المجلة العلمية اهرام مجلة مستقلة تحت إشراف هاني سلام
يقلم د.م. هشام الشربيني
انتشرفى الاونه الاخيره استخدم أفران الصهرالحثي كمنافس قوي لأفران الصهر بأستخدام القوس الكهربائي في مجال صهر الصلب وتحديدا مجال صهر خرده الصلب، وبالنظر والتركيز على صناعة الصلب في الوطن العربي عموما و مصرنا الحبيبه علي وجهه الخصوص ، فإن العديد من هذه العمليات تتوجه للتحول إلى تقنيات الصهر الحثي باعتبار انه الأنظف والأكثر ملاءمة للبيئة مقارنه بافران القوس الكهربي.
فرن صهر قوس كهربي
سابقا كان استخدام أفران القوس الكهربائي هي المعيار لصهر الصلب ومعالجته . حيث تكون افران القوس الكهربي ذات سعة تصميميه عالية وتنتج ما يزيد عن 100 طن في الساعة. ، كما ان لها القدره علي التعامل مع خردة ذات ابعاد كبيرة وأقل تكلفة .
وعلى الرغم من أن صيانة افران صهرالقوس الكهربي أقل تكلفة من أفران الصهر الحثي، على المدى القصير ، الا انها تشمل بعض العيوب مثل زيادة حجم الغبار ومستويات الضوضاء العالية ، واضطرابات والوحدات المغذيه للطاقة.
فرن صهر حثي
بينما لا يستخدم الصهر الحثي أي أقطاب جرافيت كهربائية حيث يعتبر هذا الأكثر ملاءمة للبيئة. بالإضافة إلى ذلك ، توافر أفران الصهرالحثي ، التي عادة ما تكون أصغر حجما . ولكن مع الطلب المتزايد على منتجات الصلب ، وزيادة التركيز علي البعد البيئي ، وزيادة قدرة أفران الصهر الحثي الانتاجيه ، فإن الفجوة السابقة بين نوعي الأفران تضيق بسرعة .
عند عقد مقارنه بين تلك الأنواع من أفران الصهر (الحثي و القوس ) الكهربي، نجد ان هناك العديد من العوامل المعنية ، وسوف نلقي الضوء فى هذا المقال علي أهم ثلاثة منها هي ارتفاع تكلفة اقطاب الجرافيت، وحمل الكهرباء ومكافحة التلوث..
اولا ارتفاع تكلفة اقطاب الجرافيت… حيث يعتبر هذا أحد عناصر التكلفه التشغيليه الرئيسية للمصانع حيث ان الارتفاع الهائل في أسعار أقطاب الجرافيت وهو عنصر ضروري لتشغيل تلك الوحدات. حيث تزداد تكلفة الأقطاب الكهربائية بشكل كبير وليس من المتوقع أن تنخفض مرة أخرى… ووبالتالي تستمر التكلفة الصهر في الارتفاع.
وعلى الرغم من أن العديد من مستخدمي افران القوس الكهربي يؤمنون بأن تكاليف اقطاب الجرافيت ستنخفض ، إلا أنه من الصعب إنكار أن هذا هو أحد الأسباب الأكثر شيوعا التي تجعل التحول الي استخدام افران الصهر الحثي في المشروعات الجديده اكثر جدوي اقتصاديا و بيئيا.
حيث ان تقنية الصهر الحثي لا تستخدم الأقطاب الكهربائية اطلاقا. حيث يتم استخدام المجال الكهرومغناطيسي الذي يتم إنشاؤه داخل الفرن لاتمام عمليه الصهربديلا عن استخدام اقطاب الجرافيت. كما هذا المجال له مزايا أخرى إلى جانب توفير تكلفة اقطاب الجرافيت. حيث يسمح بتحكم أفضل في الحصول علي السبائك لأنه يتمتع بقدرة تذويب متأصلة ، مما يساعد على دمج المواد المضافة بشكل أكثر اكتمالا في صهر الفلزات.
ثانيا الحمل الكهربائي. حتى الآن ، كانت تقنيات الصهر الحثي للصلب أكثر شعبية في الهند و الصين مقارنه بالولايات المتحده علي سبيل المثال، حيث تتمتع أفران الصهر الحثي بثبات أكبر في استخدام التيار الكهربي بالمقارنة بأفران القوس الكهربي، حيث يكون معدل التسخين اللازم لعمليه الصهر اسرع ، لكن مع دقه تحديد درجه الحرارة ، كما يتم الحفاظ على درجة الحرارة المطلوبه بسهولة.
علي سبيل المثال في الولايات المتحدة ، حيث تكون شبكة الطاقة أكثر استقرارا ، يستخدم معظم المنتجين أفران القوس ، التي تتطلب نفقات رأسمالية أولية منخفضة ، ولها تكاليف صيانة منخفضة ، ومن جهه اخري ولها إنتاج كبير بناء على الابعاد التصميميه الضخمه ومع ذلك ، تشهد أفران الصهر الحثي في الآونة الأخيرة في الولايات المتحدة زيادة في الاستخدام بشكل رئيسي لأسباب تتعلق اولا بالطاقة وثانيا بالبيئة ، وكذلك لزيادة قدرتها الانتاجيه.
ثالثا السيطرة على التلوث ، تشير التقديرات إلى أن صناعة الصلب أنفقت أكثر من 7 مليارات دولار للسيطرة البيئية على مدى ثلاثة عقود للالتزام بمتطلبات المعايير الوطنية. تنفق مصانع الحديد والصلب سنويا حوالي 15٪ من نفقاتها الرأسمالية على المشاريع البيئية. ويمكن القول ان في صناعة الصلب يتم توليد الانبعاثات أثناء جميع مراحل الانتاج علي حد سواء وهي الشحن والصهر والمعالجه والصب وتناول الجلخ .
وفي هذا السياق وضعت وكالة حماية البيئة الأمريكية معايير الحد الأقصى لتكنولوجيا التحكم القابلة للتحقيق (MACT) للتحكم في انبعاثات الملوثات الخطرة هذه. كما وضعت وكالة حماية البيئة معايير صارمة لجودة الهواء المحيط للجسيمات الدقيقة والغازات التي تسهم في الضباب الدخاني في المناطق الحضرية.
ختاما نستطيع القول ان تقنيات الحث الكهربي سيكون لها اليد العليا في صناعه الصلب وكما ذكرنا فى مقال سابق فى مجال الدرفله و الصهر علي حد سواء
المراجع
https://www.foundrymag.com/melt-pour/media-gallery/21931933/the-gap-narrows-between-induction-and-eaf
