مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
کوره القایی ذوب فولاد یک نوع کوره الکتریکی است که گرمایش توسط گرمای القا تامین می‌شود و از آن می‌توان برای ذوب آهن، فولاد، مس، آلومینیوم و فلزات گرانبها استفاده کرد. ظرفیت کوره‌های القایی متفاوت بوده و از کمتر از یک کیلوگرم تا چندین تن می‌رسد. امروزه کارخانه‌های ریخته‌گری از این کوره‌ها استفاده کرده زیرا کوره‌های بلند آلودگی زیادی دارد.
تاریخچه کوره القایی
در سال ۱۸۹۰ کوره القایی برای ذوب فلزات توسط ادوارد آلن اختراع شد و اولین کوره القایی فولاد در سال ۱۹۰۷ در آمریکا به وجود آمد. امروزه کوره‌های القایی با توجه به رشد تکنولوژی برای ذوب انواع فلزات به کار برده می‌شود.
در گذشته فرکانس کوره‌های القایی ۶۰ هرتز بود اما امروزه با پیشرفت در صنعت الکترونیک از روش‌های تبدیل فرکانس حالت جامد استفاده می‌شود که بسیار بهینه بوده و فرکانس‌هایی در محدوده ۷۰ تا ۱۰ هزار هرتز تولید می‌کند.
مزایا و معایب کوره القایی
کوره القایی در مقایسه با روش‌های دیگر ذوب فلز دارای مزایا و معایبی است:
مزایای کوره القایی
این روش نسبت به سایر روش‌های ذوب فلزات فرایندی تمیزتر، کم مصرف‌تر، کنترل شده‌تر و دقیق تر است و مزایای زیر را دارد:
- نیاز به اپراتورحرفه‌ای نداشته و کنترل کاملاً الکترونیک است.
- نداشتن گاز و شعله اکسید کننده و استفاده از قوس الکتریکی موجب کاهش آلودگی می‌شود.
- نیاز به پیش گرمایش و ذوب اولیه نداشته و سریع شروع به کار می‌کند.
- این کوره‌ها نسبت به سایر روش‌ها سرعت بالاتری دارد.
- راندمان این کوره‌ها از کوره‌هایی که با سوخت کار می‌کند بالاتر می‌باشد.
- آلیاژ‌های تولید شده در این کوره‌ها به علت چرخش مواد مذاب داخل آن یکنواخت است.
- مواد ذوب شده در ظرفیت‌های گوناگون می‌تواند نگهداری شود.
- این کوره‌ها به راحتی تغذیه و تخلیه شده.
- درجه حرارت به راحتی کنترل می‌شود.
- دما زیاد بالا نرفته در نتیجه عناصر آلیاژی حفظ می‌شود.
- با این کوره‌ها می‌توان مواد بازیافتی را ذوب کرد.
- کوره القایی فضای کمی اشغال می‌کند.
- تاثیرات منفی بر محیط زیست ندارد.
معایب کوره های القایی
- این کوره‌ها امکان تصفیه و خروج ناخالصی‌های مضر را نداشته و بیشتر برای آلیاژ‌هایی استفاده می‌شود که نیاز به تصفیه ندارد.
- شارژ این کوره‌ها باید از قراضه‌های تمیز صورت گیرد.
- کوره‌های القایی نسبت به کوره‌های قوس الکتریکی هزینه اولیه و هزینه جاری بیشتری دارد.
بخش‌های کوره القایی
کوره القایی شامل بخش‌های زیر می‌شود:
بوته
شامل اسکلت فلزی کوره، جدار نسوز، هسته، ترانسفورمر، مهار یا یوغ، پلات فرم یا سکو و کویل است.
تاسیسات الکتریکی
شامل مدارشکن، سواساز، ترانسفورماتور، خازن، چوک، کلید کولر مکنده، تابلوهای کنترل، مبدل فرکانس می‌باشد.
تاسیسات خنک کننده
تاسیسات گفته شده در بالا مانند چوک، مخازن و کلیدهای فشار قوی در مدت زمانی معین گرم شده که باعث ایجاد مشکلات می‌شود. خنک کردن این تاسیسات با استفاده از فن تهویه یا کولر گازی انجام می‌گیرد. علاوه بر بخش‌های گفته شده بدنه کوره در کوره‌های بوته‌ای و کویلی و القا کننده و قسمت‌های مختلف در کوره های کانال‌دار نیز باید خنک شود که این قسمت‌ها عموماً با آب خنک می‌شود.
تاسیسات تهویه
این تاسیسات برای گرفتن دوده و غبار بوده و در کوره‌های بوته‌ای بزرگ حائز اهمیت است.
تاسیسات حرکت بوته
تاسیسات حرکت بوته برای کوره‌های بزرگ هیدرولیکی و کوره‌های کوچک مکانیکی و هیدرولیکی می‌باشد و شامل جک‌های هیدرولیک، پمپ‌ها، مخازن، روغن، فیلترها، شیرها، تاسیسات میز فرمان، سیستم چرخ دنده‌ای، دستی و موتور دار می‌شود.
محل استقرار
محل استقرار کوره شامل فونداسیون، چاله تخلیه اضطراری، محل استقرار تاسیسات هیدرولیکی، الکتریکی، خنک‌کن‌ها و محل استقرار مدارهای فرمان، تابلوهای کنترل و میز فرمان است.
تاسیسات کوره القایی
هر یک از قسمت‌های گفته شده برنامه تعمیر و نگهداری ویژه‌ای دارد که با توجه به نوع کوره که کانال‌دار یا بوته‌ای است، ظرفیت بوته و فرکانس کوره که می‌تواند خطی، متوسط و بالا باشد و سیستم خنک کننده کوره، سیستم حرکت بوته و نوع جدار و جداره نسوز دارای تفاوت بوده اما در اصول مشابه اند.
عملکرد کوره‌های القایی ذوب فولاد
در کوره‌های القایی ولتاژ بالای موجود در کویل اصلی باعث القا ولتاژ پایین و جریان بالا در فولاد شده که به عنوان نوعی کویل ثانویه عمل می‌کند. این انرژی الکتریکی تبدیل به گرما شده و باعث ذوب فولاد می‌شود و زمانی که فولاد ذوب شد میدان مغناطیسی موجود با توجه به توان و فرکانسی که دارد موجب هم زدن فولاد مذاب می‌شود.
انواع کوره القایی ذوب فولاد
کوره القایی شامل دو نوع کوره القایی کانال‌دار و کوره القایی بدون هسته می‌باشد.
در کوره القایی بدون هسته، بوته دارای آستر نسوز کاملاً با کویل مسی خنک شونده با آب احاطه شده که برای ذوب و سوپرهیت کردن استفاده می‌شود. اما در کوره القایی کانالی کویل فقط دور زائده بوته پیچیده شده که به آن القاگر گفته شده و برای سوپرهیت کردن، دوبلکس و نگهداری مواد مذاب استفاده می‌شود.
بازدهی کوره القایی
موارد زیر موجب افزایش و بهبود بازدهی و کارایی کوره می‌شود:
ایجاد برنامه تعمیر و نگهداری
با توجه به اینکه کوره از نوع کانال‌دار یا بدون هسته بوده و ظرفیت آن چقدر است مقدار فرکانس، نوع سیستم خنک کننده، نوع حرکت و نوع جدار نسوز هر کدام برنامه نگهداری و تعمیر جداگانه دارد که باید به دقت بررسی و اجرا شود.
شارژ مناسب
شارژ القایی در کوره‌های بدون هسته با فرکانس پایین‌تر از ۲۵۰ هرتز تخلیه نمی‌شود و باید زمان شارژ بعدی کوتاه‌تر باشد. مواد شارژ این کوره‌ها باید عاری از چربی و رطوبت باشد زیرا در صورت داشتن چربی و رطوبت مواد مذاب به خارج از کوره پاشیده شده و وجود این روغن‌ها و مواد عالی سبب ایجاد دوده در کارگاه می‌شود. همچنین وجود سرباره‌های سرد موجب عدم توان کوره در حمل اکسیدها و سرباره‌ها و خاک شده که می‌تواند مشکلاتی را در کار کوره ایجاد کند. اگر کوره بیش از اندازه شارژ شود به جدار کوره آسیب می‌رسد.
اپراتور مناسب
با وجود اینکه تلاطم و چرخش مواد مذاب در کوره‌های القایی بدون هسته راحت و ساده است، برای بهبود بازدهی و ایمنی کار با کوره باید شارژ مناسب، دما، مقدار صحیح و روش درست در مراحل و فرایندهای مختلف توسط اپراتور بررسی شود. همچنین توجه به تابلو فرمان، ابزار و وسایل از جمله وظایف اپراتور کوره می‌باشد.
جدار نسوز مناسب
گاهی جدار کوره در اثر درجه حرارت زیاد، پخت نادرست، شارژ نامناسب، سایش مکانیکی، خوردگی شیمیایی توسط سرباره‌ها، انهدام در اثر برخورد با شارژ جامد و دیگر موارد دچار آسیب می‌شود و یا در اثر رسوبات غیر فلزی و غیرعالی جداره نازک یا ضخیم می‌گردد که هر دو برای کوره مضر است؛ نازک شدن جدار باعث بالا رفتن توان گرمایی کوره شده و عمر جدار را پایین آورده و موجب توقف می‌شود و ضخیم شدن باعث پایین آمدن بازدهی شده و در شارژ اختلال ایجاد می‌کند. البته ضخیم و نازک شدن می‌تواند بر اثر فعل و انفعالات شیمیایی درون کوره نیز باشد و در نتیجه همه این موارد جدار نسوز اسیب می‌بیند.
کوره القایی ذوب فولاد
این کوره با ایجاد جریان متناوب درون سیم پیچ که دور مواد داخل کوره قرار دارد فولاد را ذوب می‌کند. در صورتی که در وسط این سیم پیچ رسانا قرار گیرد، میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث القای جریان گردابی شده که می‌تواند جسم را ذوب کند.
سیستم‌های قدرت کوره‌های القایی
- سیستم منبع کوره: این سیستم فرکانسی بین ۵۰ تا ۵۴۰ هرتز دارد. این جریان می‌تواند تا عمق ۱۰۰ میلی‌متر نفوذ کند و توان آن حدوداً چند صد مگاوات است.
- سیستم موتور و ژنراتور کوره القایی: فرکانس این سیستم‌ها از ۵۰۰ تا ۱۰ کیلوهرتز است. این سیستم تبدیل فرکانس لازم داشته که این تبدیل فرکانس با موتورهای القایی صورت می‌گیرد. عمق نفوذ این فرکانس‌ها کمتر و حدود ۱ تا ۱۰ میلی‌متر است.
- سیستم‌های مبدل نیمه هادی: فرکانس این سیستم‌ها در حدود ۵۰۰ تا ۱۰۰ کیلوهرتز می‌باشد و توان مبدل آنها با توجه به کاربرد تا ۲ مگا هرتز می‌رسد.
- سیستم‌های فرکانس رادیویی: فرکانس آن در محدوده ۱۰۰ کیلوهرتز تا ۱۰ مگاهرتز است و عمق نفوذ آن بسیار سطحی و تا حدود ۱ تا ۲ میلی‌متر است و در آن از گرمای متمرکز با سرعت بالا استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: بالاترین و پایین ترین نقطه ذوب در فلزات
