جستجو در تالارهای گفتگو

تكنولوژي كورة القايي يك تكنولوژي استراتژيك و پركاربرد است كه از جمله در ذوب فلزات با استفاده از انرژي الكتريكي كاربرد دارد. زيربناي صنايع سنگين هر كشور، صنايع ذوب فلزات است. زيربناي صنايع ذوب نيز صنايع كوره سازي است. لذا از اينجا اهميت صنايع كوره‎سازي به وضوح روشن مي‎گردد. در گذشته بيشتر از كوره هاي سوخت فسيلي براي ذوب فلزات استفاده مي‎شد. آلودگي محيط زيست، راندمان پايين، سروصداي زياد، عدم يكنواختي مذاب، عدم توانايي ذوب فلزات ديرگداز و مسائلي از اين قبيل، مشكلاتي بود كه اين كوره‎ها به همراه داشتند. در چند دهة اخير توجه متخصصين و دست اندركاران كوره‎سازي به استفاده از انرژي الكتريكي در اين زمينه جلب شد و نسل جديدي از كوره‎هاي الكتريكي به‎وجود آمد كه از اين ميان به دو مدل از كوره‎هاي ذوب مي‎توان اشاره نمود: 1-كوره‎هاي قوس الكتريك 2- كوره‎هاي القايي كوره‎هاي قوس الكتريك براي ذوب فولاد و به‎منظور فولادسازي مورد استفاده قرار مي‎گيرد كه در اينجا بحث دربارة آن مورد نظر نمي‎باشد. اما دربارة كوره‎هاي القايي و يا به‎عبارتي تكنولوژي گرمايش القايي، زمينة بحث بسيار گسترده و عميق است كه درباره آن صحبت خواهد شد. کوره القایی در مقایسه با کوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت بیشتر، تمیزی و تلفات گرمایی کمتر و ... است. همچنین در کوره‎هایی که در آنها از روشهای دیگري غیر از القاء استفاده می‎شود، اندازه کوره القایی بسیار بزرگ بوده و زمان راه اندازی و خاموش کردن آنها طولانی است . کوره القایی از نظر افزایش و تقلیل مصرف انرژی نسبت به سایر کوره ها دارای مزایای فراوانی می باشد . این کوره ها در ظرفیتهای مختلف قادر به ذوب از 15 کیلوگرم تا چندین تن می باشد. درکوره القایی هیچ گونه فعل و انفعالی شیمیایی که باعث افزایش ناخالصی و تغییرات ترکیبی مذاب گردد، انجام نمی‎شود و علاوه بر آن به دلیل عدم استفاده از الکترود نسبت به کوره های قوس الکتریک امکان ورود ناخالصی‎های مواد از طریق مکانیکی نیز امکان‎پذیر نیست و از نظر توزیع حرارت و کنترل ترکیب مطلوب می باشد و از نظر مسائل الکتریکی محدودیتی برای افزایش درجه حرارت ندارند. مزيت ديگري كه كوره القايي دارد اين است كه در آن گاز و شعله اكسيد كننده وجود ندارد اغلب كوره‎ها داراي درپوشي هستند كه تا حد زيادي مانع تماس هوا با داخل كوره شده و لذا احتمال آلودگي و اكسيد شدن و نيز اتلاف مذاب را كه در كوره‎هاي فسيلي مثل كوره اجاقي روباز وجود دارد به حداقل مي‎رساند. وجود درپوش باعث مي‎شود كه گرما به‎طريق تشعشع از بين نرود. اصولاً كار كوره القايي تشابه زيادي به ترانسفورماتوري دارد كه سيم پيچ اوليه آن كويل كوره و سيم پيچ ثانويه آن بار كوره است. تكنولوژي گرمايش القايي در واقع توليد حرارت توسط ميدان متغير مغناطيسي قوي است كه توسط سيستمهاي مختلفي قابل توليد است. در گذشته اين ميدانها را توسط ژنراتورهاي ديناميكي توليد مي‎كردند. بدين ترتيب كه يك ژنراتور فركانس متوسط را با يك موتور سه فاز كوپل كرده و با اضافه كردن يكسري خازن در مدار رزونانس، جريان‎هاي متغيري را در داخل كويل به‎وجود مي‎آوردند. بر اين مبنا حرارت در بار يا قطعه قرارداده شده در كويل ايجاد مي‎شد. با پيشرفت تكنولوژي "الكترونيك قدرت" و ساخته شدن سوئيچهاي سريع و قوي، نسل جديدي از ژنراتورها بوجود آمد كه اصطلاحاً به آنها ژنراتورهاي استاتيكي گفته مي‎شود. در اين نوع از ژنراتورها، حركت مكانيكي وجود ندارد. به‎اضافه اينكه كنترل قدرت ژنراتور بسيار دقيق‎تر و كاملتر ميسر خواهد بود. نكتة مهم ديگر اينست كه ساخت كورة القايي يك كار تكنولوژي‌بر بوده و حداكثر 20 الي 30 درصد قيمت تمام شده آن مربوط به مواد به‎كار رفته مي‌باشد و مابقي هزينه تكنولوژي است. تعداد دورها در كويل كوره زياد است در حالي‎كه بار كوره عملاً يك حلقه با مدار كوتاه مي‎باشد، بطوريكه جريان متناوبي كه از كويل عبور مي‎كند جرياني به مراتب بزرگتر را در بار القا مي‎نمايد. مقاومت بار كوره در مقابل عبور جريان القايي اثر گرمايي قابل توجهي را ايجاد مي‎كند. همچنين به‎علت قابليت نفوذ مغناطيسي در مواد مغناطيسي اثر حرارتي كمتري پديد مي‎آيد. حوزه القايي موجود در بار، مانند ترانسفورماتور مخالف جريان وارده است بنابراين بين اين دو يك نيروي دافعه وجود دارد. چون كويل ثابت است بنابراين بار مذاب بايستي حركت كند. اين حركت باعث بهم خوردن مذاب مي‎شود كه اين مساله خود يكي از امتيازات كوره القايي به‎شمار مي‎رود هر چه فركانس جريان پايين بيايد، عمل همزدن شديدتر خواهد بود كه اين به‎خودي خود در حين ذوب موجب يكنواخت شدن شرايط كار از جمله درجه حرارت و تركيب مواد مي‎گردد، پس با استفاده از كوره‎هاي القايي مي‎توان آلياژي از فولاد كه عناصر آلياژي آن متنوع است تهيه كرد. قسمتهای مختلف کوره القایی به‎طور کلی قسمتهای مختلف کوره القایی را می‎توان به بوته، تاسیسات الکتریکی، تاسیسات خنک کننده، تاسیسات حرکت بوته، محل استقرار کوره و تاسیسات تهویه تقسیم بندی کرد. 1) بوته حاوی اسکلت فلزی کوره، کویل، جداره نسوز، هسته ترانسفورمر و پلات فرم. 2) تاسیسات الکتریکی شامل دژنکتور، سکیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس، خازنها، چوکها، کلیدهای کولر، مکنده‎ها و تابلوهای کنترل. همانطور كه اشاره شد عبور جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ، اساس کار کوره القایی را تشکیل می‎دهد. در کوره القایی از حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوکو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه عملیات حرارتی استفاده می‎شود. در ابتدا کوره القایی مستقیماً از شبکه قدرت تغذیه می‎شدند که به نوبه خود گام موفقی در استفاده از توان الکتریکی جهت عملیات حرارتی به حساب می‎آمد اما از آنجائیکه تلفات فوکو و هیسترزیس با فرکانس نسبت مستقیم دارند و اینکه ابعاد کویل کوره القایی با بالا رفتن فرکانس کاهش می‎یابد، مهندسین به فکر تغذیه کوره القایی در فرکانسهای بالاتر از فرکانس شبکه قدرت افتادند. اولین قدم در این راه استفاده از فرکانسهای دو برابر و سه برابر که از هارمونیکهای دوم و سوم بدست می‎آمدند، بود. از لحاظ سیستم قدرت می‎توان سیستم کوره القایی را به چهار دسته اساسی تقسیم كرد: الف) سیستم‎های منبع کوره القایی در این سیستمها که فرکانس کار آنها بین 50 تا 60 هرتز و 150 تا 540 هرتز می‎باشد احتیاجی به تبدیل فرکانس نیست و با توجه به فرکانس کار، ‌عمق نفوذ جریان زیاد بوده و حدود 10 تا 100 میلیمتر می‎باشد. همچنین مقدار توان لازم تا حدود چند صد مگا وات نیز می‎رسد. ب) سیستمهای موتورـ ژنراتور کوره القایی فرکانس این سیستمها از 500 هرتز تا 10 کیلو هرتز می‎باشد. در این سیستمها تبدیل فرکانس لازم بوده و این عمل بوسیله ژنراتورهای کوپل شده با موتورهای القایی صورت می پذیرد همچنین در این سیستمها توان به وسیله ماشینهای 500 کیلو وات تامین می‎گردد و برای بدست آوردن توانهای بالاتر، ‌از سری کردن ماشینها استفاده می‎شود. عمق نفوذ در این سیستمها به خاطر بالاتر بودن فرکانس نسبت به سیستمهاي منبع، کمتر بوده و در حدود 1 تا 10 میلیمتر است. این هارمونیکها بر خلاف طبیعت مخرب خود در این نوع کاربرد سودمند تشخیص داده شدند. پائین بودن راندمان در استفاده از هارمونیکهای فوق موجب گردید طراحان روش دیگری را مورد استفاده قرار دهند در این مرحله سیستم موتورـ ژنراتور توسعه یافت که با استفاده از این سیستم توانستند فرکانس تغذیه را تا صدها هرتز افزایش دهند. درکوره القایی افزایش فرکانس باعث کاهش عمق نفوذ جریان القایی می‎گردد لذا در عملیات حرارتی سطحی که سختکاری سطح فلز، مورد نظر می‎باشد از کوره القایی با فرکانس بالا استفاده می‎شود. با ورود عناصر نیمه هادی مانند تریستورها، ترانزیستورها و موسفت‎ها به حیطه صنعت محدودیت فرکانس و عدم تغییر آن در تغذیه اين کوره‎ها مرتفع شد. ج) سیستمهای مبدل نیمه هادی کوره القایی در این سیستمها فرکانس در محدوده 500 هرتز تا 100 كيلو هرتز بوده و تبدیل فرکانس به طرق گوناگونی صورت می‎پذیرد. در این سیستمها از سوئیچهای نیمه هادی استفاده می‎شود و توان مبدل بستگی به نوع کاربرد آن تا حدود 2 مگا وات می‎تواند برسد. د) سیستمهای فرکانس رادیویی کوره القایی فرکانس کار در این سیستم در محدوده100 كيلوهرتز تا 10 مگاهرتز می‎باشد. از این سیستمها برای عمق نفوذ جریان بسیار سطحی، در حدود 1/0 تا 2 میلیمتر استفاده می‎گردد و در آن از روش گرمایی متمرکز با سرعت تولید بالا استفاده می‎گردد. 3) تاسیسات خنک کن کوره القایی تاسیسات الکتریکی کوره القایی مثل ترانسفورماتور، خازن‎ها، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده دمايي خاصی می‎توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی در کوره القایی می‎گردند، لذا این تاسیسات باید خنک شوند. خنک کردن تاسیسات الکتریکی کوره القایی می‎تواند با فن، ايرکاندیشن یا کولرگازی صورت گیرد. کویل و بدنه کوره در کوره القایی، پوسته اینداکتور، پوسته خنک کن و گلوئی کوره در کوره‎های کانال‎دار نیز باید خنک شوند این قسمت‎ها عموماً با آب خنک می‎گردند (برخی از کوره های القایی کوچک کانال‎دار بگونه‎ای طراحی می‎شوند که تمام قسمت‎های فوق الذکر یا قسمتی از آن با هوا خنک می‎شود) و تاسیسات مخصوصی شامل مبدل‎های حرارتی، پمپ، برج خنک کن و غیره را دارا می‎باشد و معمولاً مقصود از تاسیسات خنک کن همین قسمت است. 4) تاسیسات حرکت بوته کوره القایی تاسيسات حركت بوته برای کوره القایی بزرگ هیدرولیکی و همچنین کوره القایی کوچک مکانیکی یا هیدرولیکی است و شامل جک‎های هیدرولیک، پمپ هیدرولیک، مخزن روغن، شیرها، *****ها، دیگر تاسیسات هیدرولیک و میز فرمان هیدرولیک یا سیستم‎های چرخ دنده‎ای دستی یا چرخ دنده‎ای موتوردار مي‎باشد. 5) محل استقرار کوره القایی اين قسمت شامل اتاق محل استقرار بوته ، فونداسیون، چاله تخلیه اضطراری، محل استقرار تاسیسات الکتریکی کوره القایی، هیدرولیکی و خنک کن و محل استقرار تابلوهای مدار فرمان، تابلوی کنترل مدار آب و میز فرمان هیدرولیک می‎باشد. 6) تاسیسات تهویه کوره القایی تاسیسات دوده و غبارگیر، به‎خصوص در کوره القایی بزرگ را نیز می‎توان از تاسیسات مهم کوره محسوب كرد. هر کدام از شش قسمت فوق مسائل و برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص دارد که این برنامه بسته به نوع کوره (با هسته يا كانال‎دار و بدون هسته)، ظرفیت بوته، فرکانس کوره ( فركانس شبكه، پايين، متوسط و بالا)، سیستم خنک کن کوره، سیستم حرکت بوته و نوع جداره نسوز تفاوت‎هایی داشته اما در اصول همسانی زیاد وجود دارد. به‎طور کلی مسائل مربوط به کوره‎های القائی بدون هسته و کانال‎دار از جمله عوامل موثر در کار کوره، چگونگی کنترل خوردگی و سایش و ... با یکدیگر تفاوت‎هایی دارند لذا بهتر است دراین بررسی هر کدام به صورت جداگانه‎ای مورد مطالعه قرار گیرند..... منبع