أقطاب الخبز الذاتي ومنتجات الجرافيت للأفران القوسية المغمورة لغير صناعة الصلب: التطبيقات

2025-11-07 16:05:45

في صناعة الصلب، يتم استخدام السبائك الحديدية منغنيز الحديد (FeMn) والفيروسيليكون (FeSi) لإزالة الأكسدة أو تعديل التركيب. لإنتاج كربيد الكالسيوم (CaC₂)، والسيليكون أحادي البلورية، والفوسفور، يتم استخدام أقطاب الكربون أو معجون كهربائي ذاتي الخبز. عجينة القطب الكهربائي ذاتية الخبز عبارة عن خليط يتكون من مجاميع مثل فحم الكوك والجرافيت وفحم الأنثراسايت المخلوط مع قطران الفحم. يتم تعبئة هذا المعجون في غلاف أسطواني معدني. بعد التنشيط، يتم تلبيدته تدريجيًا في قطب كربون موصل من خلال التسخين المقاوم الناتج عن التيار نفسه والحرارة المنقولة من الفرن.

بالنسبة للأفران كبيرة الحجم، توفر أقطاب الخبز الذاتي مرونة تشغيلية أكبر، مما يلغي الحاجة إلى توصيل القطب الكهربائي وتبسيط عملية المعالجة. إن فعاليتها من حيث التكلفة تجعلها الخيار السائد لجميع أفران القوس المغمور غير المخصصة لصناعة الصلب تقريبًا. ومع ذلك، وبسبب المخاوف البيئية، يتم الآن استبدال أقطاب الخبز الذاتي بأقطاب الكربون أو أقطاب الجرافيت.

على الرغم من أنه ليس لصناعة الصلب، يتم إنتاج كربيد الكالسيوم (CaC₂) أيضًا عن طريق صهر الجير الحي (CaO) والمواد الكربونية (مثل فحم الكوك وفحم الأنثراسايت) في فرن كهربائي عند درجة حرارة 2000-3000 درجة مئوية. يعمل هذا الفرن القوسي المغمور المتخصص كفرن تسخين بالمقاومة حيث يتم غمر أطراف قطب الكربون في شحنة المواد الخام لمنع تحلل CaC₂ وتعزيز الكفاءة الحرارية. يتم استخراج كربيد الكالسيوم المنصهر من المخرج المفتوح بالقوس في الجدار الجانبي السفلي للفرن.

بالنسبة للعمليات التي تتطلب أقطابًا كهربائية مثقوبة مسبقًا بأقطار تتراوح من 50 إلى 100 ملم وأطوال تتراوح من 1000 إلى 2000 ملم، يتم استخدام أقطاب الجرافيت الاصطناعية. في أفران إنتاج كربيد الكالسيوم التمثيلية (أفران القوس الكهربائي المغلقة)، يتم تصنيع الفوسفور عن طريق اختزال صخور الفوسفات باستخدام فحم الكوك. يتضمن هذا التفاعل عملية ماصة للحرارة للغاية عند درجة حرارة 1400-1500 درجة مئوية، وتستهلك طاقة كهربائية كبيرة بشكل أساسي على شكل حرارة. نظرًا لانخفاض استهلاك القطب الكهربائي بشكل ملحوظ مقارنةً بإنتاج السبائك الحديدية أو السيليكون الصناعي، تُستخدم عادةً أقطاب الكربون المخبوزة