کوره های قوس الکتریکی

کوره قوس الکتریکی ابزاری پرکاربرد در ذوب قطعات آهنی و غیرآهنی محسوب می شود که با ویژگی هایی چون ایجاد حرارت بسیار زیاد و نرخ تولید بالا در صنایع ذوب ایران و جهان شناخته شده می باشد.
کوره قوس الکتریکی که به اختصار EAF نیز نامیده می شود دارای یک حمام مذاب بوده و در قسمت بالای آن الکترودهای کربنی تعبیه شده است.

این الکترودها با شارژ کوره به سمت پایین حرکت کرده و جریان الکتریکی توسط ترنسفورمرها برقرار می شود، ترنسفورمر وسیله ای است که انرژی الکتریکی را بین دو یا چند سیم پیچ و از طریق القای الکترومغناطیس انتقال می دهد.

دو ماده قراضه و آهن اسفنجی در کوره قوس الکتریکی نقش اصلی را ایفا می کنند و عدم انتخاب صحیح قراضه در عملیات ذوب می تواند موجب شکسته شدن الکترودها یا سر ریز شدن فولاد مذاب بگردد.
علاوه بر قراضه موادی چون فروآلیاژ، فرو کربن و روان ساز نیز به کوره اضافه می شوند که هر یک تاثیری خاص در این فرآیند خواهند داشت. فروآلیاژها شامل آلیاژهای مختلفی از آهن هستند و با هدف دستیابی به ترکیب شیمیایی مشخص در فولاد اضافه می شوند.

فروکربن ها اکسیژن زدای بسیار قوی محسوب شده و در کوره قوسِ مستقیم کاربرد دارند، در ادامه به معرفی کوره قوس الکتریکی مستقیم خواهیم پرداخت.

ساخت کوره قوس الکتریکی

ساخت کوره‌ های قوس الکتریکی در سال ۱۸۷۸ به دست هرولت انجام گرفت. ابداع این روش مبتنی بر این بود که می‌توان برای ذوب فلزات از قوسی که بین دو الکترود افقی ایجاد می شود، استفاده کرد. البته بهتر است بدانید طرح ایجاد قوس الکتریکی  توسط زیمنس ارائه شد اما هرولت آن را عملی کرد.
در مدل ابداعی هرولت کوره از برق سه فاز استفاده می‌کرد، در هر فاز جریان از یک الکترود عبور کرده و پس از ورود به حمام مذاب به الکترود دیگر انتقال پیدا می کرد در نتیجه حرارت حاصل به وسیله حمام گرفته شده و به دنبال آن فرسایش مواد نسوز به حداقل خود می‌رسید. 

انواع کوره های قوس الکتریکی 

کوره قوس از لحاظ عبور جریان الکتریکی به دو نوع مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می گردد. 
کوره قوس الکتریکی مستقیم: این کوره در سه نوع تک الکترود، دو الکترود و سه الکترود تولید میشود که نوع سه الکترود جهت ذوب فولاد در تناژ بالا کاربرد دارد.
در این مدل کوره، قوس الکتریکی بین الکترود و شارژ برقرار می شود و با حرارت تولید شده ذوب صورت می گیرد، دمای کوره های قوس الکتریکی تا 4000 درجه سانتی گراد نیز در دسترس بوده و دارای بیشترین کاربرد در ساخت فولاد می باشد. 
کوره قوس الکتریکی غیر مستقیم: قوس الکتریکی بین دو الکترود که در بالای شارژ داخل کوره تعبیه شده اتفاق می افتد و عمل ذوب از طریق حرارتی که به شارژ انتقال یافته صورت می گیرد.
روش غیر مستقیم برای ذوب فلزات غیر آهنی یا ذوب فلز چدن کاربرد دارد.

نحوه عملکرد کوره قوس الکتریکی

آنچه که در فرآیند ذوب با این کوره ها اهمیت دارد، داشتن حوضچه مذاب از آهن و شارژ آهن اسفنجی است. حرارت زیاد و در نتیجه ذوب شدن مواد در کوره حاصل عبور جریان برق از الکترودهایی است که بر بالای جریان مذاب و یا در داخل آن قرار دارند.
در هر کوره سه الکترود از سقف عبور کرده و هر یک به فاز جریان برق متصل می باشند. در ادامه با حرکت نوسانی الکترودها طول قوس ایجاد شده تغییر یافته و ضروری است حرارت لازم برای ذوب تنظیم بگردد. در آخر با رسیدن به درجه حرارت 1550، ایجاد جرقه و ذوب قراضه ها، شارژ آهن اسفنجی به کوره آغاز شده و ولتاژ تا رسیدن به میزان مطلوب کاهش پیدا می کند.

کاربرد کوره EAF

کوره های EAF به دلیل بازدهی بالا در تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی کاربرد بسیار گسترده ای را دارا می باشند و در حال حاضر 30 درصد فولادهای جهان با این کوره ها تولید می گردند.
البته لازم به ذکر است که عوامل دیگری نظیر مجهز شدن کوره ها به مشعل های اکسیژن-سوخت، کنترل اتوماتیک ذوب و پالایش و... در استفاده از کوره های قوس الکتریکی در دهه های اخیر تاثیرگذار بوده است.
از جمله مواردی که با کوره قوس الکتریکی تولید می شوند شامل ناودانی، میله، تسمه، میلگرد آجدار، طیف وسیعی از گریدهای فولاد، گریدهای میله مورد استفاده در صنعت خودرو و... می باشد.