1853‬داده شد‪ ،‬اما پايه ريزی و ساخت‬
‫کوره های جديد در سال ‪ 1878‬به دست سرويليام زيمنس انجام گرفت‪ .‬ابداع اين روش مبتنی بر اين‬
‫که‬
‫بود‬
‫می توان برای ذوب فلزات ازقوس ي که بين دوالکترود افقی زده می شود‪ ،‬استفاده کرد‪ .‬طرح زيمنس‬
‫برای قوس الکتريکی غير مستقيم چندين نوع بوده اما تنها‪ ،‬در سال ‪ 1890‬بود که هرولت طرح کوره های‬
‫قوس الکتريکی مستقيم را ارائه کرد به طوری که تمام خصوصيات اساس ی و بنيادی کوره های الکتريکی‬
‫جديد را در بر می گرفت‪ .‬کوره ابداعی هرولت از برق سه فاز استفاده می کرد‪ ،‬در هر فاز جريان از يک‬
‫الکترود عبور کرده و وارد حمام مذاب می شد و از آنجا به الکترود ديگر می رفت‪ ،‬در نتيجه حرارت‬
‫حاصل به وسيله حمام گرفته شده و به دنبال آن فرسايش مواد نسوز به حداقل خود می رسيد‪ .‬اين‬
‫کوره عمدتا به منظور توليد فروآلياژها و کربورکلسيم به وجود آمده بود‪ .‬در حالی که محدوديتهای توليد‬
‫فوالد به وسيله کوره زيمنس ‪ -‬مارتين منجر به توليد مقادير زيادی فوالد با عناصر آلياژی اکسيد شونده‬
‫بود با شرايط موجود کوره های قوس الکتريکی‪ ،‬آلياژ اکسيد شونده به احياء شونده تبديل شد و به‬
‫اين ترتيب توليد فوالدهای آلياژی امکان پذير گرديد‪ .‬انگيزه تحوالت کوره قوس الکتريکی نيز همين مسأله‬
‫بود ‪.‬‬
‫ساختمان کوره های قوس ‪:‬‬
‫کوره های جديد قوس الکتريکی دارای يک بدنه‬
‫فوالدی با آستر نسوز‪ ,‬سطح مقطع مدور و‬
‫کف گود است‪ .‬يک حلقه سقفی متحرک و‬
‫جداشدنی که معموال با آب سرد می شود‪,‬‬
‫سقف گنبدی شکل نسوز را حمايت می کند‪.‬‬
‫نحوة برداشتن سقف معموال به وسيله يک‬
‫سيستم هيدروليکی انجام می گيرد کار اين‬
‫سيستم به اين نحو است که سقف را ابتدا‬
‫بلند می کند و سپس آن را به کنار حرکت‬
‫می دهد‪ ,‬اين مکانيزم در شکل (‪ ,)2-1‬نشان‬
‫داده شده است‪.‬‬
‫شکل (‪ - )2-1‬نمای شماتيک يک کوره قوس ي در حالي که سقف آن بلند شده و به کنار رفته است‬
‫‪.‬‬
‫در سقف کوره سه سوراخ قرار دارد و محل آنها چنان طراحی شده است که رأس يک‬
‫مثلث متساوی االضالع را تشکيل می دهند‪ ,‬از اين سه منفذ الکترودها عبور کرده و‬
‫به اين منافذ "روزنه های الکترود" و يا با اصطالح عاميانه تر "چشم گاوی" می‬
‫گويند‪ .‬در محلی که الکترودها از اين روزنه ها عبور می کنند به وضوح شکافی‬
‫مشاهد می شود که اگر اين شکاف به طور مؤثری مسدود نشود‪ ,‬اثر دودکش به‬
‫هنگامی که درب کوره باز باشد‪ ,‬کم خواهد شد‪ ,‬همينطور ميزان اکسيداسيون‬
‫ونازک شدن الکترودها پيش خواهد آمد‪ .‬وسايل و روشهای زيادی برای مسدود‬
‫کردن اين شکاف ارئه شده است‪ ,‬ولی آنچه عموميت بيشتری دارد‪ ,‬يک نوع واشر‬
‫خنک‬
‫آب‬
‫با‬
‫که‬
‫است‬
‫ای‬
‫ساده‬
‫می شود‪.‬‬
‫برای تخليه کوره های قوس ی‪ ,‬آنها را ‪ 40‬تا ‪ 50‬درجه به جلو خم کرده‪ ,‬و برای تخليه‬
‫سرباره‪ ,‬آنها را ‪ 10‬الی ‪ 15‬درجه به عقب خم می کنند‪.‬‬
‫در باالی سقف‪ ,‬بازوهای الکترودها قرار گرفته اند که دو کار مهم رساندن انرژی‬
‫الکتريکی الزم به الکترودها و نگاهداری الکترودها را انجام می دهند‪.‬‬
‫بازوهای الکترود‪ ,‬توسط کابلهای انعطاف پذير به کليدی از ترانسفورماتور که مي توان‬
‫با آن ولتاژ را انتخاب کرد متصل می گردند‪ .‬در کوره های جديد اين کابلها را می‬
‫توان با آب خنک کرد‪ ,‬تا با ازدياد ظرفيت حمل الکتريسيته در هر يک از آنها‪ ,‬از‬
‫تعداد آنها کم گردد‪ .‬جريانی که از طريق کابلها به دکلهای الکترود می رسد از طريق‬
‫لوله هايي که با آب خنک می شوند‪ ,‬به گيره های الکترود هدايت می گردد‪ .‬اين گيره‬
‫ها دو کار انجام می دهند‪ ,‬اول اينکه‪ ,‬الکترودها را به بازوها به طور مکانيکی پيوند‬
‫می دهند‪ .‬دوم آنکه اتصال برق را عملی می سازند‪ .‬در کوره های جديد‪ ,‬فشار الزم در‬
‫گيره ها به وسيله فنرهای بسيار قوی ايجاد می شود‪ ,‬ضمنا گيره ها با نيروی‬
‫هيدروليکی آزاد می شوند تا جابجا کردن الکترودها جهت تنظيم و جبران فرسايش‬
‫آن در حين کار براحتی صورت گيرد‪.‬‬
‫مواد نسوز‬
‫آسترهاي کوره هاي قوس ي از مواد مقاوم در برابر حرارت ساخته مي شوند‬
‫که به مواد نسوز معروفند‪.‬‬
‫اين مواد نسوز بايد براي واکنشهاي شيميايي در روند فوالد سازي مناسب‬
‫بوده و بتوانند در برابر اثرات تخريبي مختلفي که در نتيجه بارگيري‪,‬‬
‫ذوب‪,‬تصفيه و ريختن فوالد به وجود مي آيد‪ ,‬مقاومت کنند‪.‬‬
‫بخش هاي آستر کش ي شده کوره عبارتند از‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫کف يا بوته‬
‫ديواره جانبي‬
‫سوراخ خروج مذاب‬
‫سقف و ناودان تخليه مذاب‬
‫بوته آن قسمت از جداره آستر کش ي شده است که بر روي محفظه يا‬
‫بدنه قرار دارد و تا خط سرباره ادامه مي يابد‪ ،‬باالي آن ديواره جانبي‬
‫است که برروي "درب کوره" قرار گرفته و سوراخ خروج مذاب نيز برروي‬
‫آن قرار دارد‪ ،‬معموال به عنوان "ديواره پشتي " معروف است‬
‫کوره قوس اسيدي‬
‫آستر اين کوره ها خاصيت اسيدي را داشته و داراي مزاياي زير مي باشد‪:‬‬
‫‪ -1‬سرعت ذوب زياد و کاهش هزينه توليد (ذوب ارزان تر)‬
‫‪ -2‬استحکام بيشتر نسوزهاي اسيدي نسبت به اسيدهاي بازي‬
‫‪ -3‬ارزان بودن نسوزهاي اسيدي‬
‫‪ -4‬سياليت بيشتر مذاب‬
‫‪ -5‬سياليت کمتر سرباره کوره اسيدي نسبت به بازي و درنتجه کنترل آسان تر در حين‬
‫بارريزي‬
‫معايب‪:‬‬
‫‪ ‬امکان حذف عناصر مضر و ناخواسته مانند فسفر و گوگرد وجود ندارد و لذا بايد‬
‫از قراضه هاي مرغوب تر استفاده کرد‪.‬‬
‫کوره قوس بازي‪:‬‬
‫آستر اين کوره ها خاصيت بازي را داشته و داراي مزاياي زير مي باشد‪:‬‬
‫‪ - 1‬مناسب ترين کوره ها براي توليد اغلب فوالد هاي آلياژي مي باشند‬
‫‪ -2‬ميزان فسفر و گرگرد را تا حد زيادي می توان در مذاب پايين آورد‬
‫‪ -3‬امکان استفاده از قراضه هاي نا مرغوب‪.‬‬
‫معايب‪:‬‬
‫ مقرون به صرفه نمي باشد‪.‬‬‫ در صورت ايجاد سرباره احياء کننده امکان جذب گاز توسط مذاب‬‫افزايش مي يابد‪.‬‬
‫شرايط فسفر زدايي‪:‬‬
‫قبل از فسفر زداي‪ ،‬بايد عناصري که بيشتر از فسفر احياء کننده هستند‪،‬‬
‫اکسيد کرد‪ .‬چرا که دراين صورت اين عناصر‪ ،‬فسفر را حفاظت خواند‬
‫کرد‪.‬‬
‫‪ -1‬سرباره بازي باشد‪.‬‬
‫‪ -2‬ميزان اکسيد آهن در سرباره ‪ %15‬باشد‪.‬‬
‫‪ -3‬درجه حرارت پايين باشد‪ .‬در صورتي که درجه حرارت باال باشد اکسيد‬
‫فسفر تجزيه شده و فسفر از سرباره به مذاب بر مي گردد‪.‬‬
‫شرايط گوگرد زدايي‪:‬‬
‫‪ -1‬سرباره بازي باشد‪.‬‬
‫‪ -2‬محيط احيايي باشد‪.‬‬
‫‪ -3‬درجه حرارت باال باشد‪.‬‬
‫سرعت واکنش گوگرد زدايي با اضافه کردن موادي شامل آهک يا کاربيد‬
‫کلسيم‪ ،‬همراه با منيزيم و فلئوراسپار‪ ،‬افزايش داد‪ .‬سرباره هاي کاربيد‬
‫دار‪ ،‬باعث جذب کربن شده و پودر آهک‪ ،‬موجب جذب هيدروژن در‬
‫مذاب مي شوند‪.‬‬
‫عوامل موثر در کاهش مواد نسوز کوره هاي قوس‪:‬‬
‫‪ -1‬توليد سرباره هم نام با جداره کوره از ابتداي عمليات ذوب‬
‫‪ -2‬نگهداشتن ضخامت سرباره در حد مناسب (اگر زياد باشد ذوب به تاخير‬
‫مي افتد و راندمان کوره کم مي شود و اگر کم باشد تلفات عناصر‬
‫آلياژي زياد مي شود)‬
‫‪ -3‬کاهش زمان نگهداري مذاب در کوره‬
‫‪ -4‬پرهيز از ريختن مواد شارژ از اطراف‬
‫‪ -5‬ايجاد قوس در زمان مناسب و جلوگيري از ادامه قوس پس از تهيه مذاب‬
‫تجهيزات الکتريکی‬
‫‪ -1‬کليد قطع و وصل مدار‬
‫‪ -2‬راکتور و ترانسفور ماتور‬
‫‪ -3‬تنظيم کنند های الکترود‬
‫کليد قطع و وصل مدار ‪:‬‬
‫بخاطر مصرف خيلی زياد انرژی در کوره های قوس ی‪ ,‬اين کوره ها به يک منبع‬
‫الکتريکی فشار قوی متصل می شوند‪ .‬در اين ميان کليد خودکار از وظيفه‬
‫ای بسيار حساس و مشکل برخوردار است‪ ,‬زيرا که در هر ذوب کوره شايد‬
‫به تعداد پنج يا شش دفعه برق قطع می گردد‪ ,‬از اين رو‪ ,‬ضروری است که‬
‫از يک کليد قطع و وصل فوق العاده مقاوم استفاده شود و محل اتصالها‪,‬‬
‫به تناوب بازديد گردد‪ .‬کليد خودکار می تواند از نوع هوای دمش ي و يا از نوع‬
‫غوطه ور در روغن باشد‪ ,‬نوع اول در سالهای اخير کاربرد بيشتری داشته‬
‫است‪.‬‬
‫راکتور و ترانسفورماتور ‪:‬‬
‫ترانسفورماتور بايد افزايشهای ناگهانی ولتاژ را وقتی که قوس الکتريکی برقرار می شود‪,‬‬
‫کنترل کند‪ .‬راکتور از يک سيم پيچ ساده تشکيل شده که جريان الکتريکی از آن عبور‬
‫می کند‪ .‬جريان عبور کرده از سيم پيچ‪ ,‬ولتاژی را القاء می کند که مخالف جريان در‬
‫سيم پيچ مجاور است‪ .‬راکتوری که وارد يک خط شده‪ ,‬جلوی جريان را می گيرد‪ ,‬هر چه‬
‫جريان قوي تر باشد‪ ,‬بالطبع نيروی بازدارندة آن زيادتر خواهد بود‪ ,‬از اين رو‪ ,‬راکتور‬
‫برای پايين آوردن نوسانها و افزايشهای ناگهانی ولتاژ به کار می رود‪ .‬به ويژه در يک کوره‬
‫با بار متراکم‪ ,‬وقتی قوس ی برقرار می شود‪ ,‬اين عمال يک اتصال کوتاه است که به طور‬
‫عادی نوسانها و افزايش شديدی در ولتاژ " شبکه اصلی فشار قوی" ايجاد می کند‪.‬‬
‫راکتور‪ ,‬افزايش های ولتاژ را محدود می کند و نوسانهای بار را متعادل می سازد‪ .‬افزايش‬
‫و نوسان ناگهانی ولتاژ در در مرحلة شروع ذوب بسيار زياد است‪ ,‬اما بتدريج با پيشرفت‬
‫ذوب کاهش پيدا کرده و بار الکتريکی يکنواخت تر و منظم تر می شود‪ ,‬در نتيجه زمينه‬
‫براي کاهش مقاومت القايي در مدار ايجاد می شود‪ .‬وقتی ذوب کامل انجام شد‪ ,‬راکتور‬
‫خارجی را می توان به طور کامل از مدار خارج ساخت و برای متعادل کردن و يکنواخت‬
‫نمودن نوسانهای جزيي می توان از مقاومت القايي درونی خود ترانسفورماتور استفاده‬
‫کرد‪.‬‬
‫در قسمت ديگر مدار‪ ,‬تراسفورماتور قرار گرفته است‪ ,‬که مهمترين قسمت تجهيزات‬
‫الکتريکی است‪ .‬تراسفورماتور اساسا يک وسيله الکترومغناطيس ی است که جهت‬
‫تغيير ولتاژ يک منبع جريان متغير به ميزانی که برای يک قسمت خاص ی از دستگاه‬
‫مورد نياز باشد‪ ,‬به کار گرفته می شود‪ .‬ترانسفورماتور اساسا از دو سيم پيچ اوليه و‬
‫ثانويه تشکيل می شود‪ .‬اين دو سيم پيچ دارای يک مدار مغناطيس ی مشترک هستند‬
‫که آن دو را به هم متصل می کند‪ .‬مدار يا هسته مغناطيس ی از مجموعه ای از‬
‫صفحات نازک بريده شدة فوالد سيليسيم دار ساخته می شود‪ .‬فوالد سيليسيم دار‬
‫از اين نظر به کار می رود که پس ماند مغناطيس ی پايينی دارد و ضمنا افت انرژي بر‬
‫اثر توليد جريان های فوکو نيز به علت ساختمان ورقه ورقه ای آن کاهش پيدا می‬
‫کند‪ .‬هنگامی که ولتاژی بر سيم پيچ اولية ترانسفورماتور اعمال می شود‪ ,‬ولتاژی نيز‬
‫القاء‬
‫ثانويه‬
‫پيچ‬
‫سيم‬
‫در‬
‫می شود‪ .‬نسبت ولتاژ القاء شده در سيم پيچ ثانويه به ولتاژ سيم پيچ اوليه برابر با‬
‫نسبت تعداد دور سيم پيچ ثانويه به تعداد دور سيم پيچ اوليه است‪.‬‬
‫‪ - 1‬تراسفورماتور ولتاژ باال و مدار خودکار‬
‫‪ - 2‬راکتور‬
‫‪ - 3‬تراسفورماتور کوره‬
‫‪ - 4‬کابلهای انعطاف پذير‬
‫شکل (‪ - )2-5‬نمونه ای از طرح تأسيسات الکتريکی الزم برای يک کوره قوس الکتريکی‪.‬‬
‫تنظيم کننده های الکترود ‪:‬‬
‫در حين ذوب‪ ,‬اعمال حداکثر توان کوره ضروری است‪ ,‬زيرا که قراضه ها بداخل حمام‬
‫مذاب فروريخته و مقاومت شارژ کوره دائما تغيير می يابد‪ .‬عالوه بر اين‪ ,‬الکترودها‬
‫فرسوده می شودند و کم کم طول قوس بيشتر می شود‪ .‬طول قوس‪ ,‬قدرت ورودی‬
‫کوره را تعيين می کند‪ ,‬و وسايل و تجهيزات زيادی برای اندازه گيری آن ساخته شده‬
‫است که " تنظيم کننده" ناميده می شود‪ ,‬اين تجهيزات ميزان عدم تطابق توان‬
‫مطلوب ورودی را با قدرت وارده اندازه گيری می نمايند و طرز کار آنها به ترتيب‬
‫است که الکترودها را برای تطابق زياد و طول قوس مطلوب‪ ,‬باال و پايين می برند و‬
‫در نتيجه قدرت ورودی يکنواخت می شود‪ .‬موفقيت در کار کوره از نظر متالورژی و‬
‫همچنين از نظر اقتصادی بستگی کامل به کار منظم و درست اين تنظيم کننده ها‬
‫دارد‪.‬‬
‫وظايف يک سيستم ايده آل تنظيم کننده به قرار زير است ‪:‬‬
‫الف ‪ -‬در مقابل شرايط متغير کوره خيلی سريع و فوری عکس العمل نشان‬
‫دهد‪.‬‬
‫ب ‪ -‬اتصال الکتريکی را برقرار کند‪.‬‬
‫ج ‪ -‬توزيع قدرت را در الکترودها هماهنگ و يکنواخت کند‪.‬‬
‫د ‪ -‬در صورت بروز اشکال الکترودها را باال بکشد‪.‬‬
‫ه ‪ -‬به طور خودکار هر شرايط الکتريکی از پيش تعيين شده ای را برقرار و‬
‫حفظ کند‪.‬‬
‫الکترودها‬
‫کار الکترودها انتقال جريان از بازوهای‬
‫الکترود به بار کوره از طريق ايجاد‬
‫قوس الکتريکي است‪.‬‬
‫الکترودهای گرافيتی و زغالی ازمهمترين‬
‫مواد مصرفی در کوره قوس‬
‫محسوب می شود که تأثير زيادی بر‬
‫کيفيت مذاب و توليد محصول‬
‫داشته و از نظر اقتصادی نيز سهم‬
‫قابل توجهی از هزينه ها را به خود‬
‫اختصاص‬
‫می دهد‪.‬‬
‫لذا يک الکترود خوب بايد خواص ی به شرح زير داشته باشد ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫هدايت الکتريکی خوب‬
‫مقاومت مکانيکی باال‬
‫مقاومت در مقابل اکسايش به ويژه در درجه حرارت ذوب‬
‫حاوی حداقل مواد مضر مانند گوگرد و‪...‬‬
‫تهيه ارزان قيمت آنها‬
‫در صنعت سه نوع الکترود مورد مصرف قرار می گيرد که به ترتيب عبارتند از ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫الکترودهای زغالی‬
‫الکترودهای گرافيتی‬
‫الکترود زينتر شده‬
‫کاربرد اين نوع الکترودها (الکترودهای زينتر شده) که معموال در محل‬
‫مصرف ساخته می شوند در ارتباط با توليد انبوه فوالد يا فروآلياژها‬
‫می باشد‪ .‬امروزه الکترودها از گرافيت ساخته می شود‪ ,‬اگر چه در ابتدا‬
‫کربن بی شکل در ساخت آن به کار می رفت‪ .‬ظرفيت انتقال جريان‬
‫الکتريکی الکترودهای گرافيتی که در کوره های الکتريکی مصرف می شود‬
‫در جدول (‪ )2-2‬آمده است‪.‬‬
‫در حين عمل کوره‪ ,‬الکترودها در نتيجه اکسيداسيون‪ ,‬تصعيد و شکستگي از بين مي روند‪ ,‬در نتيجه تعويض مرتب‬
‫آنها ضروری است‪ .‬بخش انتهايي هر يک از الکترودها دارای يک سرپيچ گرد مخروطی شکل است که در داخل‬
‫آن مي توان يک مغزی پيچ داد‪.‬‬
‫‪ ‬برای تعويض يک الکترود‪ ,‬نخست سرپيچ را با استفاده از يک لوله دمنده هوا و در صورت لزوم به وسيله‬
‫يک برس سيمی به دقت تميز می کنند (شکل ‪" )2-6‬سرپستانک يا مغزی" را بعد از تميز کردن سرپيچ‪ ,‬در داخل‬
‫سرپيچ الکترود جديد پيچ می دهند‪ ,‬و سپس به ميزان دور‪ ,‬پيچ آن را شل می کنند که در حين کار فشار‬
‫متعادل برقرار باشد‪ .‬آنگاه‪ ,‬يک سرپيچ فوالدی که برای باال بردن به کار می رود به انتهای پيچ دار الکترود‬
‫متصل‬
‫می گردد و اين مجمومه به وسيله جرثقيل بلند می شود‪ ,‬در حين جابجا کردن بايد کمال دقت را به عمل‬
‫آورد که مغزی و لبه خارجی الکترود کوچکترين آسيبی نبينند‪ .‬الکترود جديد در باالی سرپيچ الکترود ديگر‪ ,‬به‬
‫صورت معلق آويزان شده‪ ,‬و با استفاده از يک " فاصله انداز" و يک "هادی" برای جولگيری از هر نوع آسيب‪,‬‬
‫آن را در محل خود پيچ داده و با استفاده از يک آچار " گشت آور" آن را کامال محکم می کنند‪ .‬نکته مهم اين‬
‫است که اتصال با "گشت آوری" محکم می گردد که به وسيله کارخانه سازنده توصيه می شود‪ ,‬زيرا در‬
‫اتصال های سست‪ ,‬جريان به جای اينکه از تمام الکترود عبور کند‪ ,‬تنها از مغزی عبور می نمايد‪ .‬و به اين‬
‫ترتيب باعث افت زياد انرژی الکتريکی می شود‪ ,‬در حالی که بيش از حد محکم کردن الکترود نيز منجر به‬
‫شکاف برداشتن آن در ناحيه گردن می گردد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫اهميت اتصالهای محکم‪ ,‬در صرفه جويي مصرف انرژي است‪ ,‬در صورت سست بودن‪ ,‬مقاومت افزايش‬
‫يافته که منجر به گرم شدن اتصال می شود و در نتيجه اکسيداسيون سطح الکترودها بيشتر شده که‬
‫منتهی به کاهش سطح تماس و افزايش مقاومت می گردد‪ .‬الکترودها به هنگام کار کوره همواره در‬
‫معرض ضربه و لرزش قرار دارند و مخصوصا در هنگام تخليه مذاب و تخليه سرباره که کوره خم و‬
‫راست مي شود‪ ,‬اتصال سست‪ ,‬رفته رفته سست تر خواهد شد و بتدريج سطح تماس کمتری برای‬
‫محکم گرفتن اتصال باقی خواهد ماند‪ .‬وقتی تمام يا بخش زيادی از جريان از مغزی عبور کند‪ ,‬مقاومت‬
‫آن بيش از حد باال رفته و شروع به داغ شدن و انبساط می کند و در نتيجه سرپيچ ترک خورده و منجر‬
‫به از کار انداختن کامل اتصال می گردد‪ .‬اگر مواد زائدی در اتصال گير کرده باشد‪ ,‬ميزان مقاومت در آن‬
‫نقطه باال می رود و اين نيز به نوبه خود منجر به بيش از حد گرم کردن همان محل شده که اشکاالت‬
‫بعدی را به همراه خواهد داشت‪ .‬بهترين روش و طرز کار با اکترودها در توضيحات و شکلهای مربوطه در‬
‫شکل (‪ ,)2-6‬خالصه شده اند‪ .‬گران بودن اکترودها اهميت استفاده از روشهای پشرفته تر را در کاربرد‬
‫آنها ايجاب می کند‪.‬‬
‫اگر چه کاربرد و اتصال صحيح الکترودها‪ ,‬مصرف آنها را تا حدی کاهش می دهد‪ ,‬معهذا‬
‫سايش الکترودها به علت تبخير در انتهايي که قوس الکتريکی بر قرار می شود و نيز‬
‫طرفين جانبی آن در نتيجه اکسيداسيون جو کوره و سرباره همچنان ادامه خواهد‬
‫داشت‪ .‬در نتيجة تبخير‪ ,‬فرسايش قسمت انتهايي تقريبا به ميزان ‪ 6‬درصد الی ‪30‬‬
‫درصد خواهد بود در حالي که فرسايش بر اثر اکسيداسيون سطوح جانبی ‪ 70‬درصد‬
‫کل فرسايش است‪ .‬ميزان اين فرسايش به نسبت شدت جريان در واحد سطح‬
‫خواهد بود‪ .‬از اين رو‪ ,‬اگر بتوان ميزان اکسيداسيون سطوح جانبي را کاهش داد‪,‬‬
‫فرسايش الکترود نيز به همين ميزان کاهش خواهد يافت و می توان از توانهايي با‬
‫شدت جريان زياد بهره گرفت بدون اينکه نيازی به افزايش قطر الکترودها باشد‪.‬‬
‫ً‬
‫اخيرا الکترودهاي پوشش داری به بازار عرضه گرديده است‪ ,‬يک پوشش مفيد و موفق بايد دارای شرايط زير باشد‪:‬‬
‫الف ‪ -‬حائلی بين گرافيت و جو کوره به وجود آورد تا مانع اکسيداسيون‬
‫شود‪.‬‬
‫ب ‪ -‬در بر خورد با سرباره مقاوم باشد‪.‬‬
‫ج ‪ -‬در مقابل الکتريسيته مقاومت کمتری داشته باشد تا تماس بين گيره‬
‫نگهدارنده الکترود و خود الکترود برقرار و حفظ گردد‪.‬‬
‫د ‪ -‬از نظر قيمت آن قدر گران نباشد که کاربرد آن را که به منظور کاهش‬
‫هزينه توليد انجام می گيرد‪ ,‬منتفی سازد‪.‬‬
‫به طور عمده دو نوع پوشش‪ ,‬خصوصيات مذکور را دارد‪:‬‬
‫‪ -1‬سطح خارجی الکترود به طرق گوناگون روکش فلزی شده باشد‪ ,‬موفق‬
‫ترين مواد برای اين نوع پوشش‪ ,‬آلومينيم و يا مخلوطی از آلومينيم و‬
‫کاربيد سيلسيم است‪.‬‬
‫‪ -2‬سطح خارجی اکترود با مواد شيميايي از جمله‪ ,‬نمکهای باريم‪,‬‬
‫اسيدبوريک‪ ,‬بوراکس و يا ترکيبی از اين مواد با مواد ديگر تلقيح شده‬
‫باشد‪.‬‬
‫آزمايشهاي مقاومت کشش ی‪ ,‬مقاومت الکتريکی و اشعه ايکس معيارهايي‬
‫هستند که معموال برای تائيد کاربرد الکترودها استفاده می شوند‪ .‬از‬
‫آنجا که مقاومت الکتريکي‪ ,‬ساده ترين آزمايش غير مخرب بوده و به‬
‫منظور کنترل کيفيت‪ ,‬مورد استفاده قرار می گيرد‪ ,‬آزمايش يک نمونة‬
‫سالم‪ ,‬مقاومت الکتريکي ‪ 15‬ميکرو اهم سانتيمتر را در جهت طول‪ ,‬ارائه‬
‫می دهد ولی اصوال حد تغييرات قابل قبول برای الکترودهای سالم‬
‫حداقل ‪ 12‬و حداکثر ‪ 22‬ميکرو اهم سانتيمتر است‪ .‬الکترودهايي که‬
‫مقدار مقاومت آنها خارج از محدودة اين دو رقم باشد‪ ,‬احتماال در حين‬
‫سائيده‬
‫زيادی‬
‫سرعت‬
‫با‬
‫کار‬
‫می شوند‪ .‬بدليل وجود شکاف و هوا در اتصاالت‪ ,‬مقاومت در اين نقاط‬
‫بيشتر از مقاومت مناطق سالم الکترود است‪.‬‬
‫مصرف الکترود در کورة قوس الکتريکی‬
‫‪ ‬الکترود به دو شيوه مصرف می شود ‪:‬‬
‫ مصرف جانبی ناش ی از اکسايش‪ ,‬که به الغر شدن ستون‪ ,‬به سوی نوک‬‫الکترود‪ ,‬می انجامد‪.‬‬
‫ مصرف نوک الکترود‪.‬‬‫داده های فراوانی دربارة سايش نوک و جوانب الکترود يافت می شود‪ .‬آهنگ‬
‫سايش بر حسب کيلوگرم گرافيت در ساعت بر متر مربع ( بر متر مربع‬
‫سطح جانبی برای سايش جانبی‪ ,‬و متر مربع سطح نوک برای سايش‬
‫نوک) بيان می شود‪.‬‬
‫نکات و مالحظاتي درباره برق کوره قوس الکتريکي ‪:‬‬
‫مصرف کننده های برق صنعتی در انگليس در ازاء برق مصرفي شان يک بهاي دو وجهي‬
‫پرداخت می نمايند‪ ,‬که وجه اول مبتنی بر يک مبلغ ثابت‪ ,‬و وجه دوم مبلغی است که در‬
‫ازاء مصرف هر واحد برق پرداخت می کنند‪ .‬بهاء ثابت يا هزينه حداکثر تقاضا عبارت‬
‫است از دو برابر هزينه ماهانه يا ساالنه ای که بر مبنای مقدار کيلو وات ساعت برق‬
‫مصرفی در هر س ی دقيقه ممتد در ماه يا سال حساب مي شود‪ .‬اين هزينه ثابت‪ ,‬در‬
‫برگيرنده هزينه توليد‪ ,‬انتقال و تجهيزات توزيع برق تقاضا شده می باشد‪ ,‬در صورتی‬
‫که بهاء جاری تنها هزينه توليد برق مصرف شده را در برمی گيرد‪.‬‬
‫متصديان برق‪ ,‬اغلب با ريخته گري فوالد موافقت نامه هايي منعقد می نمايند که برق‬
‫مورد نياز واحد را با تخفيف قابل مالحضه ای تأمين کنند‪ ,‬در صورتی که واحد ريخته‬
‫گری در ساعاتي که مرکز توليد نيرو حداکثر تقاضا را دارد‪ ,‬برق خود را کم و يا به صفر‬
‫برسانيد‪ .‬اين سيستم مستلزم اين که بخواهيم هزينه ها در حداقل حفظ شود و برقی‬
‫که در ازاء آن پول پرداخت شده‪ ,‬تمام و کمال مصرف بشود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫هر دستگاه کوره بايد طوری طراحی شده باشد که حداکثر کيلو وات ساعت را به‬
‫ازاء واحد ‪ KVA‬مصرف نمايد‪ .‬نسبت کيلو وات ساعت مصرفي به کيلو ولت آمپر‬
‫در فاصله زماني معين را "ضرب بار " می گويند‪ ,‬اين نسبت می تواند به عنوان معيار‬
‫سنجش ي برای مصرف نيروی کوره‪ ,‬مورد استفاده قرار گيرد‪ .‬ضريب بار‪ ,‬مصرف‬
‫واقعی الکتريسيته را در يک مدت زمان معين نشان می دهد‪ ,‬همچنين الزم است که‬
‫زمان بين دو ذوب را که برق خاموش است به حداقل ممکن برسانيم‪ .‬در مواردی که‬
‫يک واحد توليدی از دو يا چند کوره استفاده می کند‪ ,‬ضريب بار را می توان با رده‬
‫بندی کردن زمانی کار کوره ها به ميزان قابل توجهی کاهش داد‪ ,‬با در نظر گرفتن اين‬
‫که دو کوره به طور همزمان از حداکثر بار استفاده نکنند‪.‬‬
‫تعداد واحدهای الکتريسيته ای که برای هر تن فوالد توليد شده‪ ,‬مصرف مي گردد‬
‫يک نکته بسيار مهم اقتصادی است‪ .‬مصرف الکتريسيته واحدهای مورد استفاده با‬
‫توجه به نوع فوالد‪ ,‬طرز کار کوره و اندازه ترانسفورماتور و نيز با توجه به اينکه‬
‫کوره مورد استفاده به طور منقطع کار مي کند يا نه‪ ,‬متفاوت خواهد بود‪..‬‬
‫ذوب‬
‫وقتي بار به داخل کوره ريخته شد‪ ,‬سقف در جای خود قرار می گيرد و ذوب شروع می‬
‫شود‪.‬‬
‫فرايند ذوب سه مرحله زير را پشت سر می گذارد ‪:‬‬
‫الف ‪ -‬معموال مرحله شروع ذوب با ولتاژ متوسط قوس الکتريکي آغاز می شود تا از صدمه‬
‫زدن قوس الکتريکي به سقف جلوگيري شود‪ ,‬در مواقعی که سرعت عمل ضروری است‬
‫اين مرحله حذف می شود‪.‬‬
‫ب ‪ -‬وقتی الکترودها به داخل بار وارد شدند ولتاژی انتخاب می شود که حداکثر انرژی‬
‫ورودی را به کوره بدهد‪.‬‬
‫ج ‪ -‬وقتی حوضچه مذاب ايجاد شد‪ ,‬ميزان ولتاژ را به مقدار متوسط کاهش مي دهند تا از آسيب رساندن‬
‫تشعشع به آسترهای نسوز جلوگيری شود‪ .‬به محض اينکه سه چهارم بار ذوب شد يا در حوضچه فرو‬
‫رفت‪ ,‬روش معمول اين است که الکترودها را باال مي کشند و قراضه های گداخته شدة باقيمانده را‬
‫که در قسمتهای ديگر از کوره موجودند‪ ,‬به هم مي زنند‪ .‬اين عمل را يا به وسيله ميله مخصوص (ميله‬
‫کوچک سر کج) و جابجا کردن قراضه و يا به وسيلة لوله مخصوص دمش اکسيژن انجام می دهند‪ .‬در‬
‫مرحله‬
‫اين‬
‫می توان اکسيد کننده ها و يا ديگر مواد سرباره را اضافه نمود‪.‬‬
‫هنگامی که حمام نسبتا داغ و شروع به جوشش کرد و محيط آن نيز همگن‬
‫شد‪ ,‬برای تجزيه نمونه برداري مي شود‪ .‬در اين مرحله‪ ,‬متصدي ذوب بايد از‬
‫ميزان کربن اطالع داشته باشد‪ .‬اگر کربن به حد کافی موجود نباشد تا‬
‫جوشش را به وجود آورد‪ ,‬افزودن مواد کربن زا مجددا ضروری خواهد بود‪.‬‬
‫اگر کوره مورد استفاده بازی باشد‪ ,‬دانستن ميزان گوگرد وفسفر نيز‬
‫ضروری خواهد بود‪ ,‬تا در صورت لزوم اقدامی برای کنترل و تقليل اين‬
‫مواد صورت گيرد‪ .‬مقدار مواد باقيمانده و موجود در مذاب بايد تعيين شود‬
‫و اقدامات الزم برای جدا کردن آنها صورت گيرد تا در صورتي که قادر به‬
‫جدا کردن آن نباشند‪ ,‬از اين نوع فوالد در ريخته گري برای قطعاتی که‬
‫خصوصيات و کيفيت شان پايين تر است‪ ,‬استفاده شود‪.‬‬
‫منابع‬
‫‪ -1‬فوالد سازی ‪ -‬محمود فرازپی‬
‫‪-2‬متالورژی کاربردی فوالدها (‪ - )1‬مرعش مرعش ی‬
‫‪-3‬مجموعه مقاالت متالورژی (‪)8‬‬
‫‪4-www.steel.org‬‬
‫‪5-www.Arc furnace.com‬‬
‫‪6-www.graftech.com‬‬
‫با تشكر‬