فرن القوس الكهربائي في مصنع للحديد والصلب.
فرن القوس الكهربائي أثناء تمييله وتفريغه.
يستخدم **فرن القوس الكهربائي** لإعادة انصهار الحديد الخردة بغرض تدويره وإنتاج فولاذ منه. تتراوح سعة الأفران الكهربائية بين طن واحد وأكثر من 400 طن وقد تصل درجة حرارة هذا النوع من الأفران في المصانع أكثر من 1800ْ درجة مئوية بينما في المختبرات قد تتجاوز 3000 درجة. في المختبرات تجرى تجارب عديدة بغرض تحسين الإنتاج وابتكار أنواع فائقة من الفولاذ ذو خواص جديدة من ضمنها المرونة والصلابة ومقاومة الصدأ وغير ذلك.

وتعتبر تقنية أفران القوس الكهربي من التقنيات الحديثة في إنتاج الحديد والصلب حيث بدأ استخدامها في نهاية السبعينات وبداية الثمانينات من القرن الماضي. تعتمد التقنية على استخدام تيار كهربي ذو جهد فائق لصهر الحديد الأسفنجي الناتج من عملية الاختزال المباشر.

بالرغم من انتشار هذه التقنية وبالرغم من مميزاتها الكثيرة إلا أن نسبة 32% فقط من مصانع الصلب في العالم هي التي تستخدمها بينما لا تزال نحو 65% من صناعة الصلب في العالم تتم عن طريق تقنية الفرن العالي والمحول الأكسجيني التي تعتمد اعتمادا كبيرا على الفحم وذلك لرخص تكلفته مقارنة بأسعار الكهرباء.

إن إنتاج الفولاذ بواسطة فرن القوس الكهربائي يكون مرتفع التلكلفة عن إنتاج الحديد في فرن عالي. وبواسطة فرن القوس الكهربي يمكن إنتاج جميع أنواع الحديد والصلب والفولاذ وهي تستخدم بقلة بسبب ارتفاع تكلفتها وذلك بغرض إنتاج صلب بمواصفات عالية.

وصل الإنتاج العالمي من أنواع الصلب المتعددة 1542 مليون طن في عام 2012 من ضمنها نحو 29 % فقط أنتجتها أفران القوس الكهربائي. واصل نسبة تصنيع الفولاذ في أوروبا إلى كل أنوع الحديد والصلب 41% .
,

المنتجات
--------

يإستخدم فرن القوس الكهربي لصناعة حديد البناء والصلب ذو المواصفات العالية والصلب غير القابل للصدأ. يجهز الصلب غير القابل للصدأ في الفرن بإضافة معادن أخرى إلى الحديد مثل النيكل والكروم.

يوجد نوع من الأفران مشابهة لفرن القوس الكهربي يسمى «فرن اختزال المصهور» *Submerge Arc Furnace* وهو يستخدم لتصنيع كربيد الكالسيوم والسيليكون والبلورات.

طريقة عمله
----------

مقطع في فرن القوس الكهربي ، وتري ثلاثة أقطاب متدلية من أعلى لتوصيل تيار ثلاثي الأطوار.
في عملية القوس الكهربائي تستخدم طاقة كهربائية وطاقة كيميائية لصهر الحديد وترتفع درجة حرارة المصهور إلى نحو 3500 درجة مئوية. تصل الطاقة الكهربائية إلى سطح المصهور عن طريق أقطاب كهربائية تحدث الأقواس الكهربائية.

عند استخدام تيار متردد للصهر تنشأ عدة أقواس كهربائية بين طراف الأقطاب وسطح المصهور. أما إذا استخد م تيار مستمر فينشأ القوس الكهربائي بين أربعة أقطاب موجبة في قاع الفرن وقطب كهربائي سالب، وتكون الأقواس الكهربائية متخللة المصهور.

  

في تلك الطريقة الكهربائية يمكن استخدام الحديد الخام أو الحديد الآتي من فرن عالي. ويتكون خبث المعادن على سطح المصهور وهو يتكون من الجبس/ وأكسيد المغنسيوم وأكاسيد المعادن المنصهرة. وتلك الطبقة من خبث المعادن تغطي المصهور ووظيفتها امتصاص العناصر الغير مرغوب وفي نفس الوقت تمنع أكسدة المصهور الناتج، وحمايته من فقد حرارته.

قبل دلق المصهور تزاح طبقة خبث المعادن من الفرن وتدلق في بوتقة كبيرة للخبث وتبعد لتفريغها في كومة النفايات. أما الصلب لمصهور فيدلق في بوتقة من الفولاذ تحملها عربة ثقيلة تتحرك أتوماتيكيا، وتنقل الصلب إلى فرن بوتقة أخرى لتكملة تجهيزها.

الاقطاب الثلاثة لا تزال متوهجة بعد ازاحة الغطاء عن الفرن .
يعمل الفرن الكهربائي على اعداد مصهور نقي يقل فيه الكربون والكبريت والفوسفور. ويجرى التحليل الكيميائي لمصهور فرن البوتقة. وعلى الرغم من تكلفته العالية للطاقة والغاز الطبيعي فإن تلك الطريقة تسمح بإنتاج مختلف أنواع الصلب والفولاذ التي تختلف في مكوناتها والمعادن الأخرى المضافة لها.

تكوينه
------

فرن القوس الكهربي عند البزل. إلى اليمين خلفه يرى المحول الكهربائي .
فرن القوس الكهربي في مصنع "داسا" في دورتموند.
يتكون فرن القوس الكهربي الذي يعمل بالتيار المستمر من فطب كهربائي يكون فوق سطح المصهور وقطب في القاع، أما الفرن الذي يعمل بتيار متردد فيعمل بثلاثة أقطاب على السطح. وينظم طول القوس الكهربي بواسطة منظم للأقطاب. ويتطلب فرن القوس الكهربي قدرة وكفاءة عالية من الشبكة الكهربائية المغذية له حيث يتغير مرور التيار بشدة أثناء عملية الصهر، ومن الممكن أن تؤثر الأقواس الكهربائية على الشبكة بطريقة عكسية.

ويتكون وعاء الفرن من ثلاثة أجزاء ( وعاء القاع ووعاء علوي وغطاء ) ، ويمكن تمييله هيدروليكيا لتفريغ ما فيه من مصهور. يتكون الجزء الخارجي منه من الحديد الصلب وهيكون في العادة مبردا بالماء ومن الداخل مبطنا بمواد تتحمل الحرارة العالية.

تقدر أحجام الأفران بما تحويه من المصهور، فمنها ما تصل سعته إلى 1 طن في المعامل الصغيرة أو قد تصل إلى 300 طن من المصهور للمصانع الحديد والصلب الكبيرة.

الانبعاثات
----------

تنبعث أثناء عملية القة س الكهربي غازات وغبار كثيفة. لهذا تستخدم أجهزة واقية ومرشحات للتصدر لها. وعلاوة على ذلك تنتج انبعاثات صوتية شديدة و إشعاعات كهرومغناطيسية و أشعة فوق البنفسجية وأشعة راديوية. وبسبب التيارات الكهربائية الشديدة المستخدمة في القوس الكهربي تنشأ مجالات مغناطيسية شديدة.

مميزات فرن القوس الكهربائي
--------------------------

مقطع في فرن قوس كهربي من نوه "هيرو". يبين E قطب واحد يرتفع وينخفض بواسطة الحاملات R و S. داخل الفرن مبطن بطوب عازل للحرارة H و K. البوابة عند A. يتكيء وعاء الفرن على عتلة تأرجح.
يمكن استخدام فرن القوس الكهربائي لصهر واعادة استخدام الحديد الخردة. وهذا يخفض من الطاقة اللازمة لإنتاج الحديد الصلب بالمقارنة باستهلاك الفرن العالي الذي يتنتج الصلب من خام الحديد. والميزة الأخرى هي مرونته في التشغيل: الفرن العالي لا يمكن تغيير سعته كثيرا ويبقي يعمل لمدة سنينات طويلة، أما فرن القوس الكهربي فيمكن بدء تشغيله سريع ووقفه سريعا، مما يتيح تغيير منتجاته بحسب الرغبة.

أنتجت في الولايات المتحدة الأمريكية نحو مليون طن بواسطة أفران القوس الكهربي في عام 2009 أثناء فترة الركود الاقتصادي. ونظرا لأن أفران القوس الكهربي تستهلك طاقة كهربائية كبيرة فإن المصانع توافق بين وقت تشغيل الأفران مع أوقات يكون استهلاك الشبكة الكهربائية العام فيها هادئة نسبيا، وسعر الكيلوواط منخفض.

معظم افران القوس الكهربائي تكون صغيرة وتستخدم في إنتاج قضبان وألواح من الصلب. ويمكن أن تكون أفران القوس الكهربي قريبة من سوق الحديد الصلب فتنخفض تكلفة النقل عن تكلفة النقل من معامل كبيرة التي تكون في العادة مبنية علي المواني البحرية لرسو سفن النقل والاستيراد والتصدير.

انظر أيضًا
----------

* خبث المعادن
* فرن أكسجين قاعدي
* فرن لافح
* فرن الحث الكهربي

مراجع
-----

1. ↑   (PDF). مؤرشف من الأصل (PDF) في 2013-08-17. `{{استشهاد ويب}}`: الوسيط `|title=` غير موجود أو فارغ (مساعدة)
2. ↑   نسخة محفوظة 2020-08-19 على موقع واي باك مشين.

| * ع
* ن
* ت
 صنع الأدوات المعدنية |
| --- |
| 

| * ع
* ن
* ت
سبك |
| --- |
| عمليات السبك | 
* بالطرد المركزي
* المستمر
* في قوالب
* بطريقة النموذج المتبخر (بالرغوة الضائعة و بطريقة القالب الممتلئ)
* الدقيق
* في قوالب دائمة
* في قوالب جصية
* في قوالب رملية
* للمعادن شبه الصلبة
* التدويمي
* في القوالب القشرية
* المغزلي

 |
| أفران | 
* بسمر
* لافح
* الكيوبلا
* القوس الكهربائي
* حثي
* المجمرة المكشوفة
* تسويط
* عاكس
* دوّار

 |
| متعلقات | 
* عيب صب
* تبريد مفاجئ
* نصف علوي وسفلي للقالب
* تشكيل الدلاليك
* استدقاق
* كدارة
* صندوق صوغ القوالب
* صُّبة
* رمل قوالب السباكة
* صناعة النماذج
* صاعد
* منتجات مسبوكة نصف مصنعة
* خبث
* مصب سباكة

 |

 |
| 
* **تشغيل**
* تشكيل
* تصنيع
* حدادة
* سباكة
* علم الفلزات
* لحام
* مجوهرات

 |

| صنع الأدوات المعدنية |
| --- |
| 

| * ع
* ن
* ت
سبك |
| --- |
| عمليات السبك | 
* بالطرد المركزي
* المستمر
* في قوالب
* بطريقة النموذج المتبخر (بالرغوة الضائعة و بطريقة القالب الممتلئ)
* الدقيق
* في قوالب دائمة
* في قوالب جصية
* في قوالب رملية
* للمعادن شبه الصلبة
* التدويمي
* في القوالب القشرية
* المغزلي

 |
| أفران | 
* بسمر
* لافح
* الكيوبلا
* القوس الكهربائي
* حثي
* المجمرة المكشوفة
* تسويط
* عاكس
* دوّار

 |
| متعلقات | 
* عيب صب
* تبريد مفاجئ
* نصف علوي وسفلي للقالب
* تشكيل الدلاليك
* استدقاق
* كدارة
* صندوق صوغ القوالب
* صُّبة
* رمل قوالب السباكة
* صناعة النماذج
* صاعد
* منتجات مسبوكة نصف مصنعة
* خبث
* مصب سباكة

 |

| * ع
* ن
* ت
حدادة، وتصنيع، وإنهاء |
| --- |
| مواضيع عامة | 
* تصنيع
* عمل بالقطعة
* صفيحة معدنية

 |
| عمليات التشكيل | 
* سك
* سحب
* تشكيل كهرهيدرولي
* تشكيل كهرومغنطيسي
* تشكيل بالتفجير
* تطريق
* تشكيل هيدروليكي
* تشكيل بالختم المتتابع
* تخريم
* درفلة
* حفر التجاويف
* بالرحو
* طرق ضمن قالب

 |
| عمليات التوصيل | تنحيس
* تغضين
* برشمة
* لحام بالقصدير
* لحام
 |
| عمليات الإنهاء | 
* أنودة
* غلفنة
* معالجة حرارية
* إنهاء كمي
* زنجار
* دقدقة
* تصفيح
* صقل

 |

| * ع
* ن
* ت
تشغيل المعادن بمساعدة الحاسوب |
| --- |
| هندسة بمساعدة الحاسوب | 
* تصميم
* تصنيع
* شيفرة تحضيرية
* تحكم رقمي باستخدام الحاسوب
* منصة ستيوارت

 |
| ثقب ولولبة  | 
* ماسك لقمة اللولبة
* مثقب
* لقمة ثقب
* ساق لقمة الثقب
* مقاييس لقمة الثقب
* ثقب
* مثقب ذو دليل تشغيل
* ذكر ولقمة اللولبة
* ممسك ذكر اللولبة
* لولبة

 |
| تجليخ وتحضين | 
* مادة سحج
* جلاخة زاوية
* جلاخة نضدية
* ورق سحج
* جلاخةاسطوانية
* جلاخة نقرية
* مسواة
* تجليخ
* جلاخة
* عجلة تجليخ
* جلاخة ذات دليل تشغيل
* تحضين
* ورق صنفرة
* حجر السن
* اختبار الشرارة
* تجليخ سطحي
* جلاخة الأدوات والمقاطع

 |
| تشغيل وتفريز | 
* آلة تشغيل بالتفريغ الكهربائي
* تشغيل كهركيميائي
* مقطع تفريز طرفي
* نقش
* تخديد
* مخرطة
* آلة تشغيل
* تشغيل آلي
* مقطع تفريز
* فارزة
* مقشطة
* مقشطة نطاحة

 |
| معدات آلة التشغيل | 
* لوح زاوي
* ظرف
* ظرف زناقي
* دليل تشغيل
* مثبتة
* رأس تقسيم
* ذنبة المخرطة
* محور تثبيت عدة القطع
* قاعدة مغناطيسية
* ممسك المشغولة
* طاولة دورانية
* موجد المركز أو الحواف

 |
| متعلقات | 
* اهتزازات
* سائل تبريد القطع
* سرعات وتغذيات التشغيل الآلي
* رايش
* تسامح\* زيت دخيل

 |

| * ع
* ن
* ت
حدادة |
| --- |
| أنماط الحدادة | 
* حداد
* حداد النصال
* نحّاس
* صياغة الذهب
* مصلح بنادق
* قفل
* بيوتر
* صائغ فضة
* صفاح
* حداد المعادن اللينة

 |
| عمليات | 
* حدادة
* لحام النموذج
* تسطيح بالطرق
* تكوير
* حفر التجاويف
* طرق ضمن قالب

 |
| أدوات | 
* سندان
* ورشة حدادة
* محزز الحيود
* مطرقة
* مقطعة الحداد
* مطرقة بخارية
* زهرة طرق
* مطرقة سقاطة

 |

| * ع
* ن
* ت
أدوات |
| --- |
| آلات قطع | 
* منشار شريطي
* منشار على البارد
* قطع بالليزر
* منشار تلسين
* قطع بالبلازما
* قطع بنفث الماء

 |
| أدوات قطع المعادن | 
* تخليق
* مثقب احتكاكي
* إزميل
* تخويش أسطواني
* تخويش مخروطي
* مقطع تفريز طرفي
* مبرد
* مكشطة يدوية
* مقطع تفريز
* قرّاضة
* مسحل
* قص
* لقمة ملقمة
* قلم قطع

 |
| أدوات تشكيل | 
* ثنّاية
* قالب
* مكبس هيدروليكي
* مكبس (آلة تشكيل)
* مكبس تخريم
* مكبس لولبي
* مكبس بالختم

 |
| أدوات يدوية | 
* قامطة
* زاوية تعامد مؤتلفة
* سنبك
* مبرد
* منشار معادن
* مطرقة
* مقشطة يدوية
* كوس ضبط
* بندقية تقشير
* ثناية الأنابيب
* منشار خرق
* زردية
* دليل ثقب
* مرقم خدش
* ذكر ولقمة اللولبة
* ملقط
* ملزمة
* طاولة مشغل
* مفتاح ربط
* نقّار

 |
| آلة تشغيل | لوح زاوي 
* ظرف (هندسة)
* ظرف زناقي
* دليل تشغيل
* مثبتة
* رأس تقسيم
* ذنبة المخرطة
* محور تثبيت عدة القطع؟
* قاعدة مغناطيسية
* ممسك المشغولة
* طاولة دورانية
* موجد المركز أو الحواف
 |
| أدوات القياس | 
* محدد قياس التجويف
* قدمة ذات الورنية
* محدد قياس المركز
* مقارن بصري
* مبين بقرص مدرج
* مقياس تحسسي
* محدد قياس
* قوالب القياس
* محدد قياس سماحي ولا سماحي
* محدد قياس الارتفاع
* كوس ضبط
* حبر الترقيم الأزرق
* مرقم تحديد
* شنكرة
* ميكرومتر
* محدد قياس نصف قطر الانحناء
* مقياس مدرج
* قضيب جيبي
* مسواة كحولية
* مسطرة تقويم
* زهرة استواء
* شريط قياس
* محدد قياس الأسنان
* ورنية

 |
| أدوات الحدادة | 
* سندان
* ورشة حدادة
* محزاز
* مطرقة
* مقطعة الحداد
* مطرقة بخارية
* زهرة طرق
* مطرقة سقاطة

 |

| * ع
* ن
* ت
اللحام |
| --- |
| لحام قوسي | 
* لحام بالهيدروجين الذري
* لحام قوسي بالمعدن والغاز
* لحام بالقوس الكهربائي بوجود صهيرة اللحام
* تلحيم بقوس غاز تنغستن
* لحام بقوس بلازما
* لحام بالقوس المعدني المحجب
* لحام بالقوس المغمور

 |
| عمليات أخرى | 
* لحام بالقوس الكهربائي في جو من الغاز
* الحزمة الإلكترونية
* لحام كهربائي بوجود الخبث
* التطريق
* بالاحتكاك
* لحام احتكاكي دوراني
* لحام الجاويطات
* الحزمة الليزرية
* لحام بالليزر الهجين
* لحام بالغاز
* لحام بالمقاومة الكهربائية
* لحام بقعة
* لحام فوق صوتي

 |
| أجهزة | 
* مزود القدرة
* قطب كهربائي
* معدن الحشو
* غاز واقي
* روبوت اللحام
* خوذة اللحام

 |
| متعلقات | 
* منطقة متأثرة بالحرارة
* قابلية اللحام
* إجهاد متبقي
* عمى ثلجي

 |

 |

|  |  |
| --- | --- |
| ضبط استنادي: وطنية عدلها في ويكي بيانات | 
* قاعدة البيانات الوطنية التشيكية (NLCR AUT)

 |

* أيقونة بوابةبوابة الكيمياء
* أيقونة بوابةبوابة صناعة
* أيقونة بوابةبوابة طاقة
* أيقونة بوابةبوابة هندسة

|  |  |
| --- | --- |
| مشاريع شقيقة | في كومنز صور وملفات عن: فرن القوس الكهربائي |