Co to jest piec łukowy?
Piec łukowy, znany również jako elektryczny piec łukowy (EAF), to instalacja wykorzystująca łuk elektryczny do ogrzewania materiałów, zwykle metali, do temperatury topnienia. Typowy piec łukowy topi materiał lub „ładunek”, jak wiadomo, przepuszczając prąd elektryczny przez ładunek przez zestaw elektrod. Kombinacja ciepła generowanego przez przepływ prądu i iskrzenie na powierzchni ładunku topi materiał. EAF znajdują się w laboratoriach badawczych i protezach dentystycznych, odlewniach żeliwa i zakładach produkcyjnych stali i mogą mieć zdolności wewnętrzne od kilku funtów do 400 ton lub więcej. Piece łukowe mają kilka wyraźnych zalet w porównaniu z innymi rodzajami pieców.
Elektryczny piec łukowy zazwyczaj składa się z płaszcza z bocznymi ścianami i misą na dole. Wysuwany odcinek dachu, przez który elektrody grafitowe są opuszczane, przykrywa piec. Część misy skorupy wyłożona jest warstwą materiału ogniotrwałego zwanego paleniskiem. Kran lub wylewka używana do spuszczania stopionego metalu jest zamontowana albo z boku skorupy, albo na dnie miski. Elektrody mają ogólnie okrągły przekrój i składają się z gwintowanych odcinków, które umożliwiają dodawanie nowych odcinków w miarę spalania elektrody.
W piecu łukowym można stosować źródła prądu przemiennego (AC) lub prądu stałego (DC). Przeciętny piec łukowy huty pracuje pod napięciem od 400 do 900 woltów przy 44 000 amperów lub więcej zasilanych z transformatorów o mocy około 60 000 000 woltów-amperów (60 MVA). Piec łukowy tego typu może wytwarzać około 80 ton stopionej stali na godzinę. Piece łukowe różnią się wielkością od małych jednostek stosowanych w laboratoriach badawczych o masie około funta ładunku po ogromne instalacje stalowni zdolne do stopienia setek ton materiału. Największy z tych pieców ma moc przekraczającą 300 ton i wykorzystuje zasilacze o mocy 300 MVA lub większej.
Proces topienia łuku jest dość prosty. Po wypełnieniu miski lub paleniska pieca surowcami elektrody opuszcza się, aż zetkną się z ładunkiem. Następnie stosuje się prąd elektryczny, zwykle przy niższych napięciach, aby rozpocząć proces. Prąd przepływający przez ładunek w połączeniu z energią promieniowania z łuku podnosi ciepło w ładunku do punktu, w którym topi się. Po całkowitym stopieniu ładunku jego temperatura i skład chemiczny są sprawdzane za pomocą zdalnych sond lub lanc; jeśli wszystko jest w porządku, stopiony metal można stukać lub wylewać.
Surowce stosowane w piecach często uzupełniane są dodatkiem surówki, wapna palonego i dolomitu. Dodatki te promują prawidłową równowagę chemiczną w stopionej stali i tworzą żużel powierzchniowy, który wypiera zanieczyszczenia i izoluje ładunek. Instalacje pieca łukowego oferują znacznie większą elastyczność niż inne typy pieców; mogą korzystać z wyłącznej podaży złomu, a ich wydajność można zmieniać w zależności od zapotrzebowania. Piece łukowe można również szybko wyłączyć i ponownie uruchomić, co nie ma miejsca w przypadku wielkich pieców. Są również tańsze w instalacji i zużywają mniej energii do pracy na tonę produktu końcowego.