XMEHRDADX 7514 اشتراک گذاری ارسال شده در 24 آذر، ۱۳۹۰ اختراع اوليه كوره قوس الكتريك به سال 1808 برمي‌گردد. همفري ديوي (1829ـ1778) متوجه شد كه اگر دو سر سيم يا ترمينال مثبت و منفي يك مدار الكتريكي با جريان ولتاژ برق بسيار بالا را به يكديگر نزديك كنيم، يك قوس الكتريكي بوجود مي‌آيد. اين قوس كه يك نور شديد و درجه حرارت بسيار بالايي توليد مي‌كند، مي‌تواند جرقه را به دلخواه ايجاد كند. طول و شدت اين جرقه بستگي به ولتاژ جريان برق و يا نوع ترمينال‌ها دارد. ديوي اين قوس را در موسسه رويال در لندن نشان داد كه اكتشاف او توجه زيادي را به خود جلب كرد، اما براي چندين سال اين اكتشاف در حد يك كنجكاوي علمي باقيمانده و هيچ‌كسي نتوانست آن را بصورت عملي به‌كار گيرد. علاوه بر اين به تعداد زيادي باتري نياز بود كه تكامل بيشتر اين اكتشاف را به تعليق انداخت. پيشرفت كوره قوس الكتريك مجبور شد متوقف بماند تا اينكه ارنست فون زيمنس (1892ـ1816) دينام را اختراع كرد. در سال 1878 برادر جوان‌تر ارنست ويلهم زيمنس (1892ـ1823) از كوره قوس الكتريك براي ذوب‌آهن قراضه در يك كوره بسته استفاده كرد. در سال 1879 او توانست به اعضاي موسسه آهن و فولاد در كارخانه برادران چارلتون زيمنس در لندن ذوب شدن 2 كيلو آهن قراضه بمدت 20 دقيقه توسط قوس الكتريك را نشان دهد. در حقيقت اين اختراع ويلهم بود. در ابتدا دستيابي با تامين برق محدود و گران بود و تكامل يا پيشرفت كوره قوس الكتريك منتظر ماند تا صنعت برق توسعه پيدا كند. علاوه بر اين زيمنس مي‌خواست از مصرف سنگ‌آهن در كوره الكتريكي كم و در نتيجه استفاده كوره‌بلند را متوقف كند. اين تحول بسيار مورد توجه كشورها و مناطقي كه منابع سوخت كمي داشته، اما توان توليد برق آبي را دارند مانند سوئد، نروژ و كانادا قرار گرفت. كوره‌هاي اوليه پل هرولت (1914ـ1863) اولين كوره قوس مستقيم تجاري را با موفقيت در سال 1990 در Lapraz فرانسه ساخت. اختراع يا مدل هرولت شامل كوره‌هاي تك‌فازي و چند فازي با جرقه‌هاي قوسي سريالي در حمام مذاب بود. كوره نوع سه فازي نشان داد كه براي توليد فولاد بهترين است. فولادسازان آمريكايي بسرعت متوجه شدند كه مي‌توان ذوب الكتريكي بوجود آورد و به همين منظور از هرولت دعوت كردند كه بازديدي از امكانات كشور آنها داشته و در سال 1905 اولين كوره قوس الكتريك در كارخانه شركت فولادسازي halcomb در نيويورك نصب شد. اين كوره تك فازي دو الكترود دارد كه با ژنراتور 500 كيلوواتي تغذيه مي‌شد كه آمپر بالايي با ولتاژ پايين توليد مي‌كرد. ظاهر كوره مستطيلي شكل بوده و 4 تن ظرفيت دارد كه فولاد آن صرف توليد ابزار مي‌شد. در سال 1906 هرولت به اوتاوا دعوت شد تا تست‌هاي انجام شده براي ذوب انواع سنگ‌آهن از معادن مختلف كانادا در يك كوره طراحي شده براي او را نظارت كند. دو سال قبل از آن يعني در سال 1904 دولت كانادا هياتي را به سرپرستي Eugene Haanel (1927ـ1841) به اروپا اعزام كرده بود و سپس مدير معادن دفتر كانادا كه بدنبال آن به مركز انرژي و منابع كانادا تبديل شد (CANMET) كه درخصوص انواع مختلف كوره‌هاي قوسي موجود مطالعه كند تا شركت‌هاي معدني را به بهره‌برداري از معادن سنگ‌آهن در كانادا تشويق كند كه نتيجه اين اقدامات تاسيس شركت برق آبشار نياگارا در سال 1893 بود كه توانست براي اولين بار به مقياس بالايي از نيروي آب برق توليد كند. Haanel در گزارش خود به كوره‌هاي مختلفي كه در آن زمان از آن بهره‌برداري مي‌شد اشاره كرده است. يك نتيجه قابل توجه از اين آزمايش‌هاي انجام شده در اوتاوا اين بود كه امكان ذوب سنگ‌آهن تيتاني فروسي (titaniferrous) عملي بود كه به‌وفور در ايالت كبك يافت مي‌شد. پس از آنكه آلفرد ستانسفيلد (1944ـ1872) كه در سال 1891 از دانشكده سلطنتي معادن لندن فارغ‌التحصيل و در سال 1891 بعنوان استاد متالورژي دانشگاه مك‌گيل كانادا انتخاب شد، علاقمند به كوره‌هاي قوس الكتريك شد و در سال 1907 كتابي تحت عنوان «كوره قوس الكتريك: تحولات آن، تئوري و عمل» را منتشر كرده و سپس در سال 1919 كتاب ديگري را تحت عنوان «امكان‌سنجي تجاري ذوب الكتريكي سنگ‌آهن در بريتيش كلمبيا» منتشر كرد. تحولات بيشتر با اگيزه و رهنمودهايي كه اين تحقيقات در جهت ساخت كوره‌هاي بزرگ‌تر بوجود آورد، در ابتدا تا دهه 1920 واحدهاي 550 كيلوواتي با ولتاژهاي 90 ولتي و ظرفيت 4 تني به كوره‌هاي 7500 كيلوولت آمپر و 274 ولت با ظرفيت 15 تا 20 تن افزايش يافت. در اين كوره از رگلاتورها يا تنظيم‌كننده‌ها براي ايجاد توازن جريان و ولتاژ براي برقراري طول قوس مورد نظر استفاده مي‌شد. زماني‌كه به ظرفيت‌هاي كوره افزوده شد، كوره كج‌شونده ساخته شد تا تخليه و جداسازي سرباره راحت‌تر انجام شود كه براي اين كار كوره روي گهواره‌هاي دندانه‌داري سوار شد كه اين مجموعه خود روي ريل‌هاي بدون دندانه قرار داشت كه عمليات كج كردن توسط يك موتور با استفاده از مكانيسم چرخ‌دنده شانه‌اي انجام مي‌شد. الكترودهاي كربن بي‌شكل توسط گرافيت‌هاي هادي‌تر و فشرده‌تر با مشخصه‌هاي بهتر الكتريكي آن تعويض شدند. پوسته كوره با آب سرد مي‌شد كه عمر نسوزها را نيز بهبود مي‌بخشيد. بتدريج كوره‌ةاي بزرگ‌تري ساخته شد كه بزرگ‌ترين آن تاكنون توسط شركت دانيلي ايتاليا با وزن 420 تن ساخته شده كه در كارخانه فولادسازي توكيو در سال 2010 راه‌اندازي شده است. القاء و ذوب مبدأ اختراع كوره قوس الكتريك به سال 1808 مي‌رسد كه در آن زمان همفري ديوي از طريق علوم تجربي جديد در صنعت بر وسيله‌اي را نشان داد كه يك قوس الكتريك را پايدار مي‌كند. اگرچه 70 سال بعد از آن ويلهلم زيمنس به‌طور موفقيت‌آميزي فولاد را ذوب كرد. كوره القايي فردريك آدولف كجلين (1910ـ1872) كه فارغ‌التحصيل انستيتو سلطنتي مهندسي در استكهلم بود و بدنبال آن در يك كارخانه فولادسازي الكتريكي مدير تحقيقات شد، اولين كسي بود كه در سال 1990 كاربرد عملي روش ذوب القايي را نشان داد. اين روش براي اولين‌بار در سال 1877 در ايتاليا توسط اس زد فرانتي به ثبت رسيد. اولين كوره القايي در آمريكا در سال 1914 در شركت آهن و فولاد امريكن در پنسيلوانيا نصب شد. در سال 1916 ادوين نورتروپ (1940ـ1866) كوره القايي با فركانس بالا را در دانشگاه پرينستون تكميل و ثابت كرد كه كاربرد آن بيشتر از كوره القايي با فركانس پايين است. چنين كوره‌هايي براي ذوب انواع زيادي مواد از چند اونس فلزات گرانبها گرفته تا چندين تن مواد آلياژهاي تجاري استفاده شده است. محققان در آزمايشگاه متوجه شدند كه اگر روي آلياژهاي جديدي كه توليد مي‌شوند بيشتر كار شود، كاربردهاي زيادي براي ذوب تجاري انواع آلياژهاي گرانقيمت با درجه حرارت بالا و در ريخته‌گري‌هاي كوچك خواهند داشت. الكترود سودربرگ (Soderberg) كارل ويلهلم سودربرگ (1955ـ1876) در گوتنبرك سوئد بدنيا آمده و زماني‌كه يك‌ساله بود با خانواده‌اش به نروژ آمد. در آن زمان سوئد و نروژ از نظر سياسي با يكديگر متحد بودند. پس از اتمام دوره دبيرستان به آلمان رفت تا آنجا در رشته برق و الكتروشيمي تحصيل كند. پس از بازگشت به نروژ در سال 1910 او دو سال را در كارخانه فولادسازي Hiorth كار كرد. اين كارخانه فولادسازي مجهز به يك كوره 6 تني فولادسازي Heroult بود. سودربرگ سعي كرد تا يك الكترود ساخته شده از زغال خام را به‌كار گيرد، اما نتوانست به‌طور پيوسته‌اي آن را در حال سوختن نگه دارد، ولي به هر صورت او نمي‌خواست اين شكست را بپذيرد. او در سال 1912 در يك شركت الكتروشيمي در نروژ شروع به‌كار كرده و ايده خود را در آنجا دنبال كرد. در سال‌هاي 1911ـ1910 شركت سعي كرد كه يك فرآيند براي توليد مستقيم فولاد از سنگ‌آهن در كوره الكتريكي را ابداع كند. در جنگ جهاني اول تهيه الكترودهاي پيش‌پخته سخت بود و سودربرگ پس از تحقيقات وسيعي ايده خود را به آزمايش گذاشت. در سال 1910 با استفاده از حالت خميري روي قير يك عمليات موفقي بدست آمد كه در حرارت كوره سخت مي‌شد و الكترود سودربرگ در مقياس تجاري در صنعت آهن و فولاد به‌كار گرفته شد. در سال 1921ـ1920 سودربرگ آزمايش‌هاي مقدماتي براي كاربرد اين تكنولوژي در صنعت آلومينيوم را انجام داد كه در آن از يك كوره 6 هزار آمپري استفاده كرد. در سال 1923 در آلمان، فرانسه، سوئيس و آمريكا نصب اين كوره‌ها با مقياس كوچك آغاز شد. از سال 1926 اين كوره‌ها در صنعت آلومينيوم در جهان متداول شد، اما از دهه 1980 به بعد بتدريج آنودهاي پيش‌پخته با وجود گران بودن جايگزين آن شد تا از آلودگي در اطراف پاتيل‌ها بدليل توليد ميزان زيادي مواد قطران تبخيرشونده كم كند. كوره الكتريكي براي توليد چدن فرآيندهاي كوره الكتريكي كه چدن توليد مي‌كردند از شروع قرن نوزدهم در سوئد و نروژ كه توليد انرژي برق آبي در آنجا ارزان است، مورد توجه گرفت. در نسخه‌هاي قديمي اين فرآيندها سنگ‌آهن با زغال كك‌شو و آهك مخلوط شده و كم‌كم در يك كوره گردان يا در يك كوره استوانه‌اي احيا شده و سپس مستقيما به يك كوره قوس الكتريك تغذيه مي‌شد. گازهاي خروجي آن اكثرا Co بود و در كوره (kiln) يا كوره استوانه‌اي سوزاينده مي‌شد تا حرارت براي پيش احيا را تامين كند. بخش زيادي از گوگرد موجود در شارژ در مرحله پيش‌احيا حذف مي‌شود زماني:ه از يك كوره (Kiln) استفاده مي‌شود، مواد اوليه مي‌تواند بصورت نرمه يا پودر باشد، اما زماني‌كه از يك كوره عمودي استفاده مي‌شود بايد از كلوخه يا مواد آگلومره استفاده شود. به فرآيند كوره عمودي فرآيند Elkem/ Tysland-Hile مي‌گويند. علاوه بر اين كوره الكتريكي نيز براي كاهش عنصر ilmenite و توليد سرباره تيتانيوم ساخته شده و در دهه 1950 يك كوره الكتريكي بزرگ در كانادا براي ذوب كنسانتره ilmenite (FeTiO3) ساخته شد. علاوه بر اين فرونيكل، كروم، فرومنگنز و فروسيليكون در كوره‌هاي الكتريكي توليد مي‌شوند. فروفسفر يك محصول جانبي اوليه فسفي (تك عنصري) است كه در كوره‌هاي الكتريكي توليد مي‌شود در فرآيند توليد فروسيليكون با اكسيداسيون منواكسيد سيليسيم عمدتا سيليكاتي شكل مي‌گيرد كه به خوبي جدا مي‌شود. مزيت اين سيليكات اين است كه به جاي ماسه از آن در بعضي از تركيبات كنسانتره استفاده مي‌شود. منبع: استيل تايمز نشریه معدن و توسعه 391 1 لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده