أنواع أفران القوس الكهربائي
فرن القوس الكهربائي (EAF) هو جهاز كهربائي يستخدم لذوبان الفولاذ أو المعادن الأخرى. هناك العديد من أنواع أفران القوس الكهربائي وفقًا للمتطلبات:
-
أفران القوس الفراغي (VOD):
تفاصيل تشغيل فرن إعادة صهر القوس الفراغي تتضمن استخدام فراغ لزيادة الضغط عن طريق غليان المعدن. يؤدي الغليان إلى تحرك فقاعات حول المعدن، وقد تؤدي هذه الحركة إلى تشكيل عيوب. تكون درجة حرارة غليان المعدن أقل من درجة حرارة غليان الماء، لذلك يمكن للفرن أن يعمل عند درجات حرارة منخفضة. تستخدم نوبليس منشأة متنامية للفرن لتحسين عوائد المواد.
-
أفران Rh:
يعمل فرن إعادة الصهر بالقوس الكهربائي عن طريق ذوبان المعدن بالتيارات الكهربائية. الأقطاب الموضوعة فوق الفرن ترسل تيارات كهربائية متناوبة. البلازما المتكونة بين الأقطاب والمعدن تسخن المعدن إلى درجات حرارة عالية جدًا، قد تتجاوز 6000 درجة فهرنهايت (3300 درجة مئوية). يسبب القوس الكهربائي ذوبان المعدن وتشكيل بركة سائلة تعمل على تنقية وتحسين عوائد المواد.
-
أفران هجينة:
يُجمع فرن هجين بين طريقتين أو أكثر لإنتاج الحرارة أو المواد الخام. على سبيل المثال، قد يستخدم فرن هجين الكهرباء والغاز الطبيعي / الوقود لزيادة المرونة والكفاءة. قد تستخدم بعضها نوعين من الكهرباء - الطاقة الشمسية الضوئية والطاقة الشمسية المركزة. يمكن لفرن هجين تبسيط النقل.
-
أفران القوس الكهربائي بالبلازما:
فرن القوس الكهربائي بالبلازما هو جهاز يستخدم أقواس البلازما لذوبان المعادن. يختلف عن فرن القوس التقليدي الذي يستخدم أقواسًا كهربائية بين الأقطاب. البلازما هي غاز مُؤيّن بدرجة حرارة عالية، وتحتوي على عدد كبير من الجسيمات المشحونة. يحتاج هذا التكوين إلى مصدر طاقة، يسمى مشعل البلازما. عادةً ما يكون لفرن القوس الكهربائي بالبلازما ثلاثة أو أكثر من مشاعل البلازما كمصدر للتدفئة. تُنتج المشاعل أقواسًا يتم تسخينها من خلال تأين الغازات بين الأقطاب. تُحضر الحرارة المنبعثة من الأقواس مواد المعدن الخام لذوبانها داخل الفرن وتنقيها.
-
فرن القوس الحثي الكهربائي عديم القلب:
تُستخدم أفران القوس الحثي الكهربائية عديمة القلب لإنتاج الفولاذ. يمكنها صنع أي نوع من الفولاذ، بما في ذلك درجات الكربون والبنية والأدوات والسرعة العالية والستانلس والسبائك الخاصة. تتضمن قطع الغيار لمولدات الديزل المتينة الدوار الثابت والدوار والمحول ونواة القابض. يمكن استبدال هذه الأجزاء بدلاً من شراء مولد جديد.
المواصفات والصيانة
- السعة: تأتي أفران القوس الكهربائي بسعات متغيرة، وعادةً ما تُعبّر عنها بالأطنان. تميل السعة إلى التأثير بشكل كبير على سعر فرن القوس الكهربائي. تخدم الأفران ذات السعة الأكبر أحجام إنتاج أعلى.
- تصنيف الطاقة: تُظهر هذه المواصفة كمية الطاقة التي يستهلكها الفرن أثناء العمليات. تؤثر بشكل كبير على تكلفة الطاقة لكل وحدة.
- حجم ومادة القطب: يؤثر نوع وحجم القطب على تدفق الكهرباء وتوليد الحرارة. تتطلب تطبيقات الفرن المختلفة تركيبات أقطاب محددة.
- التردد: تختلف ترددات فرن القوس الكهربائي حسب الغرض منها. قد تعمل بعضها بشكل مثالي عند 50/60 هرتز، بينما تعمل أخرى بترددات أعلى للوظائف المتخصصة. عادةً ما يكون لفرن القوس الكهربائي ذو التردد الأعلى سعر أعلى.
- أنظمة التبريد: يمكن لفرن EAF المُحافظ عليه جيدًا أن يدوم لأكثر من 15 عامًا. وبالتالي، فإن أنظمة التبريد ضرورية للتحكم في درجة الحرارة، وتقليل تدهور المواد، وتمكين الصيانة بسهولة.
- بطانة الفرن: مثل أي فرن آخر، تحتاج أفران القوس الكهربائية إلى بطانات منتظمة لحماية أصدافها والحفاظ على الاحتفاظ بالحرارة وتحسين جودة الإنتاج.
- استخلاص الدخان والتحكم فيه: ينتج فرن EAF دخانًا يمكن أن يكون ضارًا، مما يجعل أنظمة استخلاص الدخان ضرورية لسلامة مكان العمل والامتثال للمعايير البيئية.
- وقت الذوبان: هذه هي المدة التي يستغرقها فرن القوس الكهربائي لإكمال دورة الذوبان وسحب الصهر. يؤثر على كفاءة الإنتاج الإجمالية، وبالتالي يؤثر على تكاليف التشغيل.
تضمن الصيانة السليمة والمتسقة لأفران القوس الكهربائي استمرار أدائها الفعال، وكفاءتها القصوى، وعمرها الطويل. فيما يلي بعض نصائح صيانة EAF المهمة:
- جدولة الصيانة المنتظمة: تنفيذ فحوصات وإصلاحات روتينية لتحديد وحل المشكلات المحتملة قبل أن تتحول إلى مشكلات رئيسية باهظة الثمن.
- التركيز على المكونات الحرجة: إعطاء الأولوية لصيانة الأجزاء الأساسية مثل نظام إمداد الطاقة والأقطاب والمحول وبطانة الفرن.
- استخدام المواد المقاومة للحرارة عالية الجودة: يمكن للبطانات عالية الجودة تحمل الحرارة ومقاومة التفاعلات الكيميائية، مما يقلل من الحاجة إلى الاستبدال المتكرر ويقلل من وقت التوقف عن العمل.
- الاستثمار في أنظمة التبريد الحديثة: تُنظم أنظمة التبريد المتقدمة درجات حرارة فرن القوس الكهربائي، مما يقلل من مخاطر التلف ويقلل من احتياجات الصيانة مع مرور الوقت.
- تدريب الموظفين: توفير تدريب شامل لموظفي الصيانة لضمان فهمهم الكامل للممارسات الموصى بها للحفاظ على نماذج الأفران المحددة.
- الحفاظ على السجلات: توثيق جميع أنشطة الصيانة والإصلاحات والاستبدالات التي تم إجراؤها على آلات فرن القوس الكهربائي. سيوفر مراجعة هذه السجلات لاحقًا رؤى حول تاريخ المعدات، مما يؤدي إلى اتخاذ قرارات مدعومة بالبيانات لخطط الصيانة المستقبلية.
سيناريوهات استخدام أفران القوس الكهربائي
يستخدم فرن القوس الكهربائي بشكل أساسي لصناعة الفولاذ، وسيناريوهات تطبيقه متنوعة.
- شركة إعادة تدوير خردة المعادن: فرن القوس الكهربائي هو جهاز أساسي لإعادة تدوير خردة المعادن. تستخدم العديد من شركات إعادة تدوير الخردة أفران القوس الكهربائي لإعادة تدوير خردة المعادن وإنتاج الفولاذ للبيع. هذا هو السيناريو الأكثر شيوعًا لأفران القوس الكهربائي.
- مصنع صناعة الفولاذ: باعتباره مرفق الإنتاج الأساسي للصلب، يشغل فرن القوس الكهربائي حصة كبيرة من السوق. تعتمد العديد من مصانع صناعة الفولاذ بشكل كامل أو جزئي على أفران القوس الكهربائي لإنتاج الفولاذ.
- مصنع الصب: تستخدم مصانع الصب أفران القوس الكهربائي لصهر وصب مختلف المواد المعدنية والسبائك لتلبية احتياجات مختلف الصناعات والتطبيقات.
- مصنع إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ: يُستخدم فرن القوس الكهربائي أيضًا بشكل شائع في إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ. يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمجموعة واسعة من التطبيقات في البناء والتصنيع والسيارات والعديد من الصناعات الأخرى.
- مصنع إنتاج الفولاذ الخاص: تعتبر الفولاذات المتخصصة، مثل الفولاذ عالي القوة وعالي السبائك والأدوات والمحامل، مواد أساسية لقطاعات صناعية وتطبيقات محددة. يمكن استخدام أفران القوس الكهربائي لإنتاج هذه الفولاذات المتخصصة.
كيفية اختيار أسعار فرن القوس الكهربائي
يمكن لعدة نصائح أن تساعد المشترين في اختيار أفران القوس الكهربائي المناسبة لاحتياجاتهم من صناعة الفولاذ:
- تقييم قدرة الصهر: ستختلف أسعار فرن القوس الكهربائي حسب قدرته على الصهر. يجب على المشترين تقييم أحجام إنتاج الفولاذ لديهم لتحديد سعة الفرن المثالية. سيضمن ذلك أن فرن القوس الكهربائي المحدد يمكنه تلبية الإنتاج المطلوب دون تكبد نفقات طاقة زائدة.
- النظر في مصادر الطاقة: تستخدم أفران القوس الكهربائي مصادر طاقة متنوعة مثل التيار المتردد والتيار المستمر. لكل خيار مزايا مميزة فيما يتعلق بالتحكم والجودة والتكاليف. على سبيل المثال، على الرغم من أن الأفران التي تعمل بالتيار المستمر قد تكون أغلى في البداية، إلا أن تحكمها المحسّن في الأقواس يمكن أن يؤدي إلى جودة فولاذ أفضل. بالإضافة إلى ذلك، يجب على المستخدمين مراعاة أسعار الكهرباء المحلية المتعلقة بمصادر الطاقة المختلفة لاتخاذ قرار مستنير.
- إعطاء الأولوية لكفاءة الطاقة: يؤثر استهلاك الطاقة لفرن القوس الكهربائي بشكل كبير على تكاليف التشغيل. اختيار تصميم يؤكد على الحفاظ على الطاقة أو إعادة تدوير الحرارة المهدرة. سيقلل ذلك من سعر فرن القوس الكهربائي النهائي بسبب نفقات الطاقة.
- عامل الصيانة والأتمتة: اختيار فرن القوس الكهربائي المزود بميزات أوتوماتيكية يقلل من المهام اليدوية ويقلل من التآكل. تُحسّن البرامج الأوتوماتيكية الدقة في إنتاج الفولاذ وتُبسط متطلبات الصيانة. على الرغم من أن الأفران الأوتوماتيكية قد يكون لها تكاليف أولية مرتفعة قليلاً، إلا أن معدلات صيانتها المنخفضة وتقليل أضرار المعدات تجعلها خيارًا فعالًا من حيث التكلفة.
أسئلة وأجوبة عن سعر فرن القوس الكهربائي
س1: ما هي المكونات الرئيسية لفرن القوس الكهربائي؟
ج1: يتكون فرن القوس الكهربائي من الأجزاء التالية: وعاء الفرن، وأقطاب القوس، ونظام التدفئة، والمواد المقاومة للحرارة، وغطاء الفرن، ونظام رفع الغطاء، ونظام الإمالة، ونظام إمداد الطاقة، ونظام انبعاث الغاز، ونظام الصب، وسلة الخردة، وسقف الفرن في بعض التصميمات.
س2: لماذا يفضل الناس أفران القوس الكهربائي على الأفران التقليدية؟
ج2: أفران القوس الكهربائي أكثر ربحية لأنها يمكنها ذوبان خردة الفولاذ. كما أنها أسهل في التشغيل، وأكثر أمانًا، وأفضل للبيئة من الأفران التي تعمل بالفحم.
س3: كيف تقارن أسعار أفران القوس الكهربائي مع أفران الحث؟
ج3: أفران الحث أرخص. يمكن أن يكلف فرن حث صغير أقل من 30,000 دولار. ومع ذلك، فإن أفران القوس الكهربائي أكثر اقتصادية على المدى الطويل لأنها تتمتع بمعدلات إنتاج أعلى.
س4: كيف يتغير سعر فرن القوس الكهربائي مع السعة؟
ج4: تبدأ أسعار الأفران ذات السعة 3 أطنان من حوالي 60,000 دولار وتصل إلى 120,000 دولار للأفران ذات السعة 80 طنًا. تتراوح أسعار أفران القوس الكهربائي ذات السعة الأكبر بالملايين.