مقدمهاجاز ه ثبت رسمی برای ذوب الکتریکی فلزات نخستین بار در سال 1853 داده شد، اما پایه ریزی و ساخت کوره های جدید قوس الکتریکی در سال 1878 به دست سرویلیام زیمنس انجام گرفت . ابداع این روش مبتنی بر این بود که می توان برای ذوب فلزات از قوسی که بین الکترود افقی زده می شود، استفاده کرد. طرح زیمنس برای قوس الکتریکی غیر مستقیم چندین نوع بوده اما تنها، در سال 1890 بود که هرولت طرح کوره های قوس الکتریکی مستقیم را ارائه کرد به طوری که تمام خصوصیات اساسی و بنیادی کوره های الکتریکی جدید را در بر می گرفت .
کوره های ابداعی هرولت از برق سه فاز استفاده می کرد، در هر فاز جریان از یک الکترود عبور کرده و وارد حمام مذاب می شد و از آنجا به الکترود دیگر می رفت، در نتیجه حرارت حاصل به وسیله حمام گرفته شده و به دنبال آن فرسایش مواد نسوز به حد اقل خود می رسید. این کوره عمدتاً بمنظور تولید فروآلیاژها و کربور کلسیم به وجود آمده بود . اما به رشد روز افزون تقاضا برای تولید فولادهای آلیاژی، خیلی زود کارآیی آن برای تولید این فولادها مورد توجه قرار گرفت، در حالی که محدودیتهای تولید فولاد به وسیله کوره زیمنس- مارتین منجر به تولید مقادیر زیادی فولاد با عناصر آلیاژی اکسید شونده بود با شرایط موجود کوره های قوس الکتریکی، آلیاژ اکسید شونده به احیاء شونده تبدیل شد و به این ترتیب تولید فولادهای آلیاژی امکان پذیر گردید. انگیزه تحولات کوره قوس الکتریکی نیز همین مسأله بود .
جنگ سالهای 1914 تا 1918، پیشرفت عظیمی را در ظرفیت کوره های قوسی به وجود آورد که این توسعه بعد از جنگ نیز ادامه یافت به طوری که در سال 1935 برای اولین بار تولید فولاد در کوره های قوسی در بریتانیا به پیش از 100000 تن در سال رسید . این رقم در سال 1977 به 6269000 تن افزایش یافت که این مقدار 479000 تن آن برای ریخته گری فولاد تولید شده بود. در کشورهای صنعتی پیشرفته تولید کننده فولاد در سال 1990، حدود 40% از تولید فولاد توسط کوره های الکتریکی صورت گرفت و با توسعه تکنولوژی این گونه کوره ها، استفاده وسیع تر از آنها روز به روز مشاهده می گردد.
2- اساس کار کوره های قوس
نحوه انجام عملیات ذوب و شارژ کوره
شارژ کوره با استفاده از جراثقال آهنربایی یا توسط سبدهایی که کف آنها چند تکه بوده و این تکه ها توسط طنابی بهم متصل شده اند صورت می گیرید هنگامیکه سبدهای شارژ روی کوره قرار می گیرند، طناب در اثر حرارت سوخته و شارژ بدرون کوره ریخته می شود. طریقه چیدن شارژ درون سبدها به این ترتیب است که کف سبد را با تراشه یا قراضه های کوچک و روی آنها را با قراضه های سنگین می پوشانند که این عمل به دو دلیل انجام می شود:
1- تراشه ها و قراضه های سبک بهم فشرده شده و حجم کمتری را اشغال می کنند .
2- قراضه های سنگین هنگام ورود، به دیواره نسوز کوره آسیبی وارد نمی سازند .
پس از اینکه شارژ وارد کوره شد، قراضه های سنگین به ته کوره رفته و قراضه های سبک و تراشه روی آنها را می پوشانند، در نتیجه الکترود بدون اینکه آسیبی ببینند در داخل بار فرو رفته و نسوز سقف از تشعشع حرارتی محافظت می شود.
لازم به ذکر است قبل از اینکه قراضه در کوره شارژ شود مواد کربن زا مانند کک، آنتراسیت و الکترودهای شکسته در ته کوره قرار گرفته تا جوشش بدلیل وجود کربن زیاد در کوره حاصل شود. فسفر زدایی بدلایلی که بعداً اشاره می شود لازم است در دمای پایین و قبل از اینکه دمای کوره بالا رود صورت پذیرد. مواد سرباره زای اکسیدی مانند اکسید آهن و سنگ آهک را می توان در سبد شارژ یا بهمراه مواد کربن زا به کوره افزود .
پس شارژ و بسته شدن سقف کوره فرایند ذوب طی سه مرحله انجام می شود.
الف ـ در مرحله نخست ذوب با یک ولتاژ متوسط آغاز می شود تا از آسیب رساندن به سقف کوره تا حد امکان جلوگیری بعمل آید، البته اگر سرعت ذوب بالایی مد نظر باشد، این مرحله در حذف می کنند.
ب ـ پس از وارد شدن اکترودها بداخل شارژ جهت استفاده از حد اکثر انرژی ورودی به کوره ولتاژ مناسبی انتخاب می شود.
پ ـ پس از تشیل مذاب و تجمع آن در حوضچه، ولتاژ را جهت جلوگیری از آسیبهای تشعشعی به آستر نسوز کوره کاهش می دهند.
پس از ذوب کامل و فوق گداز نسبتاً بالا، مذاب شروع به جوشش می نماید، در این مرحله اپراتور باید از میزان کربن آگاه باشد و در صورتی که پس از نمونه برداری و آنالیز، کربن بمقدار کافی وجود نداشته باشد، افزودن کربن ضروری خواهد بود . بیرون کشیدن الکترود ها از درون شارژ زمانی انجام می گیرد که حدوداً %75 با ذوب شده باشد، سپس بطریق مختلف آن را بهم زده تا بقیه بار که هنوز ذوب نشده است نیز ذوب گردد. پس از اتمام عملیات ذوب، کوره را تخلیه می کنند که برای تخلیه مذاب کوره را
به جلو و برای تخلیه سرباره کوره را حدوداً
به عقب خم می کنند .
3- اجزای کوره :
2-3- تجهیزات الکتریکی : یک طرح شماتیک از مدار الکتریکی کوره قوس الکتریکی در شکل (4-2)، و نیز یک طرح کلی از تجهیزات الکتریکی وکوره در شکل (5-2)، نمایش داده شده است . اینک به تفصیل اجزاء متشکله مدار را جزء به جزء مورد بررسی قرار می دهیم .
1-3-2- کلید قطع و وصل مدار :
بخاطر مصرف خیلی زیاد انرژی در کوره های قوسی، این کوره ها به یک منبع الکتریکی فشار قوی متصل می شوند، در برتانیا کوره هایی که در ریخته گری های فولادکار می کنند عموماً از یک منبع 11000 ولتی استفاده میکنند، به علت پایین بودن هزینه انتقال الکتریسیته در ولتاژهای بالا، مرکز تولید انرژی، مصرف کنندگان خود را به دریافت الکتریسیته 33000 ولتی، تشویق می کند.
مرکز مذکور، مصرف کنندگان این ولتاژ های بالا را از مزایای تعرفه برخورار میکند و در نتیجه برای طراحی کوره های جدید امری طبیعی است که آنها را مجهز به دستگاهایی بکنند به طوری که متناسب با این ولتاژهای بالا باشد . در این میان کلید خودکار از وظیفه ای بسیار حساس و مشکل برخوردار است، زیرا که در هر ذوب کوره شاید به تعداد پنج یا شش دفعه برق قطع می گردد، از این رو، ضروری است که از یک کلید قطع و وصل فوق العاده مقاوم استفاده شود و محل اتصالها، به تناوب بازدید گردد. در برخی موارد کنتورهایی به منظور ثبت تعداد قطع و وصل ها نصب شده اند و نظارت بعد از یک سری قطع و وصل کردن ها انجام می گیرد . کلید خودکار می تواند از نوع هوای دمشی و یا او نوع غوطه ور در روغن باشد، نوع اول در سالهای اخیر کاربرد بیشتری داشته است .
اگر از کلیدهای تعویض کننده ولتاژ با قطع بار الکتریکی استفاده شود، کلید خودکار در عین حفاظت از مدار در مقابل با اضافی، معمولاً دارای یک بوبین ولتاژ صفر است که به این وسیله با کلید تعویض کننده ولتاژ نیز درگیر می شود .
*
2-3-2- راکتور و ترانسفورماتور :
راکتوری که در شکل (4-2)، نشان داده شده است در همان مخزنی قرار گرفته که ترانسفورماتور قرار دارد . ترانسفورماتور باید افزایشهای ناگهانی ولتاژ را وقتی که قوس الکتریکی بر قرار می شود، کنترل کند. راکتور از یک سیم پیچ ساده تشکیل شده که جریان الکتریکی از آن عبور می کند. جریان عبور کرده از سیم پیچ، ولتاژی را القاء می کند که مخاطب جریان در سیم پیچ مجاور است. راکتوری که واردیک خط شده، جلوی جریان را می گیرد، هر چه جریان قوی تر باشد، بالطبع نیروی بازدارنده آن نیز زیادتر خواهد بود، از این رو، راکتور برای پایین آوردن نوسنها و افزایش های ناگهانی ولتاژ به کار می رود. به ویژه ادر یک کوره با بار متراکم، وقتی قوسی بر قرار می شود، این عملاً یک اتصال کوتاه است که به طور عادی نوسانها و افزایش شدیدی در ولتاژ شبکه اصلی فشار قوی ایجاد می کند. راکتور، افزایشهای ولتاز را محدود می کنند و نوسانهای بار را متعادل می سازد، اقزایش و نوسان ناگهانی ولتاژ در مرحله شروع ذوب بسیار زیاد است، اما بتدریج با پیشرفت ذوب کاهش پیدا کرده و بار الکتریکی یکنواخت تر و منظم تر می شود، در نتیجه زمینه برای کاهش مقاومت القایی در مدار ایجاد می شود. وقتی ذوب کامل انجام شد، وقتی ذوب کامل شد، راکتور خارجی را می توان به طور کامل از مدار خارج ساخت و برای متعادل کردن و یکنواخت نمودن نوسانهای جزئی می توان از مقاومت القایی درونی خود ترانسفورماتور استفاده کرد.
در قسمت دیگر مدار، ترانسفورماتور قرار گرفته است، که مهمترین قسمت تجهیزات الکتریکی است. ترانسفورماتور اساساً یک وسیله الکترومغناطیسی است که جهت تغییر ولتاژ یک منبع جریان متغیر به میزانی که برای یک قسمت خاصی از دستگاه مورد نیاز باشد، به کار گرفته می شود.
این دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل می شود. این دو سیم پیچ دارای یک مدار مغناطیسی مشترک هستند که آن دو را به هم متصل می کند. مدار یا هسته مغناطیسی از مجموعه ای مجموعه ای از صفحات نازک بریده شده فولاد سیلیسیم دار ساخته می شود. فولاد سیلیسیم دار از این نظر به کار می رود که پس ماند مغناطیسی پایینی دارد و ضمناً افت انرژی بر اثر تولید جریانهای فوکونیز به علت ساختمان ورقه ورقه ای آن کاهش پیدا می کند . هنگامی که ولتاژی بر سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور اعمال می شود، ولتاژی نیز در سیم پیچ ثانویه القاء می شود. نسبت ولتاژ القاء شده در سیم پیچ ثانویه به ولتاژ سیم پیچ اولیه برابر با نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به تعداد دور سیم یپچ اولیه است .
وظیفه ترانسفوماتور یک کوره قوس الکتریکی بمراتب سنگین تر از ترانسفورماتورهای معمولی است و به علت پایین بودن ولتاژ سیم پیچ ثانویه، این سیم پیچ باید جریان بسیار سنگین را تحمل بکند. عملاً تمام ترانسفورماتورهای کوره از نوع روغنی هستند. اندازه های کوچکتر این ترانسفورماتورهارا (پایین تر از 1000KVA) می توان به طور طبیعی خنک کرد، اما ترانسفورماتوهای بزرگ با آب خنک می شوند.
در نمونه های انگلیسی، روغن را در مبدلهای حرارتی به وسیله آب خنک می کنند. فشار روغن را همواره بیشتر از فشار آب نگه می دارند تا از نفوذ آب به داخل ترانسفورماتور جلوگیری می شود. برای گزینش بهترین و مناسبترین ولتاژ جهت ذوب و تصفیه در کوره، یک سری انشعاب( برای تغییر ولتاژ) در سیم پیچ اولیه پیش بینی شده است که با تغییر تعداد دوره های مؤثر در سیم پیچ اولیه، ولتاژ القاء شده در سیم پیچ ثانویه نیز تغییر خواهد کرد .
در یک کوره دو یا سه تنی از پنج "انشعاب" (برای تغییر ولتاژ) استفاده می شود که ولتاژ از حدود 210 تا 220 ولت شروع شده و در چند مرحله تا 140 ولت کاهش می یابد. ترانسفورماتور های کوره یا برق سه فاز کار می کنند و تغییر دادن ولتاژ، به نحوه ارتباط فازها نسبت به همدیگر نیز بستگی دارد. ولتاژهای ذکر شده بالا برای اتصالهای از نوع مثلثی هستند، وقتی اتصال فازها به نحوه ستاره ای باشد، یک سری دیگکر از ولتاژها (تقریباً بین 80 الی 125 ولت) به دست خواهند آمد. سیستم کنترل ترانسفورماتور های کوره ای جدید به صورتی است که گزینش ولتاژ مورد نیاز در اتصال ستاره ای یا مثلثی، همراه با درصد مورد نیاز مقاومت القایی به طور خودکار انتخاب می شوند.
در کوره های کوچک، تغییر و تعویض ولتاژ از طریق اتصالها ممکن است به طور دستی انجام گیرد. ولی در انواع کوره های بزرگتر، از موتور استفاده می شود. تعویض محل انشعاب یا اتصال، عموماً هنگامی که جریان الکتریکی قطع است، انجام می پذیرد . کلیدهای حفاظتی در سیستم تعبیه شده اند از وصل شدن کنترل تعویض انشعاب در موقعی که کوره زیر بار است، جلوگیری می کند. برای کم کردن تعداد قطع و وصل کلید مدار، طریق معمول این است که با بالا کشیدن الکترود جریان الکتریکی قطع می گردد. در واقع با این طریق از سیستم الکترودها به عنوان یک کلید خودکار با ولتاژ پایین استفاده می شود.
در برخی از کوره ها تعویض محل اتصال یا انشعاب در حالی که جریان الکتریکی وصل است انجام می شود. در برخی از کوره ها تعویض محل اتصال یا انشعاب در حالی که جریان الکتریکی وصل است انجام میشود، مزیت این تعویض کننده ها این است که شروع کار کوره ها را با ولتاژ پایین هم امکان پذیر می سازد، و افزایش اولیه ناگهانی، جریان را نیز کم می کند، بدیهی است که از این طریق می توان بدون قطع جریان از کوره، ولتاژ را تا بالاترین اتصال افزایش داد.
تعویض محل اتصال در حالی که جریان الکتریکی پیوسته است، لزوم قطع برق را در حین ذوب منتفی می کند و در نتیجه از بر قراری مجدد قوس الکتریکی و نوسانات ولتاژ کاسته می شود و از نگهداری نیز تا حد زیادی حل می شود، نا گفته نماند که در مقابل این مزیتها، هزینه اولیه سنگین تر بوده و پیچیده تر بودن آن نیز نکته ای است که نباید نا دیده گرفته شود .
یکی از عواملی که در رابطه با جنبه اقتصادی کار کوره از اهمیت زیادی برخوردار است. رابطه اندازه ترانسفورماتور با ظرفیت کوره است و از لحاظ نظری برای ذوب هر تن فولاد و گرم کردن آن تا درجه حرارت ریختن مذاب 370 کیلو وات ساعت الکتریسیته لازم است. اما در عمل مشخص شده است که برای ریختن مذاب همین مقدار فولاد، بیش از 500 کیلو وات ساعت الکتریسیته نیاز است. البته این رقم عملاً به طور قابل ملاحظه ای بستگی به انرژی ورودی دارد. برای مثال، اگر ظرفیت کوره ای 600 کیلو ولت آمپر بر تن باشد، این کوره شارژ (متوسط) خود را در مدت یکساعت ذوب می کند، حال اگر ظرفیت کوره به 300 کیلو ولت آمپر بر تن تنزل یابد، همین مقدار بار را در بیش از دو ساعت ذوب خواهد کرد. جدول (1-2) به طور خلاصه رابطه تغییرات بالا را در کوره های جدید نشان می دهد، در این جدول، اندازه ترانسفورماتور برای داشتن ذوب نسبتاً سریع در کوره هایی که در ریخته گری فولاد استفاده می شوند، آمده است.
افزایش ظرفیتها یا توانهای ترانسفورماتور بیش از ارقام مذکور معمول نیست، زیرا با کاهش زمان تغییر دو اتصال، هزینه مصرف الکتریسیته بهمان نستب افزایش می یابد و در نتیجه افزایش هزینه تجهیزات الکتریکی کوره ترانسفورماتور و مصرف برق جبران نمی شود.
جدول (1-2) اطلاعات مربوط به کوره های قوسی ریخته گری.
[tr][td]زمان تقریبی
ذوب(دقیقه)
[/td][td]
توان ترانسفورماتور
(KVA)
[/td][td]
ظرفیت کوره
( تن )
[/td][td]
قطر بدنه (متر)
[/td][/tr][tr][td]
100
95
110
140
120
[/td][td]
1500
2500
4000
6000
10000
[/td][td]
3
5
10-8
20-15
30-23
[/td][td]
2
7/2
5/3
4
5/4
[/td][/tr]
3-3-2- تنظیم کننده های الکترود :
در حین ذوب، اعمال حداکثر توان کوره ضروری است، زیرا که قراضه ها بداخل حمام مذاب فرو ریخته و مقاومت شارژ کوره دائماً تغییر می یابد. علاوه بر این، الکترودها فرسوده می شوند و کم کم طول قوس بیشتر می شود. طول قوس، قدرت ورودی کوره را تعیین میکند، و وسایل و تجهیزات زیادی برای اندازه گیری آن ساخته شده است که تنظیم کننده نامیده می شوند، این تجهیزات میزان عدم تطابق توان مطلوب ورودی را با قدرت وارده اندازه گیری می نمایند و طرز کار آنها به این ترتیب است که الکترودها را برای تطابق زیاد و طول قوس مطلوب، بالا و پایین می برند و در نتیجه قدرت ورودی یکنواخت می شود. موفقیت در کار کوره از نظر متالوژی و همچنین از نظر اقتصادی بستگی کامل به کار منظم و درست این تنظیم کننده ها دارد .
وظایف یک سیستم ایده آل تنظیم کننده به قرار زیر است:
الف ـ در مقابل شرایط متغیر کوره خیلی سریع و فوری عکس العمل نشان دهد،
ب ـ اتصال الکتریکی را بر قرار کند،
ج ـ توزیع قدرت را در الکترودها هماهنگ و یکنواخت کند،
د ـ در صورت بروز اشکال الکتروده را بالا بکشد و
هـ ـ به طور خودکار هر شرایط الکتریکی از پیش تعیین شده ای را بر قرار و حفظ کند.
برای کمک به عکس العمل سریع تنظیم کننده ها، الکترودها را با وزنه ای متعادل نگاه داشته و نیروی محرکه لازم به وسیله یک سیستم هیدرولیکی یا الکتریکی تامین می گردد. گزینش نوع تنظیم کننده های مورد استفاده در هر دستگاه توسط مهندس الکترونیک صورت خواهد گرفت .
4-2- الکترودها :
کار الکترودها انتقال جریان از بازوهای الکترود با بار کوره از طریق ایجاد قوس الکتریکی است. امروزه الکترودها از گرافیک ساخته می شوند، اگر چه در ابتدا کربن بی شکل در ساخت آن به کار می رفت، ظرفیت انتقال جریان الکتریکی الکترودهای گرافیکی که در کوره های الکتریکی مصرف می شوند در جدول (2-2)، آمده است.
در حین عمل کوره، الکترودها در نتیجه اکسیداسیون، تصعید و شکستگی از بین می روند، در نتیجه تعویض مرتب آنها ضروری است. بخش انتهایی هر یک از الکترودها دارای یک سر پیچ گرد مخروطی شکل است که در داخل آن می توان یک مغزی پیچ داد .
برای تعویض یک الکترود ، نخست سرپیچ را با استفاده از یک لوله دمنده هوا ویا در صورت لزوم به وسیله یک برس سیمی به دقت تمیز می کنند. (شکل6-2) . سرپستانک یا مغزی را بعد از تمیز کردن سرپیچ ، در داخل سرپیچ الکترود جدید پیچ می دهند، و سپس به میزان
دور، پیچ آنرا شل می کنند که در حین کار فشار متعادل برقرار باشد. آنگاه ، یک سرپیچ فولادی که برای بالا بردن به کار می رود به انتهای پیچ دار الکترود متصل می گرددو این مجموعه به وسیله جرثقیل بلند می شود، درحین جابجا کردن باید کمال دقت را به عمل آورد که مغزی و لبه خارجی الکترود کوچکترین آسیبی نبینند. الکترود جدید در بالای سرپیچ الکترود دیگر ، به صورت معلق آویزان شده ، و با استفاده از یک « فاصله انداز» و یک « هادی» برای جلوگیری از هر نوع آسیب ، آنرا در محل خود پیچ داده و با استفاده از یک آچار« گشت آور» آنرا کاملاً محکم می کنند . نکته مهم اینست که اتصال با « گشت آوری» محکم می گرد که به وسیله کارخانه سازنده توصیه می شود، زیرا در اتصال های سست، جریان بجای اینکهم از تمام الکترود عبور کند، تنها از مغزی عبور می نماید، وبه این ترتیب باعث افت زیاد انرژی الکتریکی می شود، درحالی که بپیش از حد محکم کردن الکترود نیز منجر به شکاف برداشتن آن در ناحیه گردن می گردد.
اهمیت اتصالهای محکم ، در صرفه جویی مصرف انرژی است، درصورت سست بودن ، مقاومت ا فزایش یافته که منجر به گرم شدن اتصال می شوئد و در نتیجه اکسیداسیون سطح الکترودها بیشتر شده که منتهی به کاهش سطح تماس و افزایش مقاومت می گردد . الکترودها به هنگام کار کوره همواره در معرض ضربه و لرزش قرار دارند و مخصوصاً درهنگام تخلیه مذاب وتخلیه سرباره که کوره خم و راست می شود ،اتصال سست ، رفته رفته سست تر خواهد شد و به تدریج سطح تماس کمتری برای محکم گرفتن اتصال باقی خواهد ماند. وقتی تمام یا بخش زیادی از جریان از مغزی عبور کند، مقاومت آن بیش از حد بالا رفته و شروع به داغ شدن و انبساط می کند و در نتیجه سرپیچ ترک خورده و منجر به از کار انداختن کامل اتصال می گردد. اگر مواد زائدی در اتصال گیر کرده باشد، میزان مقاومت در آن نقطه بالا می رود و این نیز به نوبه خود منجر به بیش از حدگرم کردن همان محل شده که اشکالات بعدی را به همراه خواهد داشت. بهترین روش و طرز کار با الکترودها در توضیحات و شکل های مربوط به شکل (6-2) ، خلاصه شده اند. گران بودن الکترودها اهمیت استفاده از روشهای پیشرفته تر را در کاربرد آنها ایجاب می کند.
اگرچه کاربرد و اتصال صحیح الکترودها ، مصرف آنها را تا حدی کاهش می دهد ، معهذا سایش الکترودها به علت تبخیر در انتهایی که قوس الکتریکی برقرار می شود و نیز طرفین جانبی آن درنتیجه اکسیداسیون جوّ کوره و سرباره همچنان ادامه خواهد داشت . در نتیجۀ تبخیر ، فرسایش قسمت انتهایی تقریباً به میزان 6 درصد الی 30 درصد خواهد بود درحالی که فرسایش بر اثر اکسیداسیون سطوح جانبی 70 درصد کل فرسایش است . میزان این فرسایش به نسبت شدت جریان درواحد سطح خواهد بود . از این رو، اگر بتوان میزان اکسیداسیون سطوح جانبی را کاهش داد، فرسایش الکترود نیز به همین میزان کاهش خواهد یافت و می توان از توانهایی با شدت جریان زیاد بهره گرفت بدون اینکه نیازی به افزایش قطر الکترودها باشد .
اخیراً الکترودهای پوشش داری به بازار عرضه گردیده است ، یک پوشش مفید و موفق باید دارای شرایط زیر باشد:
الف- حائلی بین گرافیت وجوّ کوره به وجود آورده تا مانع اکسیداسیون شود،
ب- در برخورد با سرباره مقاوم باشد ،
ج- در مقابل الکتریسیته مقاومت کمتری داشته باشد تا تماس بین گیره نگهدارنده الکترود و خود الکترود برقرار و حفظ گردد.
د- از نظر قیمت آنقدر گران نباشد که کاربرد آنرا که به منظور کاهش هزینه تولید انجام می گیرد ، منتفی سازد . به طور عمده دو نوع پوشش، خصوصیات مذکور را دارد:
1- سطح خارجی الکترود بطرق گوناگون روکش فلزی شده باشد، موفق ترین مواد برای این نوع پوشش، آلومینیوم ویا مخلوطی از آلومینیوم و کاربید سیلیسیوم است و
2- سطح خارجی الکترود با مواد شیمیایی از جمله ، نمکهای باریم ، اسید بوریک ، بوراکس و یا ترکیبی از این مواد با مواد دیگر تلقیح شده باشد.
تصمیم به استفاده از الکترودهای روپوش دار، صرفاً از نقطه نظر اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته ، لذا قبلاً باید هزینه های عمل با انجام آزمایشهای لازم مورد ارزیابی قرار گیرد. مسأله ای که باید در نظر داشت مقایسه افزایش هزینه ناشی از خرید الکترودهای گرافیتی روپوش دار با کاهش هزینه عملیات کوره است . مصرف الکترود عامل مهمی در تعیین اقتصادی بودن کار کوره است. میزان مصرف الکترود از 3 الی 10 کیلوگرم برای هر تن متغیر است و مقدار آن عمدتاً بستگی به نوع فولاد تولیدی و طرز کار کوره دارد. مثلاً در کوره های 3 تنی که مستقیماً دوده از آنها استخراج می شود ، برای تولید فولادهای کربن دار و کم آلیاژ با روش دو سرباره گیری، رقم مصرف الکترود7/5 کیلوگرم برای هر تن فولادمی باشد . وقتی دودزدایی به روش غیر مستقیم صورت می گیرد رقم مصرف الکترود 5/3 کیلوگرم برای هر تن فولاد خواهد بود.
همانندهمه محصولات صنعتی که به روش منقطع تولید می شوند، الکترودها می توانند خصوصیات مختلفی به خود بگیرند. فقط آزمایشهای مقاومت کششی، مقاومت الکتریکی و اشعه ایکس معیارهایی هستند که معمولاً برای تأیید کاربرد الکترودها استفاده می شوند. از آنجا که مقاومت الکتریکی ، ساده ترین آزمایش غیرمخرب بوده و به منظور کنترل کیفیت ، مورد استفاده قرار می گیرد، آزمایش یک نمونه سالم ، مقاومت الکتریکی 15 میکرواهم سانتیمتر را درجهت طول، ارائه می دهد ولی اصولاً حد تغییرات قابل قبول برای الکترودهای سالم حداقل 12 و حداکثر 22 میکرواهم سانتیمتر است. الکترودهایی که مقدار مقاومت آنها خارج از محدوده این دو رقم باشد، احتمالاً درحین کار با سرعت زیادی سائیده می شوند. بدلیل وجود شکاف و هوا در اتصالات ،مقاومت در این نقاط بیشتر از مقاومت مناطق سالم الکترود است.
7-2- مواد نسوز :
آستری های کوره های قوسی از مواد مقاوم در برابر حرارت ساخته می شوند که به مواد نسوز معروفند. این موادنسوز باید برای واکنشهای شیمیایی در روند فولاد سازی مناسب بوده و بتوانند در برابر اثرات تخریبی مختلفی که در نتیجه بارگیری ، ذوب، تصفیه و ریختن فولاد به وجود می آیند، مقاومت کنند.
بخشهای آسترکشی شده کوره عبارتند از : کف یا بوته ، دیواره جانبی ، سوراخ خروج مذاب، سقف و ناودان تخلیه مذاب . بوته آن قسمت از جداره آسترکشی شده است که برروی محفظه یا بدنه قرار دارد وتا خط سرباره ا امه می یابد، بالای آن دیواره جانبی است که روبروی « درب کوره» قرار گرفته و سوراخ خروج مذاب نیز برروی آن قرار دارد، معمولاً به عنوان «دیوارۀ پشتی » معروف است . برشی از کوره قوسی که نسوزهای مواد مورد استفاده در بخشهای مختلف برای کوره های بازی و اسیدی را مشخص کرده است در شکل (11-2) ، مشاهده می شود.
1-7-2- ساختمان بوته و دیواره ها :
از آ نجایی که کوره های قوسی موجود در بریتانیا اکثراً آستر دولومیتی دارند ، لذا نصب و ساختمان این آستر را با تفصیل بیشتر مورد بررسی قرار خواهیم داد. البته آسترهای سیلیسی، منیزیتی به شیوه ای مشابه ، منتها با استفاده از نسوزهای مناسب، نصل می شوند.
آستر مطمئن از آجر نسوز، آجر عایق ویا ترکیبی از هر دوی اینها را ابتدا روی جداره فولادی نصب می کنند، برروی آن « شبه بوته ای» از آجرهای منیزیتی، کُرم منیزیتی یا دولومیتی ساخته می شود. بوته اصلی برروی این شبه بوته با کوبیدن و فشردن دولومیت خشک یا آغشته به قیرر ساخته می شود و نمای اصلی بوته شکل می گیرد. بدنبال ساختن بوته، دیواره جانبی ساخته می شود که از جنس دولومیت آغشته به قیر یا فولاد روکش دار منیزیتی است . انواع متنوع از آجرهای نسوز موجود هستندو سالها باید بگذرد تا اپراتور هر کوره بتواند بهترین ترکیبی را که با طرز کار کوره بیشتر مناسب است ، دریابد. در این مورد هیچ قانون کامل و جامعی ر انمی توان داد.
پس از نصب آستر ،آنرا خشک کرده و با حرارت می پزند . بوته قبل از بارگیری، توسط ورقه های فولادی حفاظت می شود ، آنگاه به طریق معمول عمل ذوب انجام می گیرد . در حالی که سابقاً به نظر می رسید که انجام یک نوبت پخت جداگانه ضروری باشد، در روشهای جدید از این عمل صرفنظر شده و در اولین نوبت مذاب تهیه می شود. این عمل مزیتهای اقتصادی آشکاری در بردارد ، اما ضروری است که ذوب موجود درحمام با کربن زیاد صورت گیرد تا درنتیجه ، جوشکاری خوب کربن مانع جذب هیدروژن موجود در رطوبت آستر توسط مذاب گردد.
در هنگامی که مواد نسوز اسیدی درون کوره پخته می شوند ، باید به دقت میزان حرارت دهی ک نترل شود، زیرا یکی از اجزاء عمده متشکله آن ، به نام کریستوبالیت ، تغییر فازی می دهد که با انقباض حرارتی قابل برگشت همراه بوده و می تواند به ترک خوردگی قطعی منجر شود.
مواد نسوز دولومیتی که در نتیجه جذب رطوبت ، هیدراته و کشته می شوند، باید درمحوطه کاملاً خشک انبار نگهداری شده و خود کوره نیز باید برای بازرسی، از نظر نفوذ آب به درون کوره خصوصاً در مواردی که در آخر هفته خاموش می شود مرتباً مورد بازدید قرارگیرد. که به منظور منیزیت ترجیح داده می شود، البته آستر کردن با منیزیت فوق العاده مشکل است و اغلب برای این کار از دولومیت استفاده می شود . از این رو ، بتدریج بوته های منیزیتی تبدیل به بوته دولومیتی می شوندو مشکل جذب رطوبت بیشتر مطرح می شود.
2-7-2-ساختمان سقف :
برای اینکه شکل دلخواه گنبدی سقف به دست آید، آنرا برروی شابلون می سازند. به طور معمول برای ساختن سقف کوره های بازی و اسیدی از آجرهای سیلیسی استفاده می شود. اخیراً کاربرد محدودی از آجرهای با آلومینای زیاد نیز متداول شده است ، هرچند که سقف های آجر آلومینی گرانتر تمام می شود اما دوام بیشتر، وقفه کمتر برای ترمیم خرابیها و نیز هزینه پایینی آجرچینی ، از مزایای کاربرد آن به شمار می آید.
سقف کوره های کوچک را می توان کاملاً با عمل کوبیدن ساخت، گرچه روش معمول این است که محیط اطراف سقف را آجرچینی کرده و قسمت مرکزی آنرا که درمجاورت سوراخهای الکترود است ، کوبیده و یا اینکه سرتاسر سقف را آجرچینی کنند. آجرهایی که در ساختن سقف به کار می روند، شکل استانداردی دارند و معمولاً بین آنها فاصله ای به عنوان فاصله مجاز انبساطی با جا دادن ورقه های آغشته به قیر مخصوص بین ردیفهای آجر تعبیه می کنند. در بعضی موارد بعد از آجرچینی ، سطح بیرونی سقف را دوغاب می مالند که هر نوع منفذ و درز احتمالی را مسدود کرده و به این ترتیب سقف را در مقابل گاز نیز نفوذ ناپذیر می کنند. تغییرات حجمی زیاد به خاطر سیلیس ، می تواند منجر به پولک زدن سقف بشود، از این رو، به منظور کاهش ایجاد ترک لازم است سرعت گرم کردن سقف نو بدقت کنترل شود. روش معمول (کنترل حرارت) به عنوان « پایدار کننده » نامیده می شود که در درجه حرارتی بین 300 تا 600 درجه سانتیگراد انجام می گیرد.
3-7-2- تعمیر مواد نسوز :
به طور کلی سقف کوره ، قاعدتاً بدون احتیاج به تعمیر ، باید تا سرآمدن عمر مفیدش ، دوام بیاورد . سطح دیواره های جانبی که در تماس مستقیم با سرباره است، و چهارچوب درب کار، گوشه های بالایی دیواره و مناطق گرمی که با الکترودها در ارتباط هستند ، بدون استثناء نیاز به تعمیر و وصله کاری دارند. این وصله کاری به دو طریق انجام می پذیرد: نخست کوره را خاموش می کنندو بعد از سرد شدن، محوطه ای را که آجرهای آن آسیب دیده بر می دارند و بجایش آجر سالم نصب می کنند. اندازه آجرهای جانشینی کوچکتر خواهد بود به خاطر اینکه، کوره به ضخامت یکنواخت قبلی برسد تا بتوان دوباره از کل سیستم بهره گیری کامل را به عمل آورد. تعمیرکاریهای جزئی را می توان در کوره گرم با استفاده از وسیله پرتاب کننده ای انجام اد، به این ترتیب که مواد خمیری کوبیده شده را به جاهای آسیب دیده پرتاب می کنند. چسباندن این مواد با بیلچه های مخصوص هم امکان پذیر است . چسباندن مواد از طریق پرتاب کردن مواد خمیری درکارگاههای ریخته گری بریتانیا معمول نیست، اما در آمریکا این روش به طور وسیع مورد استفاده قرار می گیرد. می توان وصله کاری را تا حد زیادی ادامه داد، اما هدف این نیست که از آستر به طور نامحدود کار کشید، بلکه منظور این است که هزینه های مربوط به مواد نسوز را به ازاء تولید هر تن فولاد پایین آورد. بدیهی است که در ادامه تعمیر آسترهای آسیب دیده به نقطه ای می رسیم که در اقتصاد به آن ، نقطه سربه سر یا نقطه هزینه دخل و خرج گفته می شود که فراتر از این نقطه، دیگر نگهداشتن آستر و کار کشیدن از آن به کمک تعمیر و وصله کاری، هزینه اش به مراتب بیشتر از به کار گرفتن آستر تازه خواهد بود. این نیز موردی است که هزینه های مواد مصرف شده ، برای حفظ سود و عملکرد اقتصادی کوره ، باید به دقت ثبت شود به ویژه در مواقعی که از روش پرتاب مواد نسوز برای تعمیر استفاده می شود.
عمل تعمیر بوته در فاصله هر ذوب انجام شده را « آستر کردن» می نامند . برای آستری های بازی از دولومیت پخته شده و برای آسترهای اسیدی از ماسه سیلیسی استفاه می شود، این مواد به جایی که بدنه تماس مستقیم با سرباره دارند، می چسبانند تا جایی که زاویه انحناء بوته به حالت شکل اولیه برسد. اگرحفره های عمیق تری در آستر بوته مشاهده شود، می باید قبل از پرکردن چسباندن دولومیت، مواد فلزی داخل سوراخ بیرون کشیده شود.
4- شارژ کوره
6-2- مواد اولیه
برای دستیابی به یک تولید مؤثر با بازده بالا شناخت و اطلاع از کیفیت ، قیمت و در دسترس بودن انواع گوناگون مواد خام مورد استفاده در تولید فولاد در کوره های قوسی، ضرورت اساسی دارد. در بسیاری از واحدهای ریخته گری یک کوره قوسی به تنهایی برای تولید فولاد کربن دار و طیف وسیعی از فولادهای آلیاژی از جمله فولاد زنگ نزن و فولاد مقاوم در برابر حرارت به کار برده می شود. مسأله انبار کردن مواد خام می تواند کاملاً پیچیده باشد، به ویژه آنکه این مشکل درمورد انبار کردن و جدا سازی قراضه ها بیشتر از مواد دیگر است.
1-6-2- قراضه :
تمام کوره های قوس الکتریکی موجود در واحدهای ریخته گری فولاد بریتانیا به طور عمده از قراضه، به عنوان ماده خام استفاده می کنند. قیمت و کیفیت قراضه، هزینه فولاد مذاب را تعیین خواهد کرد . معمولاً دونوع قراضه برای استفاده ریخته گریها موجود است :
الف – برگشتی های خود واحد ریخته گری و
ب- قراضه خریداری شده .
2-6-2- برگشتی های واحد ریخته گری :
در تولید فولادهای ریختگی مقدار زیادی قراضه به شکل تغذیه و راهگاه باقی می ماند، به طوری که ممکن است حتی وزن کل برگشتی ها دو برابر وزن قطعات مفید و مطلوب باشد، از این رو، قراضه داخلی کارگاه ممکمن است بخش اعظم بار را تأمین بکند. اگر واحد ،قطعاتی یاترکیبات متفاوت تولید می کند، مجزا کردن دقیق قراضه نه تنها درکارگاه ذوب بلکه در تمام کارخانه باید به دقت رعایت شود. مجزا کردن دقیق قراضه مستلزم وجود انبارهای کوچک و مناسب وبا یک سیستم کدبندی با نظارت کامل می باشد.
3-6-2- قراضه خریداری شده :
قراضه ای که از خارج واحد تولیدی وارد کارخانه می شود از دو منبع عمده تأمین می شودکه شامل قراضه صنعتی (برای مثال قراضه به دست آمده از کارگاههای پرس) و یا قراضه به دست آمده از « اوراق چیها» است . این قراضه ها معمولاً برحسب اندازه و ترکیب شیمیایی آنها رده بندی می شوند. در درجه نخست، قطعات نسبتاً بزرگ ، متناسب با میزان سهولت در جابجایی آنها و نیز به خاطر کم بودن رطوبت ، اکسیدها و دیگر آلودگیهایش جزو مطلوبترین قراضه طبقه بندی می شوند. عموماً تراشه، بدترین نوع قراضه بحساب می آید، به علت اینکه معمولاً آلوده به روغن بوده، و دارای مقادیری فولاد مستعد ماشینکاری با گوگرد زیاد و همراه با فلزات غیرآهنی نیز هستند. این قراضه ها همچنین بسیار جاگیر بوده و چندین محل انبار برای کوره لازم دارند. برای ساختن فولادهای نوع عالی باید توجه شود که مقدار این نوع قراضه در شارژ نباید بیش از 10 الی 15 درصد کل بار باشد. بهترین نوع قراضه به طور قطع قراضه به دست آمده از کارخانه های صنعتی است. به علت اینکه ترکیب شیمیایی این نوع فولادها کاملاً مشخص است و عناصر ناخالصی آن نیز کم است . استفاده از قراضه بسته بندی شده نیز بسیار جالب است ، اما از نظر قیمت گران است . مسأله انتخاب قراضه نباید بدون ارتباط با سایر جنبه های تولید مورد بررسی قرار گیرد چرا که معمولاً یک رابطه معکوس بین قیمت قراضه و هزینه فرآیندهای بعدی انجام شده برروی آنها وجود دارد، به این معنی که برای قراضه ارزان ، هزینه فرآیندهای بعدی بیشتر و در نتیجه ، فولاد به دست آمده نیز گرانتر خواهد بود. قراضه خوب را می توان سریعتر و ارزان تر درکوره هایی با جداره اسیدی ذوب کرد. قراضه های ارزان را بدون استثناء باید با روش سرباره گیری دو مرتبه یا چندمرتبه ، تصفیه نمود، ضمناً جداره کوره هایی که از این نوع قراضه استفاده می کنند، باید از نوع بازی باشد. اگر اندازه و شکل قطعات قراضه برای کوره نامناسب باشد ویا اگر قراضه دارای کلوخه های نسوز و یا تکه های لاستیکی باشد (که باعث افزایش میزان گوگرد می شود) ، هزینه کلی فولاد مذاب در پاتیل را گرانترخواهد نمود.
انتخاب قراضه با در نظرگرفتن عناصر باقیمانده در آن رفته رفته اهمیت پیدا می کند. به طور عمده گوگرد و فسفر، اساسی ترین عناصر ناخالص در فولاد به شمار می آیند. عناصر دیگری نیز ممکن است به خصوصیات فولاد آسیب برسانند، متداولترین این عناصر در جدول (6-2) ، نشان داده شده است و سهولت خارج کردن این ناخالصی ها نیز به ترتیب در این جدول آمده است. عناصری که در ستون سمت چپ جدول هستند تاحد زیادی غیر قابل اکسید شدن هستند و از این رو، در جریان تصفیه نیز خارج نمی شوند. عناصر ستون وسط جدول تا حدی اکسید شده و از این میان کربن، فسفر، منگنز و کرم را می توان به طور اساسی با استفاده از سرباره های اکسید کننده خارج نمود، اما برای این کار به دانش تخصصی حتماً نیاز است . درحالی که گوگرد، به طور جزیی اکسید می شود و با این وجود دررده بندی خاص خود قرار می گیرد ، چرا که می توان آنرا، به هر مقدار هم که زیاد باشد، تحت شرایط احیاء درکوره بازی ، جدا نمود. برای انجام این عمل نیز تسلط و تجزیه کافی ضروری است . عناصری که هم درفولاد وهم در سرباره غیر قابل حل هستند و بیش از دیگر عناصرگرایش به تبخیر دارند، فلزات سرب، روی و کادمیم هستند. سرب می تواند از آجرهای کف اجاق نفوذ کرده و از کوره خارج شود. آنچه ازاهمیت بیشتری برخوردار است ، و باید مورد توجه قرار گید، خاصیت سمی بودن عناصری است که تبخیر می شوند . بخارات سمی دیگری نیز در مواقعی که از روی عدم توجه ، موادی مانند PVC ویا PTFE (تفلون) در داخل قراضه موجودباشد، تولید خواهد شد. عناصر ستون سمت راست جدول تقریباً به طور کامل اکسید شده و در جریان اکسیداسیون و یا در جریان شروع ذوب به طور کامل جد امی شوند مگر آنکه مقادیرشان بیش از حد باشد.
4-6-2- فروآلیاژها :
ترکیب شیمیایی فولاد تأثیرعمده ای بر خواص فیزیکی داشته و در نتیجه عامل مهمی در خواص نهایی فولاد ریختگی شده است . از این رو، دستیابی به ترکیب شیمیایی دلخواه ، نخستین هدف تولید کنندگان فولاد است . عناصر آلیاژی ممکن است درمراحل مختلف عملیات فولادسازی به بار، حمام مذاب و یا به پاتیل اضافه شوند. عناصر افزوده شده ، غالباً به صورت فروآلیاژها هستند و گاهی اوقات از فلزات بسیار خالص مانند، ساچمه نیکلی نیز استفاده می شود.
انتخاب فروآلیاژها از طریق دو عمل زیر تعیین می شود:
1- سهولت افزایش عنصر آلیاژی ، که به نتایج پایدار و مطلوب منجر شود و
2- هزینه نهایی .
فروآلیاژها با درجۀ خلوص متفاوت قابل دسترس هستند، این آلیاژها هرچه خالصتر باشند، قیمتشان نیز بالاتر خواهد بود. در جه خلوص از طری قوجود عناصر زیان آور و یا عنصار مزاحم ، از قبیل گوگرد، فسفر و کربن سنجیده می شود. برای مثال، فروکرم کم کربن خیلی گرانتر از فروکرم پرکربن است، در نتیجه برای تولید ارزان فولاد با کرم زیاد تا جایی که امکان داشته باشد، کرم را به فرم کرم پرکربن قبل ازعمل کربن زدایی اضافه نموده و تنها برای اصلاح ترکیب شیمیایی نهایی فولاد به دست آمده از مواد کم کربن استفاده می شود.
محدودۀ ذوب فروآلیاژها عامل بسیار مهمی در انتخاب نوع آن می باشد، به ویژه هنگامی که مقادیر زیادی از آن مورد استفاده قرار می گیرد. هر چه این محدوده بیشتر باشد ، باید زمان بیشتری برای حل شدن آن اختصاص داده شود. در جدول(7-2) ، محدوده حرارتی ذوب شده فروآلیاژها داده شده است. معمولاً هر چه آلیاژ موجود در فروآلیاژها بیشتر باشد، گاز موجود نیز در فروآلیاژ به همان نسبت بالاتر خواهد بود. فلزات خالصی که به طریق الکترولیتی تهیه شده اند ، از این جهت اشکالات بیشتری را موجب خواهند شد. تراکم و اندازه نیز در میزان بازیابی تأثیرداشته و کلوخه های بزرگ با تراکم زیاد در هنگامی که به کوره اضافه می گردند، در داخل سرباره فرو رفته و بازیابی بهتری دارند. فروآلیاژهایی که بلا فاصله قبل از تخلیه مذاب به پاتیل اضافه می شوند برای حل شدن سریع آنها ، باید اندازه های بسیار ریز داشته باشند.
فروآلیاژها معمولاً در معرض هوا تجزیه نمی شوند، اما باید نهایت تلاش بشود که از آلوده شدن آنها با رطوبت و دیگر مواد نامطلوب جلوگیری گردد. در مورد فرو آلیاژهایی مانند45 درصد فروسیلیسیم و کلسیم – سیلیسیم – منگنز باید دقت زیادی شود، زیرا که این آلیاژها در صورتی که مدت زیادی در انبارهابمانند ، فرسوده می شوند.
1-4-6-2- فروکربن در تولید فولادهای پرآلیاژ و ابزار (ذوب با قوس مستقیم)
فروکربن دانه بندی شده یک ا کسیژن زدای قوی در هر دو روش سرباره تکی و سرباره دوگانه (مضاعف) می باشد. جایگزینی فروکربن به جای فروسیلیسیم – گرافیت باعث کاهش زمان تولید می شود زیرا واکنش فروکربن با فولاد، واکنشی گرمازا (به ازای هر تن فولاد 2000 کیلوکالری گرما تولید می شود) است . افزودن 3تا 4 کیلوگرم فرو کربن (به ازاء هر تن فولاد مذاب) به سرباره باعث احیاء آن می شود و عناصری چون وانادیم و کُرم و ... را که به صورت اکسید وارد سرباره شده اند احیاءکرده و به مذاب بر می گرداند.
در روش عملیات سرباره دوگانه ، فروکربن درطی دو مرحله افزوده می شود. به این ترتیب که در مرحله اول 3 الی 4 کیلوگرم از آن (به ازای هر تن فولاد مذاب) به سرباره افزوده می شود و سپس حدود 2 کیلوگرم دیگر در مرحله پایانی فولاد سازی به مذاب افزوده می گردد. درکوره های قوس الکتریکی، فروکربن به عنوان یک ماده افزودنی از سالها قبل مورد مصرف قرار گرفته است . به منظور شکستن اتصال سیلیسیم – کربن و افزایش درصد این عناصر به فولاد، باید فروکربن به مذاب آن افزوده شود . این محصول می تواند در جداره ها و یا کف قالب نیز به عنوان یک مادۀ افزودنی مورد استفاده قرار گیرد.
قدرت اکسیژن زدایی فروکربن تا حدی است که فولاد کشته شده توسط آن آرام شده و قدرت خورندگی آن که باعث کاهش عمر جداره و همچنین کف کوره و یا حتی پاتیل می شود، شدیداً کاهش یابد. اهداف مورد نظر از مصرف فروکربن در فولاد سازی عبارتند از :
الف – فروکربن را می توان به عنوان یک اکسیژن زدای قوی هم به کوره و هم به پاتیل افزودتا فولادهایی همچون فولادهای کار شده (جهت تولید ورقها و صفحات با کمک روش کشش عمیق ) ، فولادهای با خواص بالا و فولادهای کشته و فولادهای نیمه کشته تولید شوند؛
ب- خواص فیزیکی و شیمیایی مخصوص فروکربن (به عنوان یک اکسیژن زدای قوی) و جایگزینی آن به جای فروسیلیسیم و آلومینیم در فولادسازی باعث می شود که :
1- فولاد های تولید شده با آن دارای کیفیتی بهتر و ارزانتر باشند زیرا در اینصورت ، لایه های سولفیدی می شوند ، میزان ناخالصی ها کاهش یافته و توزیع این ذرات بهتر و یکنواخت تر خواهد شد و کیفیت سطح بسیار مطلوب می گردد.
2- به خاطر گرما زا بودن واکنش حلالیت آن در فولاد، باعث صرفه جویی در انرژی می شود؛
3- نقطه تسلیم شمش ها و تختال ها کاهش یافته و لذا انرژی مصرفی جهت نورد آنها نیز شدیداً کاهش می یابد و
4- هزینه های تولید به علت افزایش بازیابی عناصر آلیاژی نیز کاهش می یابد.
6-2- مواد سرباره زا :
مواد اصلی سرباره زا برای کوره بازی ، سنگ آهک و آهک پخته هستند که تقریباً هر دو کار واحدی را انجام می دهند . وقتی درکوره قوس الکتریکی ، سنگ آهک اضافه می شود، این سنگ آهک خشک شده و به آهک پخته تبدیل می شود، منتهی این عمل خشک شدن و تبدیل به آهک ، مستلزم هزینه مصرف برق نیز خواهد بود . آهک پخته خیلی گرانتر از سنگ آهک است و به این لحاظ هزینه کلی ذ وب را بالا می برد ، بعلاوه انبار کردن سنگ آهک نیز سهلتر می باشد، در حالی که آهک پخته خیلی زود آب را به خود جذب می کند و اگر از این کار جلوگیری نشود ، فولاد هیدروژن آب را جذب خواهد کرد . این مسأله تا حدی ، با خریداری آهک پخته در کیسه های پلی اتیلن قابل حل است. مزیتی که برای سنگ آهک ذکر می شود این است که سنگ آهک ،در جریان تکلیس (تبدیل شدن به آهک ) نقش بهمزن را در کوره ایفا می کند . مهمترین عاملی که در انتخاب سنگ آهک یا آهک بایدمورد توجه قرار گیرد، مقدار گوگرد موجود در آنهاست . اگر هدف، تشکیل سرباره احیاء کننده جهت تولید فولاد کم گوگرد باشد، دراین صورت به طور متداول سنگ آهک بر آهک ترجیح داده می شود. گوگرد زیاد آهک پخته ، بیشتر به این دلیل است که سنگ آهک در جریان تبدیل به آهک پخته ، گوگرد موجود در کک(سوخت ) راجذب می کند. از این رو، مشاهده می شود که انتخاب انواع آهک قبل از اینکه بستگی به عوامل فنی و اقتصادی داشته باشد ، بیشتر به مورد خاص بستگی پیدا می کند.
از دیگر مواردی که در ساختن سرباره به کار می رود، روانسازها هستند که این مواد سیانیت سرباره را افزایش می دهند. فلوراسپار(فلورور کلسیم ) برای سرباره های بازی و آهک برای سرباره های اسیدی به کار می روند. بعضیها موادی نظیر بوکسیت را به عنوان جانشین معرفی می کنند که هیچکدام از اینها مورد استفاده وسیعی قرار نگرفته اند. البته شاید به مرور زمان اگر دسترسی به فلوراسپار کمتر شود، این وضعیت تغییریابد. معمولاً فلورور کلسیم با عناصر نامطلوب و فولاد سازی آلوده نبوده ولی ممکن است سرب همراه داشته باشد و در بعضی موارد ، مواد همراه سنگ معدن درمقادیر زیادی ظاهر می شوند. انواع مختلف اکسیدهای آهن در مقادیر کم برای تسریع شرایط اکسیداسیون و نیز فروسیلیسیم ، آلومینیم و یا انواعی از کربن نیز در مقادیر کم برای تسریع شرایط احیاء به کار می روند. انتخاب موتاد خاص با توجه به قیمت و قابل دسترس بودن آنها صورت می گیرد ، اگرچه سلیقه شخصی اپراتور کوره نیز در این انتخاب سهم بسزایی دارد .
5- نحوه بارگیری وذوب
روش بارگیری وذوب علیرغم فرآیندهای بعدی ، همچنان یکسان مانده است.
1-8-2- بارگیری :
بارگیری شارژ معمولاً به وسیله دَلوهایی که توسط جرثقیلهای متحرک الکترومغناطیسی جابجا می شوند، به کوره حمل میشود ، معمولاً تراشه یا قراضه سبک وزن را کف دلو قرار می دهند تا جلوی ضربه قراضه های سنگین را
