تعاني العديد من مصانع الصلب من تآكل سريع لأقطاب الجرافيت عالية الطاقة في أفران القوس الكهربائي مما يؤثر على استقرار العملية الإنتاجية والتكاليف التشغيلية. لفهم هذه الظاهرة بعمق، نعرض هنا أهم خمسة عوامل تؤثر بشكل حاسم على عمر الأقطاب الكهربائية، مستندين إلى بيانات صناعية وتحليلات حقيقية.
تعد نقاوة الكربون الخام والتركيب الكيميائي للجرافيت الأساس في تحديد مدى مقاومة القطب للاستهلاك. أظهرت المعايير الصناعية أن زيادة محتوى الكبريت والفوسفور بمقدار 0.05% فقط يمكن أن تزيد معدل التآكل بنسبة 15-20%. تقنيات تنقية المواد الخام وتحسين نسب المحتوى الكربوني يساهمان في زيادة عمر القطب بما يصل حتى 30%.
تؤثر الظروف الحرارية أثناء التحميص ومرحلة الجرافيتة على البنية المجهرية للأقطاب. الانحرافات الحرارية عن المعايير المحددة مثل درجة الحرارة أو الوقت خلال الجرافيتة تؤدي إلى زيادة المسامية وتقليل الكثافة، مما يرفع من خطر التشقق الحراري ويقلل من مقاومة الصدمات الحرارية للقضبان. بيانات تجريبية توضح أن تحسين التحكم الحراري يقلل معدل الاستهلاك بمقدار 12-18%.
تؤدي التغيرات المفاجئة والمتكررة في درجة حرارة الفرن إلى إجهاد حراري متزايد على الأقطاب. تشير الدراسات إلى أن تقلبات أكبر من ±50 درجة مئوية تسبب اتساع الشقوق الدقيقة وزيادة استهلاك القطب بنسبة تفوق 25%. استقرار درجات الحرارة بالتحكم الآلي يحسن الأداء ويوسع زمن الخدمة.
يسبب توزيع التيار غير المتجانس فوق سطح القطب تسخين موضعي مفرط يؤدي إلى استهلاك أسرع وتشققات حرارية. التدقيق في تصميم القطب وضبط موضع الأقطاب يقلل من هذه الظاهرة بشكل ملحوظ. نموذج محاكاة للتيار الكهربائي يكشف أن التوزيع المتجانس يقلل من تآكل القطب بنحو 20%.
إن الصيانة الدورية وفحص خصائص المقاومة والبنية المجهرية للأقطاب نصف الدورية يساهمان في كشف علامات الضرر مبكرًا. بيانات من مواقع إنتاجية تبين أن ممارسات الصيانة المحسنة تؤدي إلى انخفاض معدل الاستهلاك بما يصل إلى 15% وتحسين استقرار الأداء.
| نوع القطب | معدل الاستهلاك (مم/ساعة) | عمر افتراضي تقريبي (ساعة) |
|---|---|---|
| قطب عالي نقاوة محكم المعالجة | 0.04 | 1000 |
| قطب بجودة عادية | 0.06 | 700 |
| قطب منخفض الجودة | 0.09 | 500 |
