ما مقدار الحرارة التي ينتجها القوس الكهربائي؟

في عالم صناعة الصلب ، هناك القليل من الأشياء التي تتناسب مع القوس الكهربائي . هذا العمود المشتعل من أفران القوس الكهربائي المتأين (EAFs) ، ويذوب الخردة من الصلب في دقائق ، ويدفع ثورة إعادة التدوير الحديثة . فقط إلى حد كبير في الحرارة الكهربائية؟ الجواب أكثر تعقيدًا ورائعًا-قد تفكر في . في هذه المدونة ، سنستكشف علم الأقواس الكهربائية ، وإخراجها الحراري المذهل ، ولماذا إتقان هذه الحرارة هو مفتاح الإنتاج الصلب الفعال .

القوس الكهربائي هو تصريف كهربائي مستمر بين قطبين ، يخلق قناة بلازما يمكن أن تصل إلى درجات حرارة أكثر سخونة من سطح الشمس . في EAFs ، تتشكل الأقواس بين أقطاب الجرافيت والمعادن المشحونة ، وتحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة مكثفة ..

لكن قياس هذه الحرارة ليس واضحًا . على عكس اللهب أو ملف التعريفي ، تعتمد طاقة القوس على متغيرات مثل الجهد والتيار وطول القوس وحتى تكوين الغلاف الجوي المحيط .

دعنا نقطع إلى المطاردة:
-
- تدفق الحرارة (طاقة لكل منطقة): 10-50 ميجاوات/متر مربع
- طاقة حرارية Otal في EAF: 300-400 كيلو واط/طن من الصلب

تنتج الأقواس الكهربائية الحرارة من خلال آليتين أساسيتين:

1. تسخين Joule:
مع مرور التيار الكهربائي عبر قناة البلازما المقاومة ، تصطدم الإلكترونات بجزيئات الغاز ، وتحويل الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الحرارية . هذا يخضع لقانون Joule: [Q=i²*R*T]
أين:
(Q)=الطاقة الحرارية (joules)
(i)=الحالي (amps)
(R)=مقاومة القوس (أوم)
(T)=Time (Seconds)

ارتفاع تيار أعلى بشكل كبير يزيد من حرارة الإخراج-سبب عمل EAF الحديث في 40-150 كا .

2. إشعاع البلازما:
ينبعث الغاز المؤين في القوس الإشعاع بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية الشديدة ، مما ينقل الحرارة إلى شحنة الفرن . هذا الإشعاع يمثل 20-30 ٪ من إجمالي نقل الحرارة فيصنع الصلب EAF.

لا يتم إنشاء كل الأقواس متساوية . تتضمن متغيرات المفاتيح:

1. طول القوس
أقواس أطول لها مقاومة أعلى ، وزيادة الجهد والطاقة (p=v*i) . ، ومع ذلك ، فإن عدم استقرار المخاطر الطويل بشكل مفرط وارتداء القطب . أوجه الطول الأمثل لأرصدة الطول مع إخراج حرارة المعدات .

2. مادة كهربائية
تهيمن أقطاب الجرافيت على EFS بسبب الموصلية الحرارية العالية ومقاومة الأكسدة . في الأقطاب الكهربائية يمكن أن تغير استقرار القوس وتوزيع الحرارة .

3. تكوين الغلاف الجوي
تتصرف الأقواس بشكل مختلف في الهواء VS . الغاز الخامل . يمكن أن تؤكسد البيئات الغنية بالأكسجين الأقطاب ، في حين أن أجواء النيتروجين قد تقلل من كفاءة نقل الحرارة .

4. النوع الحالي
-DC ARCs: توفير حرارة ثابتة ومركزة (شائعة في EAFs الحديثة) .
أقواس AC: أرخص ولكن توليد الحرارة المتقلبة ، تتطلب تحكمًا دقيقًا .

تسخير Arc Heat هو فن وعلم . القليل جدًا من إطالة الحرارة يذوب ؛ الكثير من الأضرار بالحرارة أو نفايات الطاقة . فيما يلي كيفية تحسين صانعي الصلب الرائد ARC:

1. ممارسة خبث الرغوة
حقن الكربون والأكسجين يخلق طبقة خبث رغوة تعزل القوس ، مما يقلل من فقدان الحرارة المشع وحماية جدران الفرن . تعمل هذه الممارسة على تحسين الكفاءة الحرارية بنسبة 15-20 ٪ ('World Steel Association ، 2021') .

2. محولات القوة العالية (UHP)
تستخدم EAFs الحديثة محولات UHP لتقديم 80-150 mVa من الطاقة ، وتقصير أوقات الذوبان إلى 40-60 دقيقة . على سبيل المثال ، يمكن أن يعمل 100-} ton eaf عند 120 ميجاوات من الضيق في ~ 500 درجة في الدقيقة .

3. أنظمة التبريد
تمتص الألواح والأسطح المبردة بالمياه الحرارة الزائدة ، مما يمنع تدهور الحرارية . إعادة تدوير هذه الحرارة المتقدمة لتسخين الخردة أو إنشاء Steam .

خفضت نبات الصلب في أمريكا الشمالية استهلاك الطاقة بنسبة 12 ٪ عن طريق تحسين معلمات القوس:
- التيار: زيادة من 80 كا إلى 95 كا
- طول القوس: تم اختصاره بنسبة 15 ٪ لتحقيق الاستقرار في عمود البلازما
- رغوة الخبث: معززة مع حقن الجير/الكربون الدقيق

النتيجة: انخفض وقت الذوبان من 55 إلى 48 دقيقة ، مما يوفر $ 1 . 2M سنويًا (*أخبار Metaltech ، 2023*).

في حين أن EAFs هي أبطال تسخين القوس ، فإن الأفران الأخرى تستخدم أقواس بشكل مختلف:

مصدر:كتيب الفرن الكهربائي, 2019

مع إزالة صناعة الصلب ، تستعد الأقواس الكهربائية للعب دور البطولة . تتضمن الاتجاهات الناشئة:
- تكامل الطاقة الخضراء: إقران EAF مع الطاقة المتجددة لخفض انبعاثات CO₂ .
- أقواس بلازما الهيدروجين: الأنظمة التجريبية باستخدام بلازما H₂ لتقليل خام الحديد بدون الكربون (Eurotherm ، 2023) .
- التحكم في القوس AI-AI-ARC: تعدل خوارزميات التعلم الآلي معلمات القوس في الوقت الفعلي لكفاءة الذروة .

القوس الكهربائي عبارة عن أعجوبة من الترباس البرق الهندسي الذي يتحكم فيه يحول الخردة إلى فولاذ . ناتجها الحراري ، في حين أن المذهل ، ليس حادثًا ؛ إنها نتيجة للتصميم الدقيق والمواد المتقدمة وتحسين العملية .

في Xi'an Huachang ، نحن متخصصون في أنظمة فرن ARC الكهربائية التي تزيد من كفاءة الحرارة مع تقليل تكاليف الطاقة . من محولات UHP إلى إدارة الخبث الذكية ، تساعدك حلولنا على تسخير إمكانات القوس الكاملة .

1. وكالة الطاقة الدولية (IEA) . (2022) . '
2. u . s . قسم الطاقة . (2020) . '
3. جمعية الصلب العالمية . (2021) . 'فولاذ مستدام: مؤشرات 2021' .
4. *كتيب الفرن الكهربائي '. (2019) . المعهد الأمريكي لمهندسي التعدين .
5. Eurotherm . (2023) . 'Hydrogen Plasma Making Results' .

هل أنت مستعد لتوضيح أداء فرن القوس؟ اتصل بنا اليوم أو استكشف حلول EAF الخاصة بنا لمعرفة كيف يمكننا رفع عملية صناعة الصلب .

الاتصال الآن

Xi'an Huachang Metallurgical Technology Co . ، Ltd .

عنوان:الطابق التاسع ، المبنى C/Vanmetropolis ، لا .1 Tangyan Rd . Gaoxin District ، Xi'an ، مقاطعة شانشي ، الصين

هاتف: +86 029 8886 4421

Mob & WeChat: +86 18729567376

الفاكس:+86 029 8886 2650

بريد إلكتروني:sales3@xahcdl.com/ candiceyang@xahcdl.com

موقع إلكتروني: www . hc-furnace . com