العلاقة بين الخصائص الفيزيائية والكيميائية لأقطاب الجرافيت واستهلاك صناعة الصلب في الفرن الكهربائي

تعتمد صناعة الفولاذ باستخدام فرن القوس الكهربائي علىالأقطاب الكهربائيةلتوليد أقواس كهربائية، يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية داخل القوس. يؤدي استخدام فرن الصهر إلى إزالة الشوائب مثل الكبريت والفوسفور، وإضافة العناصر الضرورية (مثل الكربون والنيكل والمنغنيز وغيرها) لصهر الفولاذ أو السبائك ذات الخصائص المختلفة. يُمكّن التسخين بالطاقة الكهربائية من التحكم بدقة في درجة حرارة الفرن، مما يُنتج غازات نفايات منخفضة الحرارة. كفاءة فرن صناعة الفولاذ القوسي الحرارية أعلى من كفاءة المُحوّل.

يمتد تاريخ تطوير تكنولوجيا صناعة الصلب بتقنية EAF إلى حوالي 100 عام، ورغم أن الطرق الأخرى تواجه تحديات ومنافسة مستمرة، لا سيما تأثير صناعة الصلب عالي الكفاءة باستخدام الأكسجين، إلا أن نسبة إنتاج الصلب بتقنية EAF من إجمالي إنتاج الصلب العالمي لا تزال ترتفع عامًا بعد عام. في أوائل التسعينيات، شكّلت تقنية EAF ثلث إجمالي إنتاج الصلب عالميًا. وفي بعض الدول، كانت تقنية EAF هي التقنية الرئيسية في صناعة الصلب، وكانت نسبة إنتاج الصلب باستخدام تقنية EAF أعلى بنسبة 70% من مثيلتها في إيطاليا.

في ثمانينيات القرن العشرين، انتشر استخدام فرن القوس الكهربائي (ECF) على نطاق واسع في إنتاج فولاذ EAF في الصب المستمر، وتشكل تدريجيًا "عملية إنتاج موفرة للطاقة" لفرن القوس الكهربائي المُسخّن مسبقًا للخردة، وصهرها، وتكريرها، وصبها المستمر، ودرفتها المستمرة. يُستخدم فرن القوس بشكل رئيسي في معالجة خردة المعدات السريعة كمواد خام لصناعة الفولاذ. وللتغلب بشكل جذري على عدم استقرار قوس فرن القوس الكهربائي عالي الطاقة، وعدم توازن التيار الكهربائي ثلاثي الطور، والتأثير الشديد على شبكة الكهرباء، وأبحاث فرن القوس الكهربائي ذي التيار المستمر، تم تطبيقه صناعيًا في القرن الأول.في منتصف تسعينيات القرن العشرين، تم استخدام فرن القوس الكهربائي DC على نطاق واسع في العالم باستخدام جذر واحد فقط من قطب الجرافيت في التسعينيات (2 مع بعض أفران القوس الكهربائي DC باستخدام قطب الجرافيت).

إن تقليل استهلاك أقطاب الجرافيت بشكل كبير هو أعظم ميزة لفرن القوس DC، قبل نهاية السبعينيات، كان استهلاك أقطاب الجرافيت في فرن القوس AC لكل طن من الفولاذ يتراوح بين 5 و 8 كجم، وتكاليف أقطاب الجرافيت تمثل 10٪ من التكلفة الإجمالية للصلب إلى 15٪، على الرغم من اتخاذ عدد من التدابير، بحيث انخفض استهلاك أقطاب الجرافيت إلى 4 6 كجم، أو تكاليف الإنتاج تمثل 7٪ 10٪، باستخدام طريقة صناعة الصلب عالية الطاقة وعالية الطاقة للغاية، يتم تقليل أقطاب الجرافيت إلى 2 ~ 3 كجم / طن من الفولاذ، فرن القوس DC الذي يستخدم فقط 1 أقطاب الجرافيت، يمكن تقليل استهلاك أقطاب الجرافيت إلى 1.5 كجم / طن من الفولاذ تحت.

تظهر كل من النظرية والتطبيق أن الاستهلاك الفردي للقطب الجرافيتي يمكن أن ينخفض ​​بنسبة 40% إلى 60% مقارنة بفرن القوس الكهربائي بالتيار المتردد.