لماذا نستخدم أقطاب الجرافيت؟ مزايا وعيوب أقطاب الجرافيت

يُعدّ قطب الجرافيت جزءًا أساسيًا من صناعة فولاذ فرن القوس الكهربائي، ولكنه لا يُشكّل سوى جزء صغير من تكلفة صناعة الفولاذ. يتطلب إنتاج طن واحد من الفولاذ كيلوغرامين من قطب الجرافيت.

لماذا نستخدم أقطاب الجرافيت؟

يُعدّ قطب الجرافيت موصل التسخين الرئيسي في فرن القوس الكهربائي. وتُستخدم عملية صهر خردة السيارات القديمة أو الأجهزة المنزلية لإنتاج فولاذ جديد.
تكلفة بناء فرن القوس الكهربائي أقل من تكلفة فرن الصهر التقليدي. تُنتج أفران الصهر التقليدية الفولاذ من خام الحديد وتستخدم فحم الكوك كوقود. ومع ذلك، فإن تكلفة صناعة الفولاذ أعلى، والتلوث البيئي خطير. ومع ذلك، يستخدم فرن القوس الكهربائي خردة الفولاذ والكهرباء، مما يُقلل من تأثيره على البيئة.
يُستخدم قطب الجرافيت لتجميع القطب وغطاء الفرن في وحدة واحدة، ويمكن تحريك قطب الجرافيت صعودًا وهبوطًا. يمر التيار عبر القطب، مشكلًا قوسًا حراريًا عالي الحرارة يُذيب خردة الفولاذ. يمكن أن يصل قطر الأقطاب إلى 800 مم (2.5 قدم) وطولها إلى 2800 مم (9 أقدام). ويتجاوز الوزن الأقصى طنين متريين.

استهلاك أقطاب الجرافيت

يتطلب الأمر 2 كيلوغرام (4.4 رطل) من أقطاب الجرافيت لإنتاج طن من الفولاذ.

درجة حرارة قطب الجرافيت

سيصل طرف القطب إلى درجة حرارة 3000 درجة مئوية، أي نصف درجة حرارة سطح الشمس. القطب مصنوع من الجرافيت، لأن الجرافيت وحده يتحمل هذه الحرارة العالية.
ثم اقلب الفرن على جانبه، وصُب الفولاذ المنصهر في براميل ضخمة. ثم تُوصل المغرفة الفولاذ المنصهر إلى عجلة مصنع الفولاذ، التي تُحوّل الخردة المُعاد تدويرها إلى منتج جديد.

يستهلك قطب الجرافيت الكهرباء

تتطلب هذه العملية كهرباء كافية لتشغيل مدينة يسكنها 100 ألف نسمة. في فرن القوس الكهربائي الحديث، تستغرق كل عملية صهر عادةً 90 دقيقة، ويمكنها إنتاج 150 طنًا من الفولاذ، أي ما يكفي لصنع 125 سيارة.

المواد الخام

يُعدّ فحم الكوك الإبري المادة الخام الرئيسية للأقطاب الكهربائية، التي يستغرق إنتاجها ما بين ثلاثة إلى ستة أشهر. وتشمل العملية التحميص وإعادة التشريب لتحويل فحم الكوك إلى جرافيت، وفقًا للشركة المُصنّعة.
هناك نوعان من فحم الكوك الإبري المُستخرج من البترول وفحم الكوك الإبري المُستخرج من الفحم، وكلاهما يُستخدم لإنتاج أقطاب الجرافيت. يُعد "فحم الكوك البترولي" ناتجًا ثانويًا من عملية تكرير البترول، بينما يُصنع فحم الكوك المُحوّل من الفحم إلى فحم من قطران الفحم الناتج عن عملية إنتاج فحم الكوك.