إنتاج الصلب

الطاقة المستخدمة

الطاقة المستخدمة
و في تلك المرحلة يتم صهر الشحنة داخل فرن القوس الكهربي بمساعدة نوعين من الطاقة
الأولى : الطاقة الكهربية المستمدة من المصدر الكهربي ثلاثي القطبية
الثانية : الطاقة الكيميائية الناتجة او المنبعثة من تفاعلات الأكسدة الطاردة للحرارة والتي تحدث داخل الفرن
أولاً الطاقة الكهربية
حيث يتم إمداد فرن القوس الكهربي بمصدر كهربي ثلاثي الأقطاب عالى الجهد الكهربي ومنخفض التيار وهذا لتقليل مقدار الفقد في الطاقة قدر الإمكان.
و يتم إمداد الطاقة الكهربية إلى الفرن خلال عدة خطوات حيث نحصل على الطاقة من مصدر الطاقة الرئيسي وهو محطة الطاقةو عن طريق الكابلات تنتقل الطاقة إلى المحول الكهربي الخاص بالفرن وهذا المحول يكون عبارة عن ملفين (إبتدائي وثانوي) ويتم التحكم في قيمة الطاقة الداخلة للملف الإبتدائي عن طريق التحكم في عدد لفاته عن طريق ريوستات وبذلك يتم التحكم في قيمة الجهد على طرفي الملف الثانوي والتيار المار :
NpVs = Ns Vp
ثم تنتقل الطاقة إلى الألكترودات، ونلاحظ أنه في نظام تشغيل الفرن كهربياً أنه يتم التشغيل عن طريق قوس قصير في بداية الصبة في مرحلة الغمس وكذلك في المرحلة النهائية من الصبة والتي تسمى مرحلى التنقية وهذا يقلل من أستهلاك الألكترودات ويتم عملية الصهر بكل سهولة ويسر
و لكن اذا صحب ذلك وجود قطع خردة كبيرة فإن يعرض خزن التبريد والمكونات الاخرى في الفرن لأخطار الطرطشة بالأضافة لزيادة زمن الأعطال والذي يلزم لأصلاح هذه التلفيات عن طريق لحامها أو تغييرها
أما في مرحلة الصهر فيتم التشغيل عن طريق قوس كهربي طويل والذي يتميز بمعدل تآكل أقل للحراريات.
ثانياً الطاقة الكيميائية
و هي الطاقة المتولدة عن التفاعلات الكيميائية الطاردة للحرارة وغالبا ما تكون تفاعلات الأكسدة 
وهذه الحرارة تساعد بشكل كبير في صهر الشحنة المعدنية وعلميات التنقية ومن أشهر التفاعلات هو تفاعل الأكسجين مع الكربون والذي تولد عنه نواتج غازية عبارة عن أول أكسيد الكربون والذي بدوره يساعد في تكوين الخبث الفوار أو الرغوي والذي يحسن بشكل كبير من ظروف عمليتي الصهر والتنقية كما يحافظ على حراريات الفرن ويقلل من معدلات استهلاك الألكترودات كذلك.
و للحصول لعى هذا النوع من التفاعلات ؛ هناك طريقتان للإمداد بالكربون والأكسجين :
الأولى أستخدام المواقد: ويتم عن طريقها حقن الكربون والأكسجين ، واستغلال الطاقة الحرارية المتولدة عن التفاعل الكيميائي بينما في صهر الشحنة المعدنية التي تكون في طريق تيار الأكسجين الخارج من الحواقن، وبالتالي تكوين فراغ كافي لأتمام عملية حقن الأكسجين بسلام ، مع تجنب أرتداد تيار الأكسجين والذي له تأثيراً تدميريا على جسم تجهيز الحواقن نفسها وعلى خزن التبريد وجسم الفرن كذلك.
الثانية أستخدام نظام الحقن :
و هذا النظام يلي تشغيل نظام الواقد خلال عملية التشغيل وهو يحقق حرارة تنتج عن تفاعل الأتراق بالأكسجين تسهم في عملية صهر الخردة وكما أن لهذه التفاعلات لها نواتج غازية وهي أول وثاني أكسيد الكربون وهي تساعد في تكوين الخبث الفوار أو الرغوي كما أن الأكسجين المحقون قد يستخدم في أكسدة بعض العناصر غير المرغوب فيها أو ضبط نسبتها في مصهور الصبة وذلك أثناء مرحلة التنقية.

ثانياً خطوات الصهر

الخطوة الأولى
و هي مرحلة يتم فيها صهر بعض الحفر على سطح الشحنة الصلبة بحيث تمكن الألكترود من أختراق السطح الصلب للشحنة المعدنية بسلام ويحدث خلالها اقتراب للإلكترود من سطح الشحنة وبذلك يتولد القوس الكهربي والذي يكون ذو خطورة شديدة ويسبب اهتزاز شديد للفرن ومكوناته والغرض من هذه الخطوة هو صهر الخردة التي أسفل الإلكترودات مباشرة وبالتالي يحدث انغماس للإلكترودات لأسفل.
في هذه المرحلة يتم تشغيل المحول الكهربي بحد أقصى 60% فقط من الطاقة الفعالة له وذلك بغرض الحصول على ظاقصى قدر ممكن من قيمة التيار وبالتالي الحصول على قوس كهربي قصير وذلك كله بغرض تقليل أي امكانية لتدمير خزن تبريد السقف والذي قد يحدث نتيجة أنعكاس اي قوس كهربي في أتجاه الخزان وتستمر تلك المرحلة حتى يحدث انغماس للإلكترودات خلال الشحنة المعدنية اللصلبة بشكل كافي.
الخطوة الثانية
و هي مرحلة الصهر الرئيسية ويتم فيها رفع درجة حرارة الشحنة عن طريق الطاقة الكهربية وفي هذه المرحلة يتم تشغيل المحول الكهربي بالحد الأقصى له وبالتالي الحصول على قوس كهربي طويل وذلك بغرض الحصول على اعلى معدل صهر في اقل زمن ممكن، كما أننا نحتاج إلى القوس الكهربي الطويل لصهر اجزاء الشحنة المعدنية البعيدة عن الألكترودات والأجزاء الموجودة في الجوانب البعيدة من الفرن والتي لم يتم صهرها في الخطوة السابقة.
و تدريجيا تزداد درجة تجانس عملية الصهر بحيث نحصل على أنصهار كامل للشحنة في كل من الجوانب البعيدة وفي المنتصف وهنا يمكن التقليل التدريجي في طول القوس الكهربي
الخطوة الثالثة 
و هي مرحلة التنقية حيث يتم تشغيل المحول الكهربي على 70-80 % فقط من الطاقة الفعالة وذلك بغرض الحصول على أقصى قدر ممكن من قيمة التيار وبالتالي الحصول على قوس كهربي قصير وذلك لأننا نحتاج إلى زمن كافي لإتمام عملية التنقية.

ميكانيكية التعامل مع الخبث الفوار

الخبث هو منتج ثانوي يتكون اثناء صناعة الصلب عن طريق اضافة الجير المحروق وبعض الاضافات الاخرى خلال فرن القوس الكهربي ونتيجة لأنخفاض كثافته لإانه يطفو فوق سطح المصهور المعدني ويكون الخبث بمثابة مركب أسفنجني يمتص الأكاسيد المتكونة من مصهور المعدن وهذا يساعد بشكل كبير في عملية تنقية المصهور المعدني من الاكاسيد والشوائب والحصول على صلب ذو درجة نقاوة عالية بالشكل المطلوب والخردة الجيدة واتي تكون خالية من الشوائب والاتربة لا تتطلب ظاضافة كمية كبيرة من الجير وبالتالي تكون ذات أستهلاكات اقل للطاقة.
مزايا الخبث الفوار :
عملية تكون الخبث الفوار تعتبر أحد أهم الخطوات الخاصة بصناعة الصلب عن طريق افران القوس الكهربي وذلك لأانه يوفر عدة مزايا :
أمتصاص الإشعاع الناشئ عن القوس الكهربي وهذا يعني معدل أستهلاك طاقة أقل وحماية اعلى لخزن التبريد والحراريات
و زيادة متوسط طاقة التشغيل وهذا بدوره يساعد على استغلال أقصى طاقة ممكنة للمحول الكهربي
و تقليب أسرع للمعدن والخبث وهذا يعني زيادة معدل التنقية وصهر أسرع للخردة وتجانس كيميائي وحراري عالي
و نتيجة لكل ذلك ؛ تحسين ناتج المصهور المعدني وبالتالي رفع قيمة العائد عن طريق التخلص من نسبة عالية من أكاسيد الحديد.