تحليل أسباب الكسر الخفيف والكسر الشديد وتدابير مواجهتهما

بعد أكثر من 80 عامًا من التطوير، أصبحت صناعة كربيد الكالسيوم في الصين صناعةً أساسيةً للمواد الكيميائية الخام. في السنوات الأخيرة، وبفضل النمو السريع للاقتصاد المحلي والطلب المتزايد على كربيد الكالسيوم في الصناعات التحويلية، توسعت الطاقة الإنتاجية المحلية لكربيد الكالسيوم بشكل ملحوظ. في عام 2012، بلغ عدد شركات كربيد الكالسيوم في الصين 311 شركة، ووصل إنتاجها إلى 18 مليون طن. يُعدّ القطب الكهربائي أحد أهم مكونات فرن كربيد الكالسيوم، حيث يؤدي دور التوصيل الحراري ونقل الحرارة. في عملية إنتاج كربيد الكالسيوم، يُمرر تيار كهربائي إلى الفرن عبر القطب الكهربائي لتوليد قوس كهربائي، وتُستخدم الحرارة الناتجة عن المقاومة الكهربائية وحرارة القوس الكهربائي لإطلاق الطاقة (درجة حرارة تصل إلى حوالي 2000 درجة مئوية) اللازمة لصهر كربيد الكالسيوم. يعتمد التشغيل السليم للقطب الكهربائي على عوامل مثل جودة معجون القطب، وجودة غلافه، وجودة اللحام، ومدة تخفيف الضغط، وطول فترة عمل القطب. أثناء استخدام القطب الكهربائي، يكون مستوى تشغيل المشغل دقيقًا للغاية. فالتشغيل غير المتقن للقطب قد يؤدي بسهولة إلى انكساره، سواء كان انكسارًا طفيفًا أو حادًا، مما يؤثر على نقل وتحويل الطاقة الكهربائية، ويتسبب في تدهور حالة الفرن، بل وقد يُلحق الضرر بالآلات والمعدات الكهربائية، ويهدد سلامة المشغل. على سبيل المثال، في 7 نوفمبر/تشرين الثاني 2006، حدث انكسار طفيف في قطب كهربائي في مصنع لكربيد الكالسيوم في نينغشيا، مما أدى إلى إصابة 12 عاملًا بحروق، بينهم حالة وفاة واحدة و9 إصابات خطيرة. وفي عام 2009، حدث انكسار حاد في قطب كهربائي في مصنع لكربيد الكالسيوم في شينجيانغ، مما أدى إلى إصابة خمسة عمال بحروق خطيرة.

تحليل أسباب الكسر الطفيف والكسر الصلب لقطب فرن كربيد الكالسيوم
1. تحليل أسباب الكسر الطفيف لقطب فرن كربيد الكالسيوم

تكون سرعة تلبيد القطب الكهربائي أقل من معدل استهلاكه. بعد وضع القطب غير المحترق، قد ينكسر بسهولة. قد يؤدي عدم إخلاء عامل الفرن في الوقت المناسب إلى حدوث حروق. وفيما يلي الأسباب المحددة لانكسار القطب الكهربائي بسهولة:
1.1 جودة معجون القطب الكهربائي الرديئة والمواد المتطايرة الزائدة.

1.2 قد تكون صفيحة الحديد في غلاف القطب رقيقة جدًا أو سميكة جدًا. رقيقة جدًا بحيث لا تتحمل قوى خارجية كبيرة وتتمزق، مما يؤدي إلى انثناء أسطوانة القطب أو تسربها وانكسارها عند الضغط عليها؛ سميكة جدًا بحيث لا يكون غلاف الحديد وقلب القطب على اتصال وثيق ببعضهما البعض، وقد يتسبب القلب في انكساره.

1.3 إن غلاف الحديد المستخدم في القطب الكهربائي مصنّع بشكل سيئ أو أن جودة اللحام رديئة، مما يتسبب في حدوث تشققات، مما يؤدي إلى التسرب أو الكسر الطفيف.

1.4 يتم الضغط على القطب الكهربائي ووضعه بشكل متكرر للغاية، أو تكون الفترة الزمنية قصيرة جدًا، أو يكون القطب الكهربائي طويلًا جدًا، مما يتسبب في انقطاع طفيف.

1.5 إذا لم تتم إضافة معجون القطب الكهربائي في الوقت المناسب، فسيكون موضع معجون القطب الكهربائي مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، مما سيؤدي إلى كسر القطب الكهربائي.

1.6 إن كمية معجون القطب كبيرة جدًا، والإهمال في إضافة المعجون، ووضعه على الأضلاع، ووضعه فوق الرأس، يمكن أن يتسبب في حدوث كسر طفيف.

1.7 لم يتم تلبيد القطب الكهربائي بشكل جيد. عند خفض القطب الكهربائي وبعد خفضه، لا يمكن التحكم في التيار بشكل صحيح، مما يؤدي إلى زيادة التيار بشكل مفرط، واحتراق غلاف القطب الكهربائي، وكسر القطب الكهربائي بشكل طفيف.

1.8 عندما تكون سرعة خفض القطب الكهربائي أسرع من سرعة التلبيد، تنكشف أجزاء اللصق أثناء التشكيل، أو تكاد العناصر الموصلة أن تنكشف، ويتحمل غلاف القطب الكهربائي التيار بالكامل، مما يولد حرارة عالية. وعندما ترتفع درجة حرارة غلاف القطب الكهربائي عن 1200 درجة مئوية، تنخفض قوة الشد إلى درجة لا تسمح له بتحمل وزن القطب، مما قد يؤدي إلى حدوث كسر طفيف.

2. تحليل أسباب الكسر الشديد لقطب فرن كربيد الكالسيوم

عند انكسار القطب الكهربائي، إذا تناثر كربيد الكالسيوم المنصهر، فلن يكون لدى المشغل أي وسائل حماية، وقد يؤدي عدم الإخلاء في الوقت المناسب إلى حروق. وفيما يلي الأسباب المحددة لانكسار القطب الكهربائي:

2.1 عادة ما لا يتم تخزين معجون القطب الكهربائي بشكل صحيح، ويكون محتوى الرماد مرتفعًا جدًا، ويتم حمل المزيد من الشوائب، ويحتوي معجون القطب الكهربائي على القليل جدًا من المواد المتطايرة، والتلبيد المبكر أو ضعف الالتصاق، مما يتسبب في كسر القطب الكهربائي بشدة.

2.2 اختلاف نسب معجون القطب، وانخفاض نسبة المادة الرابطة، وعدم تجانس الخلط، وضعف قوة القطب، وعدم ملاءمة المادة الرابطة. بعد انصهار معجون القطب، تتفكك طبقات الجزيئات، مما يقلل من قوة القطب وقد يؤدي إلى كسره.

2.3 هناك انقطاعات متكررة للتيار الكهربائي، وكثيراً ما يتم فصل التيار وإعادة توصيله. وفي حالة انقطاع التيار، لا تُتخذ الإجراءات اللازمة، مما يؤدي إلى تشقق الأقطاب الكهربائية وتلبدها.

2.4 يتساقط الكثير من الغبار داخل غلاف القطب الكهربائي، خاصةً بعد فترة طويلة من التوقف عن العمل، حيث تتراكم طبقة سميكة من الرماد داخل غلاف الحديد. إذا لم يتم تنظيفه بعد نقل الطاقة، فسيؤدي ذلك إلى تلبيد القطب الكهربائي وانفصال طبقاته، مما قد يتسبب في تلفه.

2.5 إن مدة انقطاع التيار الكهربائي طويلة، وقسم عمل القطب الكهربائي غير مدفون في الشحنة ومتأكسد بشدة، مما سيؤدي أيضًا إلى كسر القطب الكهربائي بشدة.

2.6 تتعرض الأقطاب الكهربائية للتبريد السريع والتسخين السريع، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في الإجهاد الداخلي؛ على سبيل المثال، فرق درجة الحرارة بين الأقطاب الكهربائية المُدخلة داخل وخارج المادة أثناء الصيانة؛ فرق درجة الحرارة بين داخل وخارج عنصر التلامس كبير؛ التسخين غير المتساوي أثناء نقل الطاقة يمكن أن يتسبب في انقطاع مفاجئ.

2.7 طول الجزء العامل من القطب الكهربائي طويل جدًا وقوة السحب كبيرة جدًا، مما يُشكل عبئًا على القطب نفسه. وإذا لم يتم التعامل معه بحرص، فقد يتسبب ذلك في كسره بشدة.

2.8 إن كمية الهواء التي يوفرها أنبوب حامل القطب الكهربائي صغيرة جدًا أو متوقفة، وكمية ماء التبريد صغيرة جدًا، مما يتسبب في ذوبان معجون القطب الكهربائي بشكل مفرط ويصبح مثل الماء، مما يؤدي إلى ترسب مادة الكربون الجزيئية، مما يؤثر على قوة تلبيد القطب الكهربائي، ويتسبب في كسر القطب الكهربائي بشدة.

2.9 كثافة التيار الكهربائي للإلكترود كبيرة، مما قد يتسبب في كسر الإلكترود بشدة.

تدابير مضادة لتجنب كسور الأقطاب الكهربائية اللينة والصلبة
1. تدابير مضادة لتجنب التلف الطفيف لفرن كربيد الكالسيوم

1.1 التحكم بشكل صحيح في طول العمل للإلكترود لتلبية متطلبات إنتاج كربيد الكالسيوم.

1.2 يجب أن تكون سرعة التخفيض متوافقة مع سرعة تلبيد القطب الكهربائي.

1.3 افحص طول القطب الكهربائي بانتظام، وتأكد من مرونته عند الضغط عليه؛ يمكنك أيضًا استخدام قضيب فولاذي لرفع القطب والاستماع إلى الصوت. إذا سمعت صوتًا حادًا جدًا، فهذا يدل على أن القطب قد نضج. أما إذا لم يكن الصوت حادًا جدًا، فهذا يعني أن القطب لين جدًا. بالإضافة إلى ذلك، يختلف الملمس أيضًا؛ فإذا لم تشعر بمرونة القضيب الفولاذي عند الضغط عليه، فهذا يدل على أن القطب لين، ويجب زيادة الحمل تدريجيًا.

1.4 تحقق بانتظام من نضج القطب الكهربائي (يمكنك الحكم على حالة القطب الكهربائي من خلال الخبرة، على سبيل المثال، القطب الكهربائي الجيد يظهر طبقة حديدية حمراء داكنة قليلاً؛ القطب الكهربائي أبيض اللون، مع تشققات داخلية، ولا يمكن رؤية الطبقة الحديدية، إنه جاف جدًا، ينبعث من القطب الكهربائي دخان أسود، أسود، نقطة بيضاء، جودة القطب الكهربائي لينة).

1.5 قم بفحص جودة لحام غلاف القطب الكهربائي بانتظام، قسم واحد لكل عملية لحام، وقسم واحد للفحص.

1.6 تحقق بانتظام من جودة معجون القطب الكهربائي.

1.7 خلال فترة التشغيل والتحميل، لا يمكن زيادة الحمل بسرعة كبيرة. يجب زيادة الحمل وفقًا لنضج القطب الكهربائي.

1.8 تحقق بانتظام مما إذا كانت قوة تثبيت عنصر التلامس الكهربائي مناسبة.

1.9 قم بقياس ارتفاع عمود معجون القطب الكهربائي بانتظام، بحيث لا يكون مرتفعًا جدًا.

1.10 يجب على الأفراد العاملين في العمليات ذات درجات الحرارة العالية ارتداء معدات الحماية الشخصية المقاومة لدرجات الحرارة العالية والرذاذ.

2. تدابير مضادة لتجنب الكسر الشديد لقطب فرن كربيد الكالسيوم

2.1 يجب الالتزام التام بطول التشغيل للقطب الكهربائي. يجب قياس طول القطب كل يومين بدقة. عادةً، يُضمن أن يكون طول التشغيل للقطب الكهربائي بين 1800 و2000 مم. لا يُسمح بأن يكون أطول أو أقصر من اللازم.

2.2 إذا كان القطب الكهربائي طويلاً جدًا، يمكنك تمديد وقت تحرير الضغط وتقليل نسبة القطب الكهربائي في هذه المرحلة.

2.3 يجب التحقق بدقة من جودة معجون القطب الكهربائي. لا يجوز أن يتجاوز محتوى الرماد القيمة المحددة.

2.4 تحقق بعناية من كمية الهواء المتدفق إلى القطب الكهربائي وموضع تروس السخان.

2.5 بعد انقطاع التيار الكهربائي، يجب الحفاظ على القطب الكهربائي ساخنًا قدر الإمكان. يجب دفن القطب الكهربائي بمادة ما لمنع تأكسده. لا يجوز زيادة الحمل بسرعة كبيرة بعد عودة التيار الكهربائي. في حال استمرار انقطاع التيار الكهربائي لفترة طويلة، يُنصح بالتحول إلى قطب كهربائي مُسخّن مسبقًا من النوع Y.

2.6 إذا انكسر القطب الكهربائي عدة مرات متتالية، فيجب التحقق مما إذا كانت جودة معجون القطب الكهربائي تفي بمتطلبات العملية.

2.7 يجب تغطية أسطوانة القطب الكهربائي بغطاء بعد وضع المعجون لمنع دخول الغبار.

2.8 يجب على الأفراد العاملين في العمليات ذات درجات الحرارة العالية ارتداء معدات الحماية الشخصية المقاومة لدرجات الحرارة العالية والرذاذ.

ختاماً
يتطلب إنتاج كربيد الكالسيوم خبرة إنتاجية واسعة. لكل فرن كربيد كالسيوم خصائصه المميزة التي تؤثر على أدائه مع مرور الوقت. لذا، ينبغي على الشركة استخلاص الخبرات المفيدة من عملية الإنتاج، وتعزيز الاستثمار في الإنتاج الآمن، وتحليل عوامل الخطر المتعلقة بكسر قطب فرن كربيد الكالسيوم، سواءً كان كسرًا طفيفًا أو حادًا، بدقة. كما يجب عليها تطبيق نظام إدارة سلامة القطب، ووضع إجراءات تشغيل مفصلة، ​​وتعزيز التدريب المهني للمشغلين، والالتزام التام بارتداء معدات الوقاية الشخصية وفقًا للمتطلبات، وإعداد خطط طوارئ وتدريبات خاصة بالحوادث، وإجراء تدريبات دورية للسيطرة الفعالة على حوادث فرن كربيد الكالسيوم والحد من الخسائر الناجمة عنها.