گرمایش مواد در کوره های الکتریکی با استفاده از کوره های قوس زیر آب

گرمای مقاومتی در لایه مواد حجیم ایجاد می‌شود و گاز گرم کوره انتقال حرارت همرفتی را به آن هدایت می‌کند، در حالی که قوس نیز انتقال حرارت را به آن تابش می‌کند. بنابراین، مواد فله گرم و گرم می شوند، اما ذوب شدن مجاز نیست. در غیر این صورت، مواد توده بالایی پوسته می‌شوند و از کاهش مواد کوره جلوگیری می‌کنند و باعث شکست «انبساط» می‌شوند. مواد توده ای که از قبل گرم شده اند در نزدیکی سطح سرباره قرار می گیرند و با تابش قوس گرم می شوند و همچنین با گرم شدن قوس از طریق انتقال حرارت همرفتی (ضربه قوس) ذوب می شوند. بیشتر گرمای قوس در یک کوره لوله‌ای مستقیماً از طریق تشعشع و همرفت به مذاب زیر آن منتقل می‌شود و باعث گرم شدن بیش از حد آن می‌شود. مذاب بیش از حد گرم شده به صورت شعاعی به سمت الکترود جریان می یابد و مواد کوره را که از طریق همرفت به سطح سرباره می ریزد گرم می کند.
گرمایش مواد و تبدیل گرمایش الکتریکی در کوره قوس زیردریایی در کوره الکتریکی به طور همزمان در لایه مواد متعلق به گرمایش منبع حرارت داخلی با مقاومت حرارتی کم و راندمان حرارتی بالا انجام می شود. به طور کلی، راندمان گرمایش الکتریکی در محدوده 0،6-0.8 است. ذوب مواد اثر تبدیل گرمایش الکتریکی و فرآیند انتقال حرارت است. اگرچه مقدار گرمایش الکتریکی می تواند به طور کامل توسط مواد جذب شود، اما انتقال گرما از طریق فرآیند انتقال حرارت برای دستیابی به فرآیند ذوب مواد مورد نیاز فرآیند ضروری است.
با توجه به نسبت گرمای قوس الکتریکی به گرمایش الکتریکی کل، فرآیند ذوب مواد را می توان به دو نوع زیر تقسیم کرد:
فرآیند ذوب مواد عمدتاً با استفاده از حرارت قوس نوعی کوره با سرباره کمتر است، مانند کوره فروسیلیس. ساختار لایه مواد شامل یک لایه ماده شل در قسمت بالایی، یک لایه مذاب در قسمت پایین، یک لایه سرباره در قسمت بالایی و یک لایه آهن سیلیکونی در قسمت پایین است. الکترود کوره جعبه ای در لایه حجیم مدفون می شود و یک قوس بین انتهای آن و سطح سرباره ایجاد می شود و یک حفره قوس زیر آب را تشکیل می دهد.
کوره چند سرباره که عمدتاً از حرارت مقاومتی برای ذوب مواد استفاده می کند، متعلق به این نوع کوره است. در کوره ذوب مات، مواد کوره (کنسانتره مس و شار) از طریق سوراخ شارژ بالایی اضافه می شود و روی سطح سرباره شناور می شود. الکترود در لایه سرباره دفن می شود و گرمای تولید شده توسط تبدیل گرمایش الکتریکی کوره الکتریکی نوع جعبه ای عمدتاً به انتقال حرارت همرفتی برای گرما و ذوب مواد کوره متکی است. پس از واکنش ذوب، مات تولید می شود که وزن مخصوص بیشتری نسبت به سرباره دارد. رسوبات مات در کف کوره جمع می شوند و کوره به تولید ادامه می دهد. سرباره به طور منظم از دهان سرباره و مات از دهان مات خارج می شود.
الکترود در لایه سرباره در یک کوره چند سرباره غوطه ور می شود و ساختار قوس آن با کوره کم سرباره متفاوت است. با توجه به محدودیت لایه سرباره با سیالیت خوب، اندازه حفره قوس کوچک و ناپایدار است که در آن گاز به شکل حباب خارج می شود و در نتیجه قوس به چندین ریز قوس ناپایدار پراکنده می شود.
منبع حرارت اصلی در کوره بدون سرباره گرمای قوس است. فرآیند ذوب مواد شامل دو مرحله است: پیش گرم کردن و ذوب. گرمایش مواد کوره به تابش و انتقال حرارت همرفتی متکی است که در میان آنها انتقال حرارت همرفتی کلیدی است. شرایط لازم برای ذوب معمولی در کوره الکتریکی لوله ای با سرباره کمتر: قدرت گرمایش الکتریکی در لایه مواد حجیم باید مناسب باشد. اگر خیلی کوچک باشد، پیش گرمایش کافی نیست، و اگر خیلی بزرگ باشد، تف جوشی رخ می دهد. قدرت گرمایش قوس الکتریکی نیز باید مناسب باشد. اگر بیش از حد بزرگ باشد، قوس بیش از حد طولانی و اندازه حفره قوس مدفون بسیار بزرگ خواهد بود. اگر قوس بیش از حد طولانی باشد، بیش از حد در معرض دید قرار می گیرد و باعث می شود که قسمت بالایی حفره متخلخل شود و اگر اندازه حفره خیلی بزرگ باشد، تثبیت لایه ماده دشوار خواهد بود. باید یک لایه سرباره مناسب برای قوس مدفون وجود داشته باشد که به عنوان ترمیستور مقاومتی و واسطه ای برای انتقال حرارت همرفتی عمل می کند.
از آنجایی که دما و چگالی مواد در لایه مواد متفاوت است، حرکت همرفتی مواد برای انجام انتقال حرارت همرفتی و بهبود توزیع دما در لایه مواد ایجاد می‌شود. اصل مکانیک این است که قانون حرکت همرفتی در یک سیال این است که ذرات با چگالی بالا غرق می شوند، در حالی که ذرات با چگالی کم بالا می روند. همرفت فلز مذاب در لایه سرباره یک سری حرکات چرخه ای با انتهای الکترود به عنوان نقطه مرجع (نقاط شروع و پایان) است. هرچه الکترود نزدیکتر باشد، گردش خون قوی تر است و انتقال حرارت همرفتی قوی تر است. با انتقال حرارت همرفتی، گرمای لایه سرباره به لایه مواد حجیم بالای آن منتقل می‌شود که برای تکمیل یک واکنش شیمیایی گرم شده و ذوب می‌شود.
با توجه به داده های گرمایش الکتریکی کوره مات، توزیع چگالی توان گرمایش الکتریکی در لایه مواد بسیار ناهموار است و گرمای قوس 40.1 درصد از کل گرما را تشکیل می دهد که در نزدیکی صفحه انتهایی الکترود متمرکز شده است. 59.9 درصد باقیمانده حرارت مقاومتی است که در لایه سرباره پراکنده می شود. بنابراین، اگرچه گرمای مقاومتی روش اصلی در کوره های چند سرباره است، گرمای قوس همچنان سهم قابل توجهی را به خود اختصاص می دهد.
منبع حرارت داخلی گرمای الکتریکی گرمایش را می توان به موقع به مواد منتقل کرد. دمای هر قسمت در لایه مواد در کوره متفاوت است. توزیع دمایی که الزامات فرآیند را برآورده می کند را می توان با اختلاف دمای یکنواخت انتقال حرارت به دست آورد. درجه حرارت در وجه انتهایی الکترود در لایه ماده بالاترین و دمای دورترین فاصله از الکترود کمترین است. اگر انتقال حرارت بین قسمت های مختلف ماده ضعیف باشد، مواد در دمای بالا می سوزند و مواد در دمای پایین ذوب نمی شوند و در نتیجه بازده حرارتی قابل توجهی کاهش می یابد.

مطالب فوق توسط شرکت سوپرب هیتر سوپر هیتر سازماندهی شده است. تولید عمدتاً حرفه ای: عناصر گرمایش صنعتی، عناصر اندازه گیری دما، تجهیزات تولید، لوازم جانبی و مواد اولیه مانند بخاری های لوله ای، بخاری های لوله ای، بخاری های تسمه ای، بخاری های سرامیکی، بخاری های لاستیکی سیلیکونی، ترموکوپل ها و غیره.

از شرکای صنعت جهانی برای بحث در مورد همکاری استقبال کنید!