كيفية تحسين منحنى التيار الكهربائي لزيادة عمر الأقطاب الكربونية في فرن القوس الكهربائي

كيف تُطيل عمر الأقطاب الكربونية في فرن القوس الكهربائي؟ دليل عملي للصناعة

إذا كنت تعمل في صناعة الصلب، فأنت تعرف جيدًا أن استهلاك الأقطاب الكربونية (Graphite Electrodes) هو أحد أكبر التحديات التشغيلية التي تؤثر على كفاءة الإنتاج وتكاليف الطاقة. في الواقع، أظهرت دراسة حديثة من شركة أوستين للفولاذ أن تقليل مدة استخدام القطب الواحد بنسبة 10% يمكن أن يرفع تكلفة إنتاج طن الصلب بنسبة تتراوح بين 3 إلى 5%. هذا يعني أن كل دقيقة إضافية تُمتد فيها حياة القطب تعني وفورات فعلية.

ما الذي يجعل القطب يتحطم قبل الأوان؟

السبب الجذري غالبًا ما يكون في "منحنى التيار" (Current Curve) أثناء تشغيل الفرن. عندما يتم تسخين القطب بسرعة غير متسقة أو تمرير تيار عالي دون تنظيم، فإن التغير المفاجئ في درجة الحرارة يؤدي إلى ضغوط حرارية داخلية تسبب شقوقًا صغيرة تتحول مع الوقت إلى كسر كامل. وفقًا لبيانات من مصنع في المملكة العربية السعودية، فإن استخدام منحنيات تدريجية بدلًا من خطوات مفاجئة خفضت معدل التلف بنسبة 22% خلال ستة أشهر فقط.

ثلاثة متغيرات حاسمة تتحكم في نجاح المنحنى

• نقاء المادة: قطع ذات نسبة كربون أعلى (99.5%) تتحمل الحرارة والاهتزاز أفضل.
• عملية التحميص: عدم انتظام التحميص يؤدي إلى اختلاف في الكثافة داخل القطب — وهذا يزيد من نقطة الضعف.
• خبرة المشغل: بيانات من مصنع في الإمارات أثبتت أن المهندسين المدربين بشكل جيد يخفضون معدل الفشل بنسبة 30% مقارنة بالعمال الجدد.

لكن لا داعي للقلق. هناك خطة عملية ثلاثية المراحل يمكنك تطبيقها مباشرةً:

1. المرحلة الأولى: سرعة التسخين الأولية (0–300°C): 10–15°C/دقيقة فقط.
2. المرحلة الثانية: الوصول إلى الحد الأقصى (300–1000°C): 20°C/دقيقة مع توازن بين التيار والوقت.
3. المرحلة الثالثة: التبريد البطيء بعد الانطفاء (1000°C إلى 300°C): 15°C/دقيقة كحد أقصى.

ما بعد التنفيذ؟ استثمر في الوقاية

لا تكتفِ بتعديل المنحنى مرة واحدة. راقب حالة القطب باستخدام اختبارات المسام (Porosity Test) كل شهر. كما يجب تقييم مقاومة الصدمة الحرارية (Thermal Shock Resistance) كل ثلاثة أشهر. هذه الخطوات البسيطة تبني نظام إدارة وقائي يضمن استقرار العمليات على المدى الطويل.