شکل گیری و ساختار کوره قوس الکتریکی DC

شکل گیری و ساختار کوره قوس الکتریکی DC

معرفی بهکوره های قوس الکتریکی

کوره قوس الکتریکی یک کشتی متالورژیکی است که از گرمای شدید تولید شده توسط قوس الکتریکی برای ذوب و تصفیه فلزات استفاده می کند. در داخل کوره، یک یا چند قوس پایدار ایجاد می شود. از طریق تخلیه قوس الکتریکی، انرژی الکتریکی به طور موثر به انرژی حرارتی مورد نیاز برای گرم کردن و پردازش بار تبدیل می شود. دمای فوق‌العاده بالای قوس، همراه با چگالی توان بالا، راندمان حرارتی عالی، و سهولت نسبی کنترل جو کوره و عملیات، کوره قوس را به یک ابزار صنعتی همه کاره تبدیل می‌کند. این به ویژه برای ذوب فلزات نسوز و تولید مواد ویژه با عیار بالا مناسب است.

طبقه بندی کوره های قوس الکتریکی

کوره های قوس صنعتی در درجه اول بر اساس نحوه تعامل قوس با شارژ به سه نوع طبقه بندی می شوند:

1. کوره قوس مستقیم: قوس مستقیماً بین الکترود(ها) و بار فلزی زده می شود و از طریق برخورد مستقیم آن را گرم می کند. این دسته شامل:

کوره های قوسی فولادسازی سه فاز AC

کوره های قوس الکتریکی DC (جریان مستقیم).

کوره های قوس الکتریکی مصرفی خلاء (VAR)

2. کوره قوس غیرمستقیم: قوس بین دو الکترود تشکیل می شود و بار به طور غیر مستقیم توسط تابش قوس گرم می شود. این کوره‌ها که از لحاظ تاریخی برای آلیاژهای مس استفاده می‌شده‌اند، به دلیل معایبی مانند صدای زیاد و کیفیت مذاب ناسازگار تا حد زیادی جایگزین شده‌اند.

3. کوره قوس غوطه ور (SAF): الکترودها تا حدی در باری از سنگ معدن و کربن دفن می شوند، با ایجاد قوس در داخل خود بار که عمدتاً برای تولید فروآلیاژ استفاده می شود.

این سند بر شکل گیری و ساختار کوره قوس الکتریکی DC تمرکز دارد.

ماهیت قوس الکتریکی

قوس الکتریکی شکلی از تخلیه گاز است، به ویژه یک تخلیه خود نگهدار (خود برانگیخته). ویژگی های کلیدی آن عبارتند از افت ولتاژ نسبتا کم (ده ها ولت)، چگالی جریان بسیار بالا (صدها آمپر بر سانتی متر مربع)، انتشار نور شدید و تولید گرمای متمرکز در دماهای بسیار بالا.

در یک کوره قوس الکتریکی، قوس در درجه اول یک پدیده رسانایی در یک گاز (از جمله بخار فلز) است که با انتشار گرمایی الکترون‌ها از یک کاتد داغ (نوک الکترود) آغاز می‌شود. برای اینکه گاز رسانا شود، باید تحت یونیزه شدن قرار گیرد و ذرات باردار تولید کند: یون‌های باردار مثبت و الکترون‌های با بار منفی (یا کمتر معمول، یون‌های منفی). این حالت یونیزه شده و شبه خنثی ماده، که در آن بارهای مثبت و منفی متعادل هستند، پلاسما نامیده می شود. بنابراین، قوس اساساً یک پلاسمای قوس است.

مکانیسم های یونیزاسیون گاز در قوس

یونیزاسیون لازم برای حفظ پلاسمای قوس از طریق مکانیسم های مختلفی ایجاد می شود:

1. یونیزاسیون برخورد (مکانیسم اولیه): الکترون های پرانرژی ساطع شده از کاتد داغ توسط میدان الکتریکی شتاب می گیرند. وقتی این الکترون‌ها با مولکول‌های گاز خنثی برخورد می‌کنند، می‌توانند انرژی کافی برای از بین بردن سایر الکترون‌ها منتقل کنند و یون‌های مثبت و الکترون‌های آزاد اضافی ایجاد کنند.

2. یونیزاسیون حرارتی: در دماهای بسیار بالا در ستون قوس، مولکول های گاز و اتم ها دارای انرژی جنبشی قابل توجهی هستند. برخورد بین این ذرات پرانرژی می تواند مستقیماً باعث یونیزاسیون شود.

3. فوتیونیزاسیون: اتم ها ممکن است فوتون های پرانرژی (نور از خود قوس) را جذب کرده و یونیزه شوند. در حال حاضر، این به طور کلی یک مسیر یونیزاسیون ثانویه است.

4. یونیزاسیون ناشی از میدان (بهمن): این یک فرآیند واکنش زنجیره ای است. ذرات یونیزه شده اولیه (الکترون ها و یون ها) توسط میدان الکتریکی شتاب می گیرند و انرژی جنبشی به دست می آورند. هنگامی که متعاقباً با ذرات خنثی برخورد می کنند، باعث یونیزاسیون بیشتر می شوند و ذرات باردار جدید ایجاد می کنند. این حامل های جدید خود شتاب می گیرند و منجر به برخورد و یونیزاسیون بیشتر می شود - یک اثر "بهمن" که پلاسما را حفظ می کند.

بازده این فرآیند به شدت میدان الکتریکی و میانگین مسیر آزاد ذرات بستگی دارد. میدان قوی تر انرژی بیشتری می دهد. یک مسیر آزاد متوسط ​​طولانی‌تر (مطلوب شرایط چگالی گاز/خلاء کمتر و اندازه کوچک الکترون‌ها) به ذرات اجازه می‌دهد تا قبل از برخورد به انرژی‌های بالاتر شتاب داده و احتمال یونیزاسیون را افزایش دهند. الکترون ها به دلیل جرم و اندازه کوچک خود نقش غالب را در یونیزاسیون ناشی از میدان دارند.

تعادل یونیزاسیون

توجه به این نکته ضروری است که در قوس پایدار، یک تعادل دینامیکی وجود دارد. فرآیند پیوسته یونیزاسیون (ایجاد ذرات باردار) توسط فرآیند مخالف نوترکیبی متعادل می شود (جایی که یون های مثبت و الکترون ها دوباره با هم ترکیب می شوند و ذرات خنثی را تشکیل می دهند). این تعادل درجه یونیزاسیون ثابت و خاصی را در پلاسمای قوس تحت شرایط عملیاتی معین حفظ می کند.

ما یک تولید کننده کوره الکتریکی حرفه ای هستیم. برای سوالات بیشتر، یا اگر به کوره های قوس زیر آب، کوره های قوس الکتریکی، کوره های پالایش ملاقه یا سایر تجهیزات ذوب نیاز دارید، لطفاً با ما تماس بگیریدsusan@aeaxa.com