معرفی انواع کوره ها در متالورژی

[reza.eng 1,843]

معرفی کوره القایی

کوره های ذوبالقایی در ظرفیتهای 5 - 10 - 20 - 50 - 100 - 200 - 300 - 500 کیلوگرم

اپراتوري بسيار ساده بعلت وجود بخش كنترل كامل الكترونيك

 

- عدم آلودگي واكسيداكسيون بار به علت عدم وجود گاز و شعله اكسيدكننده

 

- شروع به كار سريعو عدم نياز به پيش گرم يا ذوب اوليه

 

- سرعت بالاي انجام عمليات در مقايسهبا ساير كوره ها

 

- راندمان بسيار بالاترنسبت به كوره هاي سوختي

 

- قابليت تهيه آلياژهاي يكنواخت به علت چرخش داخل مذاب

 

- قابليت تهيه ونگهداري ذوب در ظرفيت هاي مختلف

 

- سادگي عمل تغذيه و تخليه

 

- امكانكنترل دقيق درجه حرارت

 

- قابليت ذوب قراضه

 

- اشغال فضاي كمتر نسبتبه ساير كوره ها

 

- عدم تاثير بر آلودگي محيط زيست

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 بوضوح روشن مي گردد.

در گذشته بيشتر از كوره هاي سوخت فسيلي براي ذوب فلزات استفاده مي شد . آلودگي محيط زيست، راندمان پايين، سروصداي زياد، عدم يكنواختي مذاب، عدم توانايي ذوب فلزات ديرگداز و مسائلي از اين قبيل، مشكلاتي بود كه اين كوره ها به همراه داشتند.

در چند دهة اخير توجه متخصصين و دست اندركاران كوره سازي بهاستفاده از انرژي الكتريكيدر اين زمينه جلب شد و نسل جديدي از كوره هاي الكتريكي بوجود آمد كه از اين ميان به دو مدل از كوره هاي ذوب مي توان اشاره نمود:

1-كوره­هايقوس الكتريك

 

2- كوره­هاي القايي

 

كوره هاي قوس الكتريك براي ذوب فولاد و به منظور فولادسازي مورد استفاده قرار مي­گيرد كه فعلاً بحث دربارة آن مورد نظر نيست. اما دربارة كوره هاي القايي و يا به عبارتي تكنولوژي گرمايش القايي، زمينة بحث بسيار گسترده و عميق است كه مختصري درباره آن صحبت مي­كنيم:

 

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 مي كردند. بدين شكل كه يك ژنراتور فركانس متوسط را با يك موتور سه فاز كوپل مي كردند و با اضافه كردن يكسري خازن در مدار رزونانس، جريان­هاي متغيري را در داخل كويل گرمكن بوجود مي آوردند. بر اين مبنا حرارت در قطعة قرارداده شده در كويل بوجود مي آمد.

 

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 ژنراتورها حركت مكانيكي وجود ندارد. به­اضافه اينكه كنترل قدرت ژنراتور بسيار دقيقتر و كاملتر ميسر است.

نكتة مهم ديگر اينست كهساخت كورة القايي يك كار تكنولوژي‌بر است.حداكثر 20 الي 30 درصد قيمت يك كوره, مواد به كار رفته در آن مي‌باشد و بقيه قيمت تكنولوژي آن است. به همين دليل است كه تكنولوژي آن را به ما نمي‌فروشند. البتهدولت ارزش اين تكنولوژي را درك نمي­كند و براي وام گرفتن، تنها ملك و زمين را به عنوان وثيقه قبول دارند و تكنولوژي را كه 50 ميليون دلار ارزش دارد به عنوان وثيقه قبول ندارند و براي آن ريالي ارزش قائل نيستند.

اهميت اين تكنولوژي در اين مطلب نهفته است كه زير بناي بسياري از تكنولوژيها و صنايع مي باشد و به عبارتي اكثر صنايع سنگين به نوعي به اين تكنولوژي وابسته اند. مطلب دوم اينكه اين تكنولوژي خود بسترساز بسياري از تكنولوژيهاي ديگر است كه به نوبة خود براي كشور مفيد خواهند بود. با توجه به نياز كشور به اين تكنولوژي به نظر مي رسد مي بايد نظر مسئولين مربوطه نسبت به اين صنعت بيشتر جلب گردد تا در آينده بتوانيم شاهد شكوفايي و رشد و ترقي روزافزون اين تكنولوژي در كشور باشيم.

 

 

 

 

 

مزاياي كوره هاي القايي نسبت به ساير كوره ها

-اپراتوري بسيار ساده بعلت وجود بخش كنترل كامل الكترونيك

-عدم آلودگي و اكسيداكسيون بار به علت عدم وجود گاز و شعله اكسيدكننده

-شروع به كار سريع و عدم نياز به پيش گرم يا ذوب اوليه

-سرعت بالاي انجام عمليات در مقايسه با ساير كوره ها

-راندمان بسيار بالاترنسبت به كوره هاي سوختي

-قابليت تهيه آلياژهاي يكنواخت به علت چرخش داخل مذاب

-قابليت تهيه و نگهداري ذوب در ظرفيت هاي مختلف

-سادگي عمل تغذيه و تخليه

-امكان كنترل دقيق درجه حرارت

- قابليت ذوب قراضه

- اشغال فضاي كمتر نسبت به ساير كوره ها

- عدم تاثير بر آلودگي محيط زيست

كوره هاي القايي

كوره هاي القايي در مقايسه با كوره هاي سوخت فسيلي داراي مزاياي فراواني از جمله دقت بيشتر ، تميزي و تلفات گرمايي كمتر و ... است . همچنين در كوره هايي كه در آنها از روشهاي ديگر ، غير القاء استفاده مي شود ، اندازه كوره بسيار بزرگ بوده و در زمان راه اندازي و خاموش كردن آنها طولاني است .

عبور جريان از يك سيم پيچ و استفاده از ميدان مغناطيسي براي ايجاد جريان در هسته سيم پيچ ، اساس كار كوره هاي القايي را تشكيل مي دهد . در اين كوره ها از حرارت ايجاد شده توسط تلفات فوكو و هيسترزيس براي ذوب فلزات يا هرگونه عمليات حرارتي استفاده مي شود .

نخستين كوره القايي كه مورد بهره برداري قرار گرفت از شبكه اصلي قدرت تغذيه ميشد و هيچگونه تبديل فركانسي صورت نمي گرفت . با توجه به اينكه افزايش فركانس تغذيه كوره موجب كاهش ابعاد آن و بالا رفتن توان (تلفات) مي شود ، براي رسيدن به اين هدف ، در ابتدا منابع تغذيه موتور ژنراتوري مورد استفاده واقع گرديد .

هر چند با اين منابع مي توان فركانس را تا حدودي بالا برد ، ولي محدوديت فركانس و عدم قابليت تغيير آن و در نهايت عدم تطبيق سيستم تغذيه با كوره ، دو عيب اساسي اين سيستمها به شمار ميرفت . با توجه به اين معايب ورود عناصر نيمه هادي به حيطه صنعت موجب گرديد منابع تغذيه استاتيك جايگزين منابع قبلي شوند .

در سال 1831 ميلادي مايكل فارادي (Faraday) با ارائه اين مطلب كه اگر از سيم پيچ اوليه اي جريان متغيري عبور كند ، در سيم پيچ ثانويه مجاورش نيز جريان القاء ميشود ، تئوري گرمايش القايي را بنا نهاد . علت اصلي اين پديده القاء ، تغييرات شار در مدار بسته ثانويه است كه از جريان متناوب اوليه ناشي ميشود . نزديك به يكصد سال اين اصل در موتورها، ژنراتورها ، ترانسفورماتور ها ، وسايل ارتباط راديويي و ... بكار گرفته مي شد و هر اثر گرمايي در مدارهاي مغناطيسي به عنوان يك عنصر نا مطلوب شناخته مي شد .

در راستاي مقابله با اثرات حرارتي در مدارهاي مغناطيسي و الكتريكي از سوي مهندسين گامهاي موثري برداشته شد . آنها توانستند با مورق نمودن هستهِ مغناطيسي موتورها و ترانسفورماتورها ، جريان فوكو(Eddy Current) را كه عامل تلفات حرارتي بود مينيمم نمايند .

به دنبال آزمايشات فارادي ، قوانين متعددي پيشنهاد شد . قوانين لنز (Lenz) و نيومن (Neuman) نشان دادند

كه جريان القاء‌ شده با شار القايي مخالفت كرده و به طور مستقيم با فركتنس متناسب مي باشد . فوكو

(Focault) در سال 1863 در مقاله اي تحت عنوان "القاء جريان در هسته" (The Induction Of Current in Cores) كه توسط هويسايد (Heviside) منتشر گرديد نظريه اي راجع به جريان فوكو ارائه داد و در رابطه با انتقال انرژي از يك كويل به يك هسته توپر بحث نمود . علاوه بر افراد فوق ، تامسون (Thomson) نيز در ارائه نظريه گرمايش از طريق القاء سهم بسزايي داشت .

در اواخر قرن نوزدهم استفاده از تلفات فوكو و هيسترزيس به عنوان منبع گرمايش القائي از طرف مهندسين مطرح شد . همچنين در اوايل قرن اخير در كشورهاي فرانسه ، سوئد و ايتاليا بر اساس استفاده از خازنهاي جبران كننده توان راكتيو پيشنهاداتي براي كوره هاي القايي بدون هسته ارائه شد . در اين پيشنهادات بيشتر ذوب فلزات در فركانسهاي مياني مورد نظر بود .

[reza.eng 1,843]

ادامه معرفی کوره القایی

 

دكتر نورث روپ (Northrup) ايده كوره با فركانس مياني را براي موارد صنعتي گسترش داد . در روزهاي نخستين ،

 

بر اثر نبود امكانات از جمله خازنهاي با ظرفيت كافي و قابل اطمينان ، توسعه و پيشرفت متوقف شد . بعدها در

 

سال 1927 كمپاني كوره هاي الكتريكي (Electrical Furnace CO. [EFCO.]) نخستين كوره الكتريكي با فركانس مياني را در شفيلد انگلستان و به منظور آهنگري و گرمادهي موضعي فلزات جهت اتصال به يكديگر ، نصب كرد .

بعد از اين ، تعداد و اندازه اين كوره ها رو به افزايش گذاشته است . لازم به ذكر است كه مزيتهاي ديگر كوره هاي القايي همچون دقت زياد براي گرم كردن تا عمق مورد نظر و حرارت دادن نواحي سطحي در طي پيشرفتهاي بعدي ( در سالهاي جنگ جهاني دوم ) بيشتر آشكار شد . در گرمايش القايي عدم نياز به منبع خارجي گرم كننده ، تلفات گرمايي كمتر شده و تميزي شرايط كار تامين ميگردد . در اين روش همچنين نيازي به تماس فيزيكي بار و كويل نبوده و علاوه بر اين چگالي توان بالا در مدت زمان گرمايش كم به آساني قابل دسترس مي باشد .

در ابتدا كوره هاي القايي مستقيماً از شبكه قدرت تغذيه مي شدند كه بنوبه خود گام موفقي در استفاده از توان الكتريكي جهت عمليات حرارتي بحساب ميآمد .

از آنجائيكه تلفات فوكو و هيسترزيس با فركانس نسبت مستقيم دارند و اينكه ابعاد كويل كوره با بالا رفتن فركانس كاهش مي يابد ، مهندسين به فكر تغذيه كوره در فركانسهاي بالاتر از فركانس شبكه قدرت افتادند . اولين قدم در اين راه استفاده از فركانسهاي دو برابر و سه برابر كه از هارمونيكهاي دوم و سوم بدست مي آمدند ، بود .

اين هارمونيكها بر خلاف طبيعت مخرب خود در اين نوع كاربرد سودمند تشخيص داده شدند . پائين بودن راندمان در استفاده از هارمونيكهاي فوق موجب گرديد طراحان روش ديگري را مورد استفاده قرار دهند در اين مرحله سيستم موتورـژنراتور توسعه يافت كه با استفاده از اين سيستم توانستند فركانس تغذيه را تا صدها هرتز افزايش دهند . در كوره هاي القايي افزايش فركانس باعث كاهش عمق نفوذ جريان القايي ميگردد لذا در عمليات حرارتي سطحي كه سختكاري سطح فلز ، مورد نظر مي باشد از كوره هاي القايي با فركانس بالا استفاده مي شود .

با ورود عناصر نيمه هادي مانند تريستورها ، ترانزيستورها و موسفت ها به حيطه صنعت محدوديت فركانس و عدم تغيير آن ، در تغذيه كوره ها مرتفع شد .

 

از لحاظ سيستم قدرت ميتوان سيستمهاي القايي را به چهار دسته اساسي تقسيم نمود :

الف ) سيستمهاي منبع (Supply Systems)در اين سيستمها كه فركانس كار آنها بين 50 تا 60 هرتز و 150 تا 540

 

هرتز مي باشد احتياجي به تبديل فركانس نيست و با توجه به فركانس كار ،‌ عمق نفوذ جريان زياد بوده و حدود 10

تا 100 ميليمتر مي باشد . همچنين مقدار توان لازم تا حدود چندين صد مگا وات نيز ميرسد .

ب ) سيستمهاي موتورـژنراتور (Motor-Generator Systems)

فركانس اين سيستمها از 500 هرتز تا 10 كيلو هرتز مي باشد . در اين سيستمها تبديل فركانس لازم بوده و اين عمل بوسيله ژنراتورهاي كوپل شده با موتورهاي القايي صورت مي پذيرد . همچنين در اين سيستمها توان به وسيله ماشينهاي 500 كيلو وات تامين ميگردد و براي بدست آوردن توانهاي بالاتر ،‌ از سري كردن ماشينها استفاده ميشود . عمق نفوذ در اين سيستمها به خاطر بالاتر بودن فركانس نسبت به سيستمها منبع ، كمتر بوده و در حدود 1 تا 10 ميليمتر است .

ج ) سيستمهاي مبدل نيمه هادي (Solid-State Converter Systems)

در اين سيستمها فركانس در محدوده HZ 500 تا KHZ‌100 بوده و تبديل فركانس به طرق گوناگوني صورت ميپذيرد . در اين سيستمها از سوئيچهاي نيمه هادي استفاده ميشود و توان مبدل بستگي به نوع كاربرد آن تا حدود MW2 ميتواند برسد .

د ) سيستمهاي فركانس راديويي (Radio-Frequency System) فركانس كار در اين سيستم در محدوده KHZ 100 تا

 

MHZ10 مي باشد . از اين سيستمها براي عمق نفوذ جريان بسيار سطحي، در حدود 1/0 تا 2 ميليمتر استفاده

 

مي گردد و در آن از روش گرمايي متمركز با سرعت توليد بالا استفاده ميگردد

كوره هاي ذوب القايي در فولادسازي چه هستند؟

 

 

امروزه ذوب القايي به صورت گسترده اي در توليد و ريخته گري فولادها و همچنين ذوب آلومينيوم، مس، روي و ساير انواع فلزات غيرآهني استفاده مي شود. از مزاياي ذوب القايي به عنوان مثال مي توان به راندمان بالاي مواد و محيط پاك اشاره كرد كه باعث تمايل توليدكنندگان محصولات فلزي به كوره هاي ذوب القايي شده است.

در كوره هاي ذوب القايي، جريان الكتريكي القا شده توسط ميدان مغناطيسي، ايجاد حرارت مي كند و اين حرارت باعث ذوب جسم (معمولافلزات) مي شود. فلز درون بوته اي قرار مي گيرد كه اطراف آن كلاف هاي مغناطيسي پيچيده شده است و توسط جريان آب خنك مي شوند. جريان موجود در كلاف هاي مغناطيسي، جريان هاي گردابي يا فوكو (Eddy Current) را در فلز القا مي كند كه باعث ايجاد حرارت و ذوب فلزمي شود.

مهم ترين انواع كوره هاي القايي، كوره القايي بي هسته (Coreless furnace) و كوره القايي كانالي (Channel Furnace ) هستند.

 

در كوره القايي بدون هسته فلز درون يك پوشش نسوز كه به وسيله كلاف احاطه شده است، نگهداري مي شود.

در اين حالت كوره ذوب القايي مشابه يك ترانسفورماتور بدين ترتيب كه فلز مانند يك كلاف ثانويه در ترانسفورماتور

عمل مي كند و با اعمال نيرو به كلاف اوليه احاطه كننده فلز، جريان هاي گردابي القا شده و توليد حرارت مي كند.

پس از ذوب فلز، هم زدن و همگن سازي به طور طبيعي و در اثر وجود نيروها و جريان هاي الكترومغناطيسي اتفاق

مي افتد. با انتخاب دقيق فركانس و نيرو مي توانند سرعت ذوب و همگن سازي را كنترل كرد.

 

كوره هاي القايي كانالي در گذشته عموما براي نگهداري فلز مذاب در يك دماي مشخص كاربرد داشته اند، اما

امروزه گاهي اوقات براي ذوب فلزات نيز به كار مي روند. اين كوره شامل يك القاگر (سلف) به عنوان منبع توليد

انرژي است كه از چندين رشته كلاف كه توسط آب خنك مي شوند، تشكيل شده است. اين كوره ها تلاطم

سطحي كمتري در بوته نگهداري فلز مذاب دارند، در نتيجه خروج گاز و مواد فرار با مشكل مواجه مي شود. لذا

جهت عمليات ذوب، كوره القايي بي هسته ترجيح داده مي شود و كوره كانالي بيشتر به منظور نگهداري فلز مذاب

در يك دماي مشخص مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

در حالي كه كوره هاي ذوب القايي كانالي داراي فركانس خطي هستند، كوره هاي بدون هسته مي توانند از هر

سه نوع فركانس خطي (60هرتز)، فركانس متوسط (1200-200هرتز) و فركانس بالا(بيش از 1200هرتز) باشند. با

توجه به اينكه شروع به كار كوره هاي فركانس خطي با شارژ ماده سرد بسيار آهسته است، استفاده از كوره هاي

فركانس متوسط و بالامورد توجه بيشتري قرار دارد.

 

استفاده از كوره هاي ذوب القايي در ظرفيت هاي پايين تر از 40تن مي تواند منجر به توليد مذاب با كيفيت مناسب

و ارزان شود. از مزاياي اين نوع كوره ها مي توان به اپراتوري و كاركرد آسان و همچنين افزايش راندمان ذوب فلز

اشاره كرد. امكان راه اندازي و شروع به كار فوري كوره باعث كاهش در زمان رسيدن به دماي كاركرد مي شود.

وجود همگن سازي به صورت طبيعي و توليد مذاب پاك و عدم نياز به سيستم هاي كنترل آلودگي با هزينه بالا

از مزاياي ديگر كوره هاي القايي محسوب مي شود. از ديگر نكات مثبت اين كوره ها مي توان به موارد زير اشاره كرد:

 

* عدم نياز به فضاي زياد و توانايي افزايش سرعت ذوب در كوره هاي كوچك

 

* مصرف كمتر مواد، به خصوص مواد نسوز و كاهش زمان تعويض پوشش هاي نسوز و عدم نياز به مصرف الكترود گرافيتي

 

* پايين بودن آلودگي صوتي به نسبت انواع ديگر كوره هاي ذوب به ميزان قابل توجه

* بهره وري بالاي انرژي

* هزينه پايين سرمايه گذاري و تجهيزات جانبي

از طرف ديگر مهمترين اشكال كوره هاي القايي دشواري در فرآيند فسفرزدايي و انجام عمليات متالوژيكي ثانويه است. در نتيجه وجود كوره هاي پاتيلي (Ladle Furnace) در كنار اين كوره ها جهت انجام فرآيند تصفيه و افزودن

عناصر آلياژي لازم است. از ديگر معايب اين كوره ها، ظرفيت پايين تر توليد به نسبت كوره هاي قوس الكتريك مي

باشد. همچنين در كوره هاي القايي بايد از قراضه با كمترين آلودگي و مواد اكسيدي استفاده نمود كه گاهي اين

مساله دشوار و باعث افزايش هزينه هاي اوليه مي گردد.

 

همچنين استفاده از آهن اسفنجي به عنوان شارژ كمكي براي تنظيم خواص شيميايي در اين كوره ها موجب بهبود عملكرد كوره هاي ذوب القايي شده است. با استفاده از آهن اسفنجي ميزان كربن مذاب براساس مشخصات خواسته شده قابل تنظيم بوده و باتوجه به اينكه در آهن اسفنجي عناصر و فلزات مضر وجود ندارد، فلز مذاب به دست آمده تميز و عاري از عناصر مضر خواهد بود.

 

قبل از ورود مواد فلزي به كوره آناليز شيميايي اين مواد جهت دستيابي به مشخصات نهايي محصول، به دقت كنترل مي شود. اگر ميزان كربن، گوگرد و فسفر در شارژ فلزي بالاباشد، مقدار بيشتري آهن اسفنجي به كوره شارژ مي شود، پس از اتمام 80درصد ذوب، نمونه اي از كوره گرفته مي شود و در صورتي كه مقدار كربن همچنان بالاباشد، مجددا نرمه آهن اسفنجي به كوره شارژ مي شود.

از طرفي بايد درنظر داشت به دليل اينكه آهن اسفنجي داراي تخلل مي باشد و همين عامل باعث مقاومت در عبور جريان مي شود، جهت جلوگيري از مصرف بالاي برق، حداكثر مي توان 60-50 درصد شارژ فلزي را به آهن اسفنجي اختصاص داد.

تحقيقات جديد و توسعه در تامين نيرو با فركانس هاي متغير، بهبود در پوشش هاي نسوز، طراحي القاگر با توان بالا، بازيافت حرارت كوره و استفاده از سيستم هاي كامپيوتري و اتوماسيون موجب بهبود راندمان كوره هاي ذوب القايي و تمايل به استفاده از آنها شده اند. علاوه بر اين، در سال هاي اخير با تكنولوژي كوره هاي القايي دوقلو كه داراي دوبوته هستند، امكان افزايش راندمان و سرعت توليد مذاب فراهم شده است.

فرآيند ذوب القايي روشي است كه به وسيله جريان هاي گردابي القا شده توسط ميدان الكترومغناطيسي متغير، در ماده هادي الكتريسيته (معمولافلزات) حرارت ايجاد نموده و فرآيند ذوب انجام مي شود. اساس كار اين روش مشابه ترانسفورماتور است.

[reza.eng 1,843]

ادامه معرفی کوره القایی3

 

قسمت هاي مختلف كوره القايي

 

 

به طور كلي قسمت هاي مختلف كوره هاي القايي عبارتند از :

الف : بوته

حاوي اسكلت فلزي كوره ، كويل ، جداره نسوز ، هسته ترانسفورمر، بوغها (yokos) پلات فرم ( سكو)

ب: تاسيسات الكتريكي

شامل دژنكتور، ***يونر، ترانسفورماتور، مبدل فركانس ، خازن ها ، چوك ها ، كليد هاي كولر ها، مكنده ها و تابلو هاي كنترل

ج:تاسيسات خنك كن:

تاسيسات الكتريكي كوره القايي مثل ترانسفورماتور، چوك ، خازن ها ، كليد هاي فشار قوي و تابلوي مدار فرمان در محدوده ي زماني خاصي مي توانند كار كنندو اگر از حد معيني گرمتر شوند باعث ايجاد مشكلاتي مي گردند ، لذا اين تاسيسات بايد خنك گردند ، خنك كردن تاسيسات الكتريكي مي تواند با فن اركانديشن يا كولر گازي صورت گيرد .

كويل و بدنه كوره در كوره هاي بوته اي و كويل ، پوسته ي اينداكتور ، پوسته خنك كن و گلوئي كوره در كوره هاي كانال دار نيز بايد خنك شوند اين قسمتها عموما با آب خنك مي گردند ( برخي از كوره هاي كوچك كانال دار بگونه اي طراحي مي شوند كه تمام قسمت هاي ذكر شده يا قسمتي از آن با هوا خنك مي شود) و تاسيسات مخصوصي شامل مبدل هاي حرارتي ، پمپ ، برج خنك كن و غيره را دارا مي باشد و معمولا مقصود از تاسيسات خنك كن همين قسمت مي باشد

د:تاسيسات حركت بوته :

براي كوره هاي بزرگ هيدروليكي و براي كوره هاي كوچك مكانيكي يا هيدروليكي است و شامل جك هاي هيدروليك، پمپ هيدروليك ، مخزن روغن ، شيرها ، ***** ها ، ديگر تاسيسات هيدروليك و ميز فرمان هيدروليك يا سيستم هاي چرخ دنده اي دستي يا چرخ دنده اي موتور دار

ه:محل استقرار كوره

شامل اتاق محل استقرار بوته (Furnace Pit) ، فونداسيون ، چاله تخليه اضطراري ، محل استقرار تاسيسات

الكتريكي ، هيدروليكي و خنك كن و محل استقرار تابلو هاي مدار فرمان ، تابلوي كنترل مدار آب و ميز فرمان

هيدروليك مي باشد .

و:تاسيسات تهويه

تاسيسات دوده و غبارگير ، بخصوص در كوره هاي بوته اي بزرگ را نيز مي توان از تاسيسات مهم به حساب آورد .

تاسيسات كوره هاي القايي

 

هر كدام از شش قسمت فوق مسائل و برنامه تعمير و نگهداري مخصوص دارد كه اين برنامه بسته به نوع كوره ( كانال دار ، بوته اي ) ظرفيت بوته ، فركانس كوره ( خطي،متوسط،بالا)، سيستم خنك كن كوره ، سيستم حركت بوته و نوع جداره ي نسوز تفاوت هايي داشته اما در اصول همساني زياد وجود دارد .

به طور كلي مسائل مربوط به كوره هاي القايي بوته اي و كانال دار از جمله عوامل موثر در كار كوره ، چگونگي كنترل خوردگي و سايش و ... با يكديگر تفاوت هايي دارند لذا بهتر است در اين بررسي هر كدام به صورت جداگانه مورد مطالعه قرار گيرند .

عوامل موثر دركار كوره هاي القايي

 

مهمترين عوامل موثر در بالا بودن راندمان كاري كوره عبارت است از : اجراي دقيق برنامه تعمير و نگهداري كوره ، شارژ مناسب ، اپراتوري صحيح ، وضعيت جداره نسوز .

 

اجراي دقيق برنامه تعمير و نگهداري كوره

كوره هاي القايي بسته به نوع آن ( كانال دار ، بدون هسته ) ، ظرفيت آن ، مقدار فركانس ، نوع سيستم خنك كن ، سيستم حركت بوته و نوع جداره نسوز برنامه

تعمير و نگهداري مخصوص به خود دارد و بايد به دقت اجرا شود ، اصول و خطوط كلي تعمير و نگهداري كوره القايي در قسمت هاي بعدي به آن خواهيم پرداخت

شارژمناسب

 

كوره هاي بدون هسته ذوب القايي با فركانس پايين تر از 250 هرتز تمام ذوب خود را تخليه نمي كنند تازمان شارژ بعدي كوتاه تر شود ، به علت وجود ذوب در اين كوره ها مواد شارژبايد عاري از روغن و رطوبت باشد در غير اين صورت خطر پاشش ذوب و قطعات شارژ جامد به بيرون از كوره وجود دارد ضمنا وجود روغن و ديگر مواد آلي باعث ايجاد دود در كارگاه مي شود سرد بودن سرباره نسبت به ذوب در كوره هاي القايي ضمن اينكه اين كوره ها را در امر احياي مداد اكسيدي ناتوان مي كنند باعث مي شود اين كوره ها نتوانند مقدار زياد مواد اكسيدي ، خاك و سرباره را تحمل كنند و وجود مقادير زياد مواد غير فلزي غير آلي باعث ايجاد پل بالاي ذوب بخصوص هنگام سرد بودن ذوب مي شود كه خود مي تواند مشكلاتي را در كار كوره ايجاد كند

ابعاد نامناسب شارژ نيز مي تواند هم مستقيما به جداره صدمه بزند و هم در ايجاد پل روي ذوب كمك نمايد.

اپراتوري صحيح

 

چرخش و تلاطم مذاب در كوره هاي القايي بدون هسته بخصوص با فركانس هاي پايين تر باعث مي شود تهيه ذوب با آناليز معين و همگن و درجه حرارت مشخص و يكنواخت ، ساده تر باشد .

با اين حال براي بالا رفتن راندمان و سلامت كوره اصولي در كار با كوره بايد رعايت كرد ، انتخاب شارژ مناسب ، دماي صحيح ذوب در مراحل مختلف فرآيند تهيه ذوب ، شارژ كوره به روش صحيح و مقادير معين ، توجه به تابلو هاي مدار فرمان و ابزار و وسايل هشدار دهنده و توجه به مسائل ايمني از جمله وظائفي است كه اپراتور كوره ( كوره دار) هنگام كار با كوره بايد رعايت كند ، اپراتوري كوره با توجه به نوع كوره ، ظرفيت آن ، نوع ذوب تهيه شده ، نوع شارژ جامد و پارامتر هاي ديگر تفاوت مي كند .

برنامه تعمير و نگهداري كوره ، انتخاب شارژ مناسب و اپراتوري صحصح از جمله دستور العمل هايي است كه معمولا فروشنده يا سازنده كوره همراه كوره ارسال مي كند و مي بايست جهت سلامت و بالا بودن راندمان كوره به آن ها عمل كرد .

وضعيت جداره نسوز :

 

جداره كوره هاي القايي مي تواند در اثر سايش مكانيكي به وسيله ذوب و شارژ جامد ، خوردگي شيميايي به وسيله سرباره ، ذوب و آتمسفر كوره شوكهاي مكانيكي و حرارتي كندگي و انهدام در اثر برخورد وتصادم با شارژ جامد ، شيوه شارژ نامناسب وغير متناسب بودن ابعاد و كيفيت شارژ ، درجه حرارت بيش از اندازه بالاي ذوب آسيب ديده يا نازك گردد (نصب و پخت نا صحيح جداره و هرگونه انفجار به هر دليلي داخل كوره نيز مي تواند باعث انهدام يا آسيب به جداره نسوز شود . ) ويا در اثر رسوب مواد غير فلزي ، غير آلي بر جداره ضخيم گردد كه در هر دو مورد براي كوره مضر مي باشد مورد اول ( نازك شدن جداره ) گر چه در مرحله اول باعث بالا رفتن توان گرمايي كوره مي شود ولي در مجموع عمر جداره پايين آورده و گاهي باعث توقف اضافي مي گردد . مورد دوم ( ضخيم شدن جداره ) باعث پايين آمدن راندمان كوره شده و گاهي در شارژ كردن نيز اخلال ايجاد مي كند ، براي شناخت علل ضخيم شدن جداره و نازك شدن جداره بر اثر فعلا و انفعالات شيميايي بايد ترمومتالورژي ذوب ، سرباره ، آتمسفر كوره و آستر نسوز را شناخت . به عنوان مثال وجود اكسيد هاي قليايي در ذوب الومينيم در كروه هاي با جداره آلومينيايي باعث اكسيد شدن آلومينيم مذاب و تشكيل آلومينا و رسوب آن بر جداره و نتيجه ضخيم شدن جداره مي گردد در صورتي كه وجود اكسيد هاي قليايي در كوره هاي با جداره سليسي باعث خوردگي شديد آستر نسوز مي گردد .

 

[reza.eng 1,843]

ادامه معرفی کوره القایی4

 

 

كنترل خوردگي و سايش

 

جداره كوره هاي بوته اي بسته به شرايط كاري ، نوع ذوب ، نوع جداره از نظر شيميايي و فيزيكي ، نحوه نصب ، رطوبت گيري و پخت آستر ، نوع و كيفيت شارژ جامد و نحوه شارژ مي تواند هنگام كار ضخيم گردد يا اينكه در اثر سايش ، فرسايش ، خوردگي شيميايي نازك گردد ، نازك شدن به مفهوم نزديك شدن جداره و نزديك شدن ذوب به كويل فوران مغناطيسي جذب شده توسط كويل افزايش پيدا كرده نتيجتا آمپري كه توسط كويل در يك ولتاژ معين كشيده مي شود با يك حجم ذوب معين ( درجه حرارت ذوب تاثير جزئي بر آمپر كشيده شده دارد ، به هر حال دقيق تر است كه درجه حرارت هم تقريبا جهت مقايسه يكسان باشد در كوره هايي كه فركانس متغيير است مقايسه بايد در يك فركانش مشخص صورت گيرد )در حالت جداره ي نو با حالت جداره خورده شده مقايسه گردد افزايش آمپر مشاهده خواهد شد . با اضافه شدن مقدار آمپر كشيده شده كه بيانگر جدب بيشتر فوران مغناطيسي توسط ذوب است خاصيت سلفي ( Inductive) مدار بيشتر مي شود و در نتيجه ضريب توان cosα از يك به سمت خاصيت

 

سلفي منحرفف مي شود براي يك كردن ضريب توان نياز به مقدار خازن بيشتري در مدار مي باشد . بنابراين

 

بهترين راه كنترل خوردگي جداره زماني كه ذوب داخل كوره مي باشد ، مشاهده مقدار جريان الكتريكي كشديه

 

شده توسط كويل ، ضريب توان و مقدار خازن هاي داخل مدار و مقايسه آن ها با حالت جداره نو مي باشد . عكس

 

مطالب فوق در هنگامي است كه جداره ضخيم گردد . بدين معنا كه با ضخيم شدن جداره ذوب از كويل دور شده و

 

در نتيجه حجم فوران مغناطيسي جذب شده توسط ذوب كاهش مي يابد و بالتبع جريان كشيده شده توسط كويل

 

كم مي شود و در نتيجه مدار خازني capacitive مي شود و ضريب توان از يك به سمت خازنيي منحرف مي گردد و

 

براي يك كردن cosα نياز است مقداري خازن از مدار خارج شود . بنابراين با كنترل مداوم آمپر كشيده شده توسط

 

كويل ضريب توان cos α و مقدار خازن در مدار براي تصحيح ضريب توان و مقايسه آن با حالت جداره نو مي توان

 

دريافت كه جدراه نازك شده است و يا ضخيم . مقادير الكتريكي فوق را مي توان در رابطه زير خلاصه كرد:

R مقاومت حمام مذاب ( اهم )

V ولتاژ كوره ( ولت )

P توان كوره ( وات )

مقاومت حمامي زماني كه از مذاب پر است و درجه حرارت ذوب نزديك به درجه حرارت استفاده مي باشد و ولتاژ كوره در يكي از ولتاژ هاي بالا قرار دارد اندازه گيري مي شود ، اين اندازه گيري به طور مدارم از زماني كه كوره نو كوبي شده است انجام مي شود . كاهش مقاومت حمام به معناي نازك شدن جداره و نزديك شدن ذوب به كويل است و افزايش مقاومت حمام به مفهوم ضخيم شدن جداره و دور شدن ذوب از كويل مي باشد . معمولا اگر مقاومت حام 20 درصد كاهش يافت به مفهوم اين است كه جدازه نسوز نياز به تعمير دارد .

اين نكته را بايد ياد آور ساخت كه با نازك يا ضخيم شدن جداره بالانس فاز كوره هم غي متعادل شده و در نتيجه مقدار خازن در مدار براي متعادل كردن فاز ها نيز تغيير مي كند منتها جهت كنترل خوردگي يا ضخيم شدن جداره نياز چنداني به كنترل بالانس فاز نمي باشد . از طرفي با خورده شدن جداره يا ضخيم شدن آن مقدار حرارت منتقل شده به كويل تغيير يافته و در نتيجه گرماي آب عبوري از داخل كويل تفاوت مي كند و اختلاف دماي آب ورودي با آب خروجي تغيير مي كند . با نزديك شدن ذوب به كويل ، اختلاف دماي ورودي و خروجي افزايش و با دور شدن آب عوامل مهم ديگري نيز موثر هستند اين پارامتر به تنهايي نمي تواند معيار سنجش قرار گيرد و در جوار پارامتر هاي الكتريكي فوق الاشاره مي توان از آن بهره گرفت . در برخي از كارخانجات اين مفهوم اشتباه به وجود آمده است كه نزديك شدن ذوب به كويل را اهم متر كوره نشان مي دهد ، در صورتي كه اهمتر مقاومت الكتريكي جداره را تعيين مي نمايد و جداره سالم حتي با ضخامتي معادل كمتر از ضخامت اصلي داراي مقاومت الكتريكي به اندازه كافي بالائي است كه اهم متر نتواند تشخيص بدهد اگر جداره خيس باشد يا در اثر نفوذ ذوب به جداره ، اتصال كوتاه به وجود آمده باشد اهم متروضعيت را نشان مي دهد زماني كه اهم متر اعلام خطر مي نمايد ( در بعضي كوره ها اهم متر مقاومت الكتريكي تمام قسمت هاي تاسيسات الكتريكي كوره و بوته را همزمان كنترل مي كند در اين حالت بايد اول مشخص گردد كه اتصال كوتاه در بوته است يا تاسيسات الكتريكي و بعد تصميمات لازم اتخاذ گردد . ) چه از خيس شدن جداره و چه از اتصال كوتاه باشد بايد بلافاصله كوره تخليه گردد و در جهت رفع عيب تلاش شود . ياد آوري اين نكته ضروري است كه در زمان پخت جداره مقاومت الكتريكي جداره به خاطر وجود مختصري رطوبت در جداره پايين است كه اين مورد غير از موارد ياد شده در فوق مي باشد بنابراين مشخص است كه اهم متر خوردگي جداره را نشان نخواهد داد و هنگامي كه اهم متر مشخص مي كند مقاومت الكتريكي جداره پايين آمده است به مفهوم اعلان خطر است و بايد ذوب كوره بلافاصله تخليه گردد . پس مقاومت الكتريكي جداره جهت كنترل سلامت جداره بايد مرتب و مداوم بازرسي گردد ولي جهت كنترل نازك يا ضخيم شدن جداره در هنگام پر بودن كوره از ذوب بايد از ضريب توان cos α مدار ، آمپر كشيده شده توسط كويل و مقدار خازن تصحيح cosα بهره جست ، مشخص است در صورتي كه خوردگي جداره موضعي باشد يا در ناحيه اي خوردگي و در ناحيه اي ديگر افزايش ضخامت جداره به وجود آمده باشد نمي توان از طريق فوق الذكر كنترل دقيقي بر وضعيت جداره داشت ، چرا كه خوردگي موضعي كوچك گر جه مي تواند خطر آفرين باشد اما تاثير چنداني بر آمپر كشيده شده توسط كويل ندارد و در صورتي كه خوردگي در يك ناحيه با ضخيم شدن در ناحيه ديگر توام باشد به علت خنثي كردن اثر يكديگر باعث گمراهي كنترل كننده خواهد شد . بنابراين بايد جهت كنترل دقيق تر وضعيت جداره از روش هاي ديگر ي هم استفاده كرد در كوره هاي با فركانس بالاتر از 250 هرتز چون ذوب كوره پس از آماده شده كاملا تخليه مي گردد مي توان از مشاهده ي مستقيم نيز استفاده كرد و خوردگي هاي موضعي را تشخيص داد در كوره هاي با فركانس خط و فركانس سه برابر 150 يا 180 هرتز چون ذوب كوره كاملا تخليه نمي گردد ، مشاهده تمام كوره امكان ندارد اما قسمتهاي فوقاني را مي توان مشاهده كرد تا اينجا بايد خاطر نشان ساخت كه كنترل مطمئن و كاملتر بايد در فواصلي كه كوره تخليه مي گردد و جداره سرد مي شود مثل تعطيلات پايان هفته ، ابعاد بوته با دقت اندازه گيري گردد و از مقايسه آن با حالت نو ضخامت جداره به دست آيد ، بهترين راه اندازه گيري ضخامت جداره از طريق اندازه گيري شعاع بوته در نواحي مختلف مي باشد كه با مقايسه با شعاع بوته در حالت نو مي توان ضخامت جداره را در آن ناحيه به دست آورد و راجع به تعمير بوته تصميم گرتف ، برخي از تعمير كاران كوره قطر بوته را اندازه مي گيرند كه در مقايسه با اندازه گيري شعاع داراي دقت كمتري است ، به عنوان مثال اگر حد خوردگي چهار سانتي متر باشد و قطر اندازه گيري شده شش سانتي متر افزايش نسبت به حالت نو نشان دهد نمي توان دريافت كه اين 6 سانتي متر خوردگي به طور مساوي به دو طرف كوره تعلق داشته باشد يعني از هر طرف جداره سه سانتي متر خورده باشد چون اين احتمال وجود دارد كه مثلا از يك طرف پنج سانتي متر ( يك سانتي متر بيش از حد مجاز ) و از طرف ديگر يك سانتي متر ( سه سانتي متر كمتر از حد مجاز ) خورده شده باشد . بنابراين وقتي فرصت اندازه گيري به وجود مي آيد بهتر است شعاع بوته اندازه گيري شود تا اندازه بوته در هر ناحيه به دقت مشخص گردد . همراه با اندازه گيري شعاع يا قطر بوته در ارتفاع هاي مختلف بوته بايد ارتفاع بوته را نيز اندازه گرفت تا اگر از حد مجاز فراتر رفته باشد معلوم گردد براي اندازه گيري شعاع بوته يك شاقول در محل محور بوته آويزان مي گردد و فاصله ي آن با جداره در نواحي مختلف اندازه گرفته مي شود و در جداول مخصوص يادداشت مي گردد .

قسمت بالاي كوره بخاطر برخورد شارژ جامد دائم در معرض صدمه قرار دارد اين قسمت نيز از طريق اندازه گيري و مشاهده مستقيم مرتبا كنترل مي گردد .

کوره هاي القايي در مقايسه با کوره هاي سوخت فسيلي داراي مزاياي فراواني از جمله دقت بيشتر ، تميزي و تلفات گرمايي کمتر و ... است . همچنين در کوره هايي که در آنها از روشهاي ديگر ، غير القاء استفاده مي شود ، اندازه کوره بسيار بزرگ بوده و در زمان راه اندازي و خاموش کردن آنها طولاني است . عبور جريان از يک سيم پيچ و استفاده از ميدان مغناطيسي براي ايجاد جريان در هسته سيم پيچ ، اساس کار کوره هاي القايي را تشکيل مي دهد . در اين کوره ها از حرارت ايجاد شده توسط تلفات فوکو و هيسترزيس براي ذوب فلزات يا هرگونه عمليات حرارتي استفاده مي شود

 

 

کوره هاي القايي در مقايسه با کوره هاي سوخت فسيلي داراي مزاياي فراواني از جمله دقت بيشتر ، تميزي و تلفات گرمايي کمتر و ... است . همچنين در کوره هايي که در آنها از روشهاي ديگر ، غير القاء استفاده مي شود ، اندازه کوره بسيار بزرگ بوده و در زمان راه اندازي و خاموش کردن آنها طولاني است . عبور جريان از يک سيم پيچ و استفاده از ميدان مغناطيسي براي ايجاد جريان در هسته سيم پيچ ، اساس کار کوره هاي القايي را تشکيل مي دهد . در اين کوره ها از حرارت ايجاد شده توسط تلفات فوکو و هيسترزيس براي ذوب فلزات يا هرگونه عمليات حرارتي استفاده مي شود .

 

نخستين کوره القايي که مورد بهره برداري قرار گرفت از شبکه اصلي قدرت تغذيه ميشد و هيچگونه تبديل فرکانسي صورت نمي گرفت . با توجه به اينکه افزايش فرکانس تغذيه کوره موجب کاهش ابعاد آن و بالا رفتن توان (تلفات) مي شود ، براي رسيدن به اين هدف ، در ابتدا منابع تغذيه موتور ژنراتوري مورد استفاده واقع گرديد . هر چند با اين منابع مي توان فرکانس را تا حدودي بالا برد ، ولي محدوديت فرکانس و عدم قابليت تغيير آن و در نهايت عدم تطبيق سيستم تغذيه با کوره ، دو عيب اساسي اين سيستمها به شمار ميرفت . با توجه به اين معايب ورود عناصر نيمه هادي به حيطه صنعت موجب گرديد منابع تغذيه استاتيک جايگزين منابع قبلي شوند .

 

در سال 1831 ميلادي مايکل فارادي (Faraday) با ارائه اين مطلب که اگر از سيم پيچ اوليه اي جريان متغيري عبور کند ، در سيم پيچ ثانويه مجاورش نيز جريان القاء ميشود ، تئوري گرمايش القايي را بنا نهاد . علت اصلي اين پديده القاء ، تغييرات شار در مدار بسته ثانويه است که از جريان متناوب اوليه ناشي ميشود . نزديک به يکصد سال اين اصل در موتورها، ژنراتورها ، ترانسفورماتور ها ، وسايل ارتباط راديويي و ... بکار گرفته مي شد و هر اثر گرمايي در مدارهاي مغناطيسي به عنوان يک عنصر نا مطلوب شناخته مي شد . در راستاي مقابله با اثرات حرارتي در مدارهاي مغناطيسي و الکتريکي از سوي مهندسين گامهاي موثري برداشته شد . آنها توانستند با مورق نمودن هستهِ مغناطيسي موتورها و ترانسفورماتورها ، جريان فوکو(Eddy Current) را که عامل تلفات حرارتي بود مينيمم نمايند .

 

به دنبال آزمايشات فارادي ، قوانين متعددي پيشنهاد شد . قوانين لنز (Lenz) و نيومن (Neuman) نشان دادند که جريان القاء‌ شده با شار القايي مخالفت کرده و به طور مستقيم با فرکتنس متناسب مي باشد . فوکو (Focault) در سال 1863 در مقاله اي تحت عنوان "القاء جريان در هسته" (The Induction Of Current in Cores) که توسط هويسايد (Heviside) منتشر گرديد نظريه اي راجع به جريان فوکو ارائه داد و در رابطه با انتقال انرژي از يک کويل به يک هسته توپر بحث نمود . علاوه بر افراد فوق ، تامسون (Thomson) نيز در ارائه نظريه گرمايش از طريق القاء سهم بسزايي داشت .

 

در اواخر قرن نوزدهم استفاده از تلفات فوکو و هيسترزيس به عنوان منبع گرمايش القائي از طرف مهندسين مطرح شد . همچنين در اوايل قرن اخير در کشورهاي فرانسه ، سوئد و ايتاليا بر اساس استفاده از خازنهاي جبران کننده توان راکتيو پيشنهاداتي براي کوره هاي القايي بدون هسته ارائه شد . در اين پيشنهادات بيشتر ذوب فلزات در فرکانسهاي مياني مورد نظر بود .

 

دکتر نورث روپ (Northrup) ايده کوره با فرکانس مياني را براي موارد صنعتي گسترش داد . در روزهاي نخستين ، بر اثر نبود امکانات از جمله خازنهاي با ظرفيت کافي و قابل اطمينان ، توسعه و پيشرفت متوقف شد . بعدها در سال 1927 کمپاني کوره هاي الکتريکي (Electrical Furnace CO. [EFCO.]) نخستين کوره الکتريکي با فرکانس مياني را در شفيلد انگلستان و به منظور آهنگري و گرمادهي موضعي فلزات جهت اتصال به يکديگر ، نصب کرد . بعد از اين ، تعداد و اندازه اين کوره ها رو به افزايش گذاشته است . لازم به ذکر است که مزيتهاي ديگر کوره هاي القايي همچون دقت زياد براي گرم کردن تا عمق مورد نظر و حرارت دادن نواحي سطحي در طي پيشرفتهاي بعدي ( در سالهاي جنگ جهاني دوم ) بيشتر آشکار شد . در گرمايش القايي عدم نياز به منبع خارجي گرم کننده ، تلفات گرمايي کمتر شده و تميزي شرايط کار تامين ميگردد . در اين روش همچنين نيازي به تماس فيزيکي بار و کويل نبوده و علاوه بر اين چگالي توان بالا در مدت زمان گرمايش کم به آساني قابل دسترس مي باشد .

 

در ابتدا کوره هاي القايي مستقيماً از شبکه قدرت تغذيه مي شدند که بنوبه خود گام موفقي در استفاده از توان الکتريکي جهت عمليات حرارتي بحساب ميآمد .

 

از آنجائيکه تلفات فوکو و هيسترزيس با فرکانس نسبت مستقيم دارند و اينکه ابعاد کويل کوره با بالا رفتن فرکانس کاهش مي يابد ، مهندسين به فکر تغذيه کوره در فرکانسهاي بالاتر از فرکانس شبکه قدرت افتادند . اولين قدم در اين راه استفاده از فرکانسهاي دو برابر و سه برابر که از هارمونيکهاي دوم و سوم بدست مي آمدند ، بود .

 

اين هارمونيکها بر خلاف طبيعت مخرب خود در اين نوع کاربرد سودمند تشخيص داده شدند . پائين بودن راندمان در استفاده از هارمونيکهاي فوق موجب گرديد طراحان روش ديگري را مورد استفاده قرار دهند در اين مرحله سيستم موتورـژنراتور توسعه يافت که با استفاده از اين سيستم توانستند فرکانس تغذيه را تا صدها هرتز افزايش دهند . در کوره هاي القايي افزايش فرکانس باعث کاهش عمق نفوذ جريان القايي ميگردد لذا در عمليات حرارتي سطحي که سختکاري سطح فلز ، مورد نظر مي باشد از کوره هاي القايي با فرکانس بالا استفاده مي شود . با ورود عناصر نيمه هادي مانند تريستورها ، ترانزيستورها و موسفت ها به حيطه صنعت محدوديت فرکانس و عدم تغيير آن ، در تغذيه کوره ها مرتفع شد .

 

 

از لحاظ سيستم قدرت ميتوان سيستمهاي القايي را به چهار دسته اساسي تقسيم نمود :

 

الف ) سيستمهاي منبع (Supply Systems)

در اين سيستمها که فرکانس کار آنها بين 50 تا 60 هرتز و 150 تا 540 هرتز مي باشد احتياجي به تبديل فرکانس نيست و با توجه به فرکانس کار ،‌ عمق نفوذ جريان زياد بوده و حدود 10 تا 100 ميليمتر مي باشد . همچنين مقدار توان لازم تا حدود چندين صد مگا وات نيز ميرسد .

 

ب ) سيستمهاي موتورـژنراتور (Motor-Generator Systems)

فرکانس اين سيستمها از 500 هرتز تا 10 کيلو هرتز مي باشد . در اين سيستمها تبديل فرکانس لازم بوده و اين عمل بوسيله ژنراتورهاي کوپل شده با موتورهاي القايي صورت مي پذيرد . همچنين در اين سيستمها توان به وسيله ماشينهاي 500 کيلو وات تامين ميگردد و براي بدست آوردن توانهاي بالاتر ،‌ از سري کردن ماشينها استفاده ميشود . عمق نفوذ در اين سيستمها به خاطر بالاتر بودن فرکانس نسبت به سيستمها منبع ، کمتر بوده و در حدود 1 تا 10 ميليمتر است .

 

ج ) سيستمهاي مبدل نيمه هادي (Solid-State Converter Systems)

در اين سيستمها فرکانس در محدوده HZ 500 تا KHZ‌ 100 بوده و تبديل فرکانس به طرق گوناگوني صورت ميپذيرد . در اين سيستمها از سوئيچهاي نيمه هادي استفاده ميشود و توان مبدل بستگي به نوع کاربرد آن تا حدود MW 2 ميتواند برسد .

 

د ) سيستمهاي فرکانس راديويي (Radio-Frequency System)

فرکانس کار در اين سيستم در محدوده KHZ 100 تا MHZ 10 مي باشد . از اين سيستمها براي عمق نفوذ جريان بسيار سطحي، در حدود 1/0 تا 2 ميليمتر استفاده مي گردد و در آن از روش گرمايي متمرکز با سرعت توليد بالا استفاده ميگردد

[reza.eng 1,843]

تصویر از کوره القایی

 

 

 

 

[reza.eng 1,843]

کوره هوفمن:

کورهٔ هوفمن یا کورهٔ هوفمان (Hoffmann kiln) یکی از کوره‌های مورد استفاده در شاخه‌های مختلف صنایع سرامیک است. این کوره در سال ۱۸۵۶ توسط فردی به همین نام ابداع شد و در حال حاضر در صنایع آجر، سفال و مواد دیرگداز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره در گروه کوره‌های پیوسته یا مداوم قرار دارد. در این کوره، محصولات ثابت و آتش متحرک است.

 

◄ چگونگی پخت محصولات در کورهٔ هوفمن:

کورهٔ هوفمن، تونل طویلی است که به شکل حلقه یا بیضی ساخته می‌شود و با استفاده از دیواره‌ها یا تیغه‌هایی به اتاقک‌هایی تقسیم می‌شود. اتاقک‌های کورهٔ هوفمن از کانال دریچه‌ها یا درهایی که در تیغه‌های جداکنندهٔ اتاق‌ها تعبیه شده‌است، با یکدیگر در ارتباط هستند. هر یک از اتاق‌ها نیز یک درب خروجی به بیرون دارند که برای بارگیری و تخلیهٔ کوره مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این درها خمیره یا قمیره می‌گویند. اندازهٔ کورهٔ هوفمن با استفاده از این درها بیان می‌شود؛ مثلا یک کورهٔ ۳۲ قمیره‌ای، کوره‌ای است با ۳۲ درب که هر درب به یک اتاقک برای چیدن آجرها (یا سایر محصولات) مرتبط است. [محل استقرار سوخت‌پاش‌ها نیز در سقف قرار دارد.

در کورهٔ هوفمن، محصولات قبل از آنکه مستقیما توسط آتش پخته شوند، با حرارت سایر اتاقک‌ها گرم می‌شوند که اصطلاحا پیش‌گرمایش نامیده می‌شود. این حرارت همراه با گاز خروجی اتاقک پخت و از طریق دریچه‌هایی که قبلا تعبیه شده‌است حرکت می‌کند و به اتاق‌های مجاور وارد می‌شود و محصولات موجود در آن‌ها را پیش‌گرم می‌کند. زمانی که در یک اتاق، عملیات پخت در جریان است، در اتاقک مقابل (دورترین اتاق)، عملیات تخلیه و بارگیری در جریان است. این کار با استفاده از دری که اتاقک به بیرون کوره دارد انجام می‌شود. ضمن بار گیری، هوای خنک نیز وارد کوره می‌شود که به وسیلهٔ آتش موجود در اتاقک پخت و از طریق دریچه‌های تعبیه شده بین اتاق‌ها مکیده می‌شود. بنابراین هوا از اتاق‌هایی که عملیات پخت قبلا در آنها صورت گرفته‌است حرکت می‌کند و باعث خنک شدن محصولات پخته‌شده می‌شود. به این ترتیب در حلقهٔ کورهٔ هوفمن دو جریان هوا وجود دارد؛

 

هوایی که در نیم‌دایرهٔ اول، از اتاق پخت به سمت بیرون جریان دارد و اتاق‌های بعدی را پیش‌گرم می‌کند.

هوایی که در نیم‌دایرهٔ مقابل، از بیرون به سمت اتاقک پخت جریان دارد و اتاق‌های قبلی را خنک می‌کند.

با اتمام عملیات پخت در اتاق پخت، در اتاق روبرویی حلقهٔ هوفمن نیز عملیات بارگیری تمام می‌شود و درب آن به بیرون بسته می‌شود. در این مرحله، مشعل‌ها از سقف اتاق پخت به سقف اتاق بعدی منتقل می‌شوند و درب اتاق روبرویی این اتاق (اتاق پخت جدید) برای تخلیه و بارگیری گشوده خواهد شد.

 

◄ انواع کورهٔ هوفمان:

کوره‌های هوفمان در چند مدل مختلف ساخته می‌شود:

 

کورهٔ حلقوی

کورهٔ زیگ‌زاگ (zig-zag)

کورهٔ بوکس (Bocks)

کورهٔ هاریزن (Harrizon)

اما معمولا به کورهٔ حلقوی، کورهٔ هوفمن اطلاق می‌شود.

 

 

[reza.eng 1,843]

کوره کوپل

 

ذوب کوره کوپل برای تهیه انواع چدن معمولی و چدن چکش خوار مناسب می باشد. اصولا دو نوع کوره کوپل وجود دارد: کوره کوپل سرد دم و کوره کوپل گرم دم. کوره کوپل سرد دم با حرارت هوای محیط و کوره کوپل گرم دم با هوای پیش گرم شده کار می‌کند. گرمای هوای پیش گرم شده به طور کلی به 400 تا 600 درجه سانتی‌گراد می رسد. درباره اندازه کوره کوپل در رابطه با راندمان کوره می توان به 6920 Din رجوع نمود.

 

کوره کوپل هوای سرد ( سرد دم)

ساختمان

کوره کوپل از یک جدار استوانه‌ای فلزی تشکیل شده است که قسمت درونی آن از مواد دیرگدازی که معمولا دارای خاصیت اسیدی یا بازی است، پوشیده شده است. 1 تا 2 سانتی‌متر پایین تر از دریچه ورود بار a جدار زرهی b قرار دارد که به خاطر خنثی کردن ضربات بار کوره کوپل ساخته می‌شود.

 

دمنده‌های c هوار را از دستگاه دم، لوله‌های هوا و چعبه‌ دم d به داخل کوره هدایت می کنند و در مجموع به کمک مقدار هوا، سرعت هوا را تعیین می‌نماید. این دمنده‌ها غالبا از چدن و به شکل چهارگوش یا گرد ساخته می شوند. مقدار و اندازه آنها بر حسب بزرگی کوره کوپل تعیین می شود.

 

 

• دریچه ورودی بار
  
• جدار زرهی
  
• لوله‌های دمنده
  
• جعبه دم
  
• تنوره کوره
  
• کف بوته
  
• مجرای تخلیه
  
• پیش گرمگاه
  
• گدازگاه
  
• آتشگاه
  
• بوته
  

تعداد لوله‌های دمنده معمولا 4 تا6 عدد است که در یک ردیف هوا را از جعبه دم به داخل کوره کوپل انتقال می‌دهند.

در بیشتتر کوره‌های کوپل دو ردیف لوله دمنده کار می‌گذارند، به طوری که تعداد آنها را بر جسب بزرگی کوره زیاد می‌کنند. در حالت عادی، لوله‌های دمنده را طوری کار می گذارند که تناسب سطح مقطع آنها به سطح مقطع کوره کوپل به نسبت 1 به 4 تا 1 به 6 برسد. دمنده‌ها در حالت عادی در ارتفاعی معادل قطر داخلی کوره کوپل از کف کوره به بالا قرار می‌گیرند و اغلب آنها شیب ملایمی به طرف پایین کوره دارند.

 

کوره کوپل فاولر دارای این ویژگی است که هدایت هوا در آن به وسیله شکافی صورت می‌گیرد که حلقه‌وار در داخل کوره کوپل نصب گشته و فقط توسط دنده‌هایی مسدود شده است. در بالای کوره کوپل دودکشی وجود دارد که در بیشتر انواع آن یک جرقه‌گیر نصب شده است تا از خروج ذرات گداخته بار به خارج از کوره کوپل و در نتیجه امکان آتش سوزی جلوگیری شود. یکی از کوره‌هایی که در اینجا قابل ذکر است کوره ADS است که در بلژیک ساخته می شود و دارای پوششی بازی است. ارجحیت کوره ADS در این است که کوره ADSدارای جدار داخلی نازکی است که با هر فرایند گداز جداره توسط لایه‌ای از سرباره قلیائی جایگزین می‌گردد، به طوری که کوره ADS عملا بدون آستر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

احتراق

هوایی که از لوله‌های دمنده به داخل کوره می رسد، خیلی زود داغ می‌شود و پس از سوزاندن کک، آنرا به گاز کربنیک، (CO2) تبدیل می‌نماید.این عمل در سوختگاه انجام می‌شود.

 

اکسیژن هوا در ارتفاعی معادل با پنج برابر قطر متوسط قطعات کک ( قطر متوسط کک بستگی دارد به مقدار هوای ورودی) می سوزد، در این مرحله مقدار گاز کربنیک به حد ماگزیمم خود می‌رسد.

 

واکنش Co 2 + C 2Co که قبلا به کندی صورت می‌گرفت، در قسمت بالای سوختگاه تبدیل به یک واکنش تعیین کننده برای واکنش‌های بعدی می شود. بر خلاف واکنش‌های احتراق که گرمازا هستند واکنش (بودوار) گرماگیر است. آن قسمت از کوره کوپل که این واکنش در آن انجام می یابد منطقه احیاء نامیده می شود. واکنش‌های گرمازاو گرماگیر در قسمت‌های مختلف کوره کوپل باعث تغییر درجه حرارت می‌شوند.

 

منحنی حرارت بعد از مقدار ماکزیمم به علت وجود بودوار که گرماگیر است و سیر نزولی پیدا می کند.

 

سیر آهن در کوره کوپل

آهن در قسمت فوقانی تنوره در اثر تماس با گازهای متصاعد شده داغ می‌شود. هر چه نسبت سطح خارجی به حجم بیشتر باشد، به همان نسبت هم انتقال گرما از گازها بهتر صورت می ‌گیرد. بعد از آنکه آهن به تدریج به طرف پایین کوره کوپل سرازیر شد، در قسمت احیا یعنی در ابتدای گدازگاه ذوب می‌شود. (گدازگاه). قطرات مذاب از کک‌های داغ گذاشته، از قسمت زیرین محل احیا وارد سوختگاه می‌شود. حرارت آن در این محل بالاتر از نقطه ذوب می باشد و در اینجا تغییراتی در ترکیب شیمیایی آن به وجود می‌آید. در پایان همراه با سرباره تولید شده به بوته می‌رسد و از آنجا مستقیما وارد حوضچه می گردد.

 

توان گداز و درجه حرارت آهن

توان گداز و درجه حرارت آهن به مقدار هوای ورودی و کک بارگیری بستگی دارد. رابطه اصولی مقادیر در دیاگرام شبکه‌ای نشان داده شده است. ( رجوع شود به دیاگرام شکبه‌ای) درمقادیر ذکر شده، به ویژه در درجه حرارت آهن، درشتی قطعات رده‌بندی شده، جنس و اندازه قطعات کک نیز حائز اهمیت است .

[reza.eng 1,843]

طرز کار کوره کوپل سرد دم

کوره کوپل سرد دم، ابتدا از طریق سوختن کک یا جریان هوا، گرم می‌شود. برای این که قبل از ورود بار فلزی کک سرخ شده و به حالت التهاب درآید، لازم است که دستگاه دم برای مدت کوتاهی روشن شود. سپس زمانی عمل بارگیری کوره انجام می‌شود که بلندی کک بستر به حد لازم رسیده باشد. (بلندی لازم برای کک بستر معمولا برابر است با قطرداخلی کوره از سطح لوله‌های دمنده بالا). در این موقع مواد گداز آور را متناوبا یا یکجا بر روی آهن و کک اضافه می‌نمایند و به محض این که کوره پر شد، جریان هوا را برقرار می‌سازند. آهن مذاب در بوته کوره جمع می‌شود یا مستقیما به دخل حوضچه می ریزد.

 

دستگاه‌های اندازه‌گیری برای کوره کوپل

برای آن که کار کوره کوپل با اطمینان کامل انجام شود، دستگاه‌های اندازه‌گیری مخصوصی لازم است. برای توزین هر یک از اجزا رده‌بندی، یک ترازوی ثابت یا متحرک به کار می رود. برای کنترل فرایند گداز ( توان گداز و حرارت آهن) دستگاه اندازه‌گیری مقدار هوا لازم است. خرابی‌های کوره کوپل مانند انسداد به وسیله فشارسنجی که غالبا در بدنه کوره کوپل کار می‌گذارند مشخص می‌ شوند. کنترل درجه حرارت می‌تواند به وسیله ترموکوپل یا به کمک آذرسنج صورت گیرد. معذالک باید توجه داشت که در اینجا آذرسنجهایی که اساس کار آنها بر طبق اندازه‌گیری انرژی تشعشعی تمام طول موجها و یا آذرسنجهایی که بر اساس اندازه‌گیری انرژی تشعشعی یک طول موج به خصوص کار می‌کنند برای اندازه‌گیری دقیق حرارت مناسب نیستند، زیرا اندازه‌گیری حرارت به وسیله این دستگاه‌ها به میزان تشعشع متغیر مذاب بستگی دارد. محاسبه دقیق درجه حرارت فقط به وسیله آذرسنجهایی که دارای ***** برای دو رنگ سبز و قرمز می باشد انجام می گیرد. این ***** باعث می شود که جسم به این دو رنگ مشاهده شود با تغییر تدریجی صفحه متحرک مدرجی که باعث مخلوط شدن این دو رنگ می‌شود رنگ سفید مایل به زردی ایجاد می‌شود که نشان دهنده حرارت مذاب می باشد. کوره‌های کوپل هوای گرم (گرم دم)ساختمان

ساختمان کوره‌های کوپل گرم دم در اصل شبیه ساختمان کوره‌های کوپل سرد دم است. با این فرق که کوره کوپل گرم دم همیشه استوانه‌ای نیست. اولین کوره کوپل گرم دم در اینجا قابل ذکر است، به وسیله شورمن کامل شد.

 

 

کوره کوپل گرم دم به کمک گرم‌کننده‌هایی که به طریق بازگشتی هوا را گرم می‌کنند کار می‌کند شکل 3 یک کوره کوپل شورمن را نشان می‌دهد که به گرم کننده‌های جانبی آن متناوبا گاز گرم و هوا داده می‌شود. کوره کوپل گرم دم ، امروزه به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. یکی دیگر از کوره‌های کوپل گرم دم که امروزه به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، کوره فرائن کنشت است.

 

گازهای گرم کوره به لوله‌هایی که دور تا دور کوره فرائن کنشت را در بر گرفته‌اند وارد می شود و آنها را گرم می‌نماید. از طرف دیگر، در جهت عکس حرکت گازها که از پایین به بالا است، هوای سرد از کنار لوله‌های حامل گاز گذشته، وارد کوره فرائن کنشت می شود. حرارت هوا هنگام ورود به کوره فرائن کنشت به 100 تا 150 می‌رسد.

 

 

هوای سرد در اغلب کور‌ه‌‌هایی که امروزه متداولند، به وسیله رکوپراتور (گرم‌کننده‌های هوا که طریق رکوپراتیو هوا را گرم کی‌کنند) گرم می شود. برای گرم کردن هوا غالبا از حرارت گازهای گلوگاه استفاده می شود، به طوری که گازهای گلوگاه را به وسیله دستگاه مکنده به رکوپراتور می رسانند تا در آنجا عمل انتقال گرما از گازها به هوای سرد صورت گیرد.

 

عمل مکیدن گازهای خروجی ممکن است به سه صورت انجام گیرد:

 

الف- کمی پایین تر از دریچه ورود بار

ب- کمی بالاتر از سوختگاه

ج- کمی بالاتر از دریچه ورود بار

 

برای پیش گرم کردن هوا در حالت الف و ج از حرارتی استفاده می‌شود که در اثر واکنشهای شیمیایی تولید شده است در صورتی که در حالت «ب» هوا بدون دخالت واکنش شیمیایی یعنی فقط به کمک گرمای محسوس گازهای کوره کوپل گرم می شود. گذشته از آن کوره‌های کوپل گرم دمی وجود دارند با رکوپراتورهایی که گرمای آنها از خارج از کوره تامین می‌شود (شکل 8) و به حرارت ایجاد شده از سوختن گاز داخل کوره بستگی ندارند. امتیاز این نوع کوره‌ها در این است که آسانتر تنظیم می‌شوند.

 

برای ثابت نگهداشتن شکل داخلی کوره اکثرا از یک سیستم خنک کننده‌ آبی نیز استفاده می شود که جنس لوله‌های آن معمولا مسی است. در کنار کوره‌های معمولی که دارای آستراسیدی هستند و در آلمان ساخته می شوند در فرانسه و بلژیک هم در سالهای اخیر کوره‌هایی به نام کوره‌های کوپل متالوژیکی متداول شده است.

 

این کوره‌ها در بعضی موارد با سرباره بازی کار می‌کنند و اغلب در قسمت پایین دارای آستر خنثی هستند، در حالی که در بالای سوختگاه اصولا فاقد آستر دیرگداز می باشند.

به علت آن که این کوره‌های از خارج به وسیله آب خنک می‌شوند، در طرف داخلی بدنه آنها لایه‌ای از آهن و سرباره تشکیل می‌شود که بر حسب شدت خنک کنندگی آب، دارای ضخامت معینی می‌شود و به جای آستر دیرگداز به کار می‌رود.

این کوره‌ها برعکس کوره‌های سرد دم متداول که فرایند گداز آنها به مدت دو شیفت طول می‌کشد، می‌توانند برای مدت طولانی تری کار کنند.

[reza.eng 1,843]

عمل احتراق

عمل احتراق در اصل مانند احتراق در کوره‌های سرد دم است، اما ختلاف اصلی در این است که سوختگاه در کوره کوپل گرم دم، به علت استفاده از هوای پیش گرم شده به سطح دمنده‌ها نزدیکتر می شود. با کوچک شدن گدازگاه، حرارت کوره گرم دم از حد ماکزیمم کوره سرد دم تجاوز می‌کند و در نتیجه واکنش بودوار، شدیدتر صورت می‌گیرد. در چنین شرایطی نسبت احتراق در کوره‌‌های گرم دم کوچکتر می‌شود.

 

سیر آهن

 

توان گداز و موقعیت‌های حرارتی بار

موقعیت حرارتی بار کوره کوپل گرم دم در اصل مانند کوره کوپل سرد دم است. در اثر ورود هوای پیش گرم شده به کوره کوپل گرم دم، حرارت بار آن ( در صورتی که مقدار کک در دو کوره ثابت باشد) از حرارت بار کوره کوپل سرد دم بیشتر می شود.

 

درصد مقدار کک را در کوره کوپل گرم دم، اغلب به 8 تا 12٪ می رسانند. تحت این شرایط حرارت آهن به 1450 تا 1550 می‌رسد. در کوره‌های کوپل گرم دمی که جداره آنها بازی است، مقدار بیشتری کک به کار برده می‌شود. (15 تا 25٪). بدین جهت کربن دهی در کوره کوپل گرم دم بیشتر انجام می‌گیرد. و با این ترتیب می‌توان بار آنها را در مقایسه با بار کوره کوپل اسیدی از موادی که دارای کربن کمتری هستند انتخاب نمود. امتیاز دیگر کوره کوپل گرم دم این است که به علت خاصیت بازی سرباره آنها، درصد گوگرد آهن پایین‌ می‌آید.

 

طرز کار

در آغاز ذوب، هوای گرم وجود ندارد، مگر آن که یک رکوپراتور با گرم کننده خارجی یا یک دستگاه گرم کننده دیگری موجود باشد. بالا رفتن درجه حرارت هوا با گرم شدن رکوپراتور به وسیله گازهای خروجی نسبت مستقیم دارد.

 

دستگاه‌های اندازه‌گیری

دستگاه‌های اندازه‌گیری که در بخش یک برای کوره کوپل سرد دم ذکر شد، برای کوره‌‌ کوپل گرم دم تغییرات قابل توجهی پیدا می‌کنند، زیرا کوره کوپل گرم دم مراقبت و دقت بیشتری را لازم دارند. آنالیز گاز در کوره کوپل گرم دم با کمک رکوپراتورهای مجهز به دستگاه‌های اندازه‌گیری خودکار تعیین می‌شود . اندازه‌گیری‌های پی در پی حرارت هوا در ثابت نگه داشتن حرارت مورد نظر های تاثیر بسیار دارد، علاوه بر آن این دستگاه‌های اندازه‌گیری حرارت تا حدی هم کار تنظیم کننده‌ها را انجام می‌دهند، یعنی در صورت بالا بودن حرارت هوای احتراقی در رکوپراتور جریان هوای سرد را باز می کنند و در صورت پایین بودن حرارت هوا، دستگاه‌های گرم کننده ذخیره به کار می‌افتند.

 

[reza.eng 1,843]

کوره زیمنس مارتین

 

طرح اصلی این کورها توسط دانشمندانی از قبیل امیل و پی یر مارتین فرانسوی در سالهای 1840تا 1865 اراعه شد .

این دانشمندان وقتی با فرضیه زیمنس در سال 1856 مبنی بر استفاده از گرمای گازهای خروجی برای گرم کردن سوخت و هوا اشنا شدند توانستند در کارهای خود به موفقیتهایی چشم گیری دست یابند . که از ان به بعد این کورها به نام کوره زیمنس مارتین شهرت یافت .

 

طرز کار کوره :

حرارت لازم برای ذوب شارژ در کوره زیمنس مارتین توسط گاز ویا سوختهای جامد نظیر ذغال سنگ ویا مایع تامین میشود . سوخت در دو محفظه احتراق که در دوطرف کوره زیمنس مارتین قرار دارند محترق شده و از طریق مشعل هایی به کوره زیمنس مارتین وارد می گردد . دو مشعل قرار گرفته در دو طرف کوره زیمنس مارتین با یکدیگر عمل نکرده بلکه یکی برای حدود 15 تا 20دقیقه کار کرده وسپس با متوقف شدن ان دیگری برای همین مدت کار می نماید واین عمل به تناوب تکرار می گردد .

 

برای رسیدن به درجات حرارتی بالا در کوره زیمنس مارتین هوای لازم برای احتراق قبلا توسط عبور از رژنراتور گرم میشوند . این قسمت از کوره زیمنس مارتین متشکل از محفظه هایی است شبیه لانه زنبور که توسط اجرهای دیر گداز پوشش داده شده وحرارت حاصل گازهای خروجی از کوره زیمنس مارتین گرمای لازم در این گونه محفظه ها را تولید نموده واجرهای دیر گداز را گداخته می نماید .

 

بدین ترتیب می توان درجه حرارت مذاب را تا 80 الا 100 درجه ، بالای نقطه ذوب افزایش داد .

اجرهای نسوز مورد استفاده در کوره زیمنس مارتین :

 

انواع مختلفی از سنگهای نسوز برای اجر چینی کوره زیمنس مارتین مورد استفاده قرار می گیرند . اجرهای نسوز را می توان با توجه به خواص شیمیایی انها تقسیم بندی کرد :

نسوزهای اسیدی یعنی آجرهایی که صرفا خواص اسیدی دارند مانند آ جرهای سیلیسی ، کوارتزیت و غیره .

نسوزهای بازی مانند سنگهای منیزیتی ، آجرهای منیزیتی ، کرمیتی با مقدار زیاد دولمیت و غیره .

نسوزهای خنثی مانند آجرهای شاموتی ، آجرهای کرمیتی و گرد شاموت .

کوره زیمنس مارتین را نیز با توجه به نوع نسوز مورد استفاده تقسیم بندی ونام گزاری می کنند . بر این اساس کوره زیمنس مارتین به دو نوع کوره زیمنس مارتین اسیدی و بازی تقسیم بندی میشوند .

فرایند کوره زیمنس مارتین اسیدی تنها برای تولید فولادها با کیفیت بسیار بالا مناسب است

بنابراین هزینه ی تولیدی فولاد در کوره زیمنس مارتین بالاتر از کوره زیمنس مارتین بازی است .

 

علت افزایش هزینه ها نسبت به کوره زیمنس مارتین بازی این است که مواد اولیه باید فسفر وگوگرد بسیار کمتری داشته باشند ، چون در کوره زیمنس مارتین اسیدی نمی توان عملیات فسفر زدایی و گوگرد زدایی را انجام داد . این در حالی است که در کوره زیمنس مارتین با جداره ی با زی می توان به راحتی عملیات فسفر زدایی وگوگرد زدایی را انجام داد .

 

شارژ مورد استفاده در کوره زیمنس مارتین اسیدی می بایست از چدن خام با درجه مرغوبیت بسیار بالا که 0.015 تا 0.02 درصد فسفر و 0.01 تا 0.025 درصد گوگرد دارنداستفاده می شود .

 

مواد شارژ کوره زیمنس مارتین :

1.آهک : اهک هم در کوره زیمنس مارتین اسیدی وهم در کوره زیمنس مارتین بازی به عنوان گداز اور مورد استفاده میشود .

ترکیبات مضر ان عبارتند:سیلیس و گوگرد

سیلیس مقدار آهک پخته را تقلیل می دهد ودر نتیجه مقدار سرباره را افزایش می یابد .

گوگرد عنصر نا مطلوبی در فولادها است بنابراین نباید سنگهای اهکی که بیشتر از 0.08 – 0.05 درصد گوگرد دارند ، داخل کوره زیمنس مارتین ریخت .

سنگهای اهک ماده ی مناسبی برای جوشش مذاب محسوب می شوند زیرا در اثر حرارت تجزیه شده وگاز دی اکسید کربن از انها متصاعد میشود . این غلیان اهک شرایط انتقال گرما را در داخل کوره زیمنس مارتین بهتر کرده ونیز به عمل تصویه ، توسط اکسیژن دی اکسید کربن کمک می کند .

 

 

2.کلسیم فلورید ( فلوئورین ) :

این گداز اور دارای 90 تا 95 درصد 2CaF و 3 تا 9 درصد سیلیس است.از این گدازاور برای سیال کردن سرباره های خیلی غلیظ استفاده میکنند . این گداز اور خاصیت گوگرد زدایی دارد .

تجربیات نشان داده که این گداز اور اثر تخریبی روی جداره ی سیلیسی دارد .

 

3. بوکسیت ها :به طور وسیع در کوره زیمنس مارتین بازی برای کنترل سیالیت سرباره مورد استفاده قرار می گیرد . اثر سیال کنندگی ان به افزایش غلظت آلو مینا در سرباره بستگی دارد ولی شدت اثر انها به مراتب کمتر از فلدسپار است.

 

4.آجرهای شکسته ی شاموتی :این ماده به سرباره ی کوره زیمنس مارتین اسیدی اضافه میشود تا سیالیت سرباره را افزایش دهد .

 

5. سنگ اهن : این ماده برای سوزاندن ناخالصی ها وبرای کمک به انحلال اهک به کوره زیمنس مارتین اضافه می شود . در ضمن سیلیس نبا ید از یک حد مجازی در سنگ های اهن فراتر رود چراکه منجر به افزایش مصرف اهک می شود.

 

[reza.eng 1,843]

6. قراضه فولاد : قراضه هایی که به بار کوره زیمنس مارتین اضافه می شوند نباید به ماسه ، گوگرد ، سرب ، روی ، قلع و غیره الوده باشند .

قراضه هایی که با قلع نازک و روی ، رو کشی شده است ، از پست ترین نوع قراضه است .

روی همراه قراضه به هنگام ذوب به صورت بخار اکسید روی متصاعد شده و بر جداره کوره زیمنس مارتین ، رژنراتورها ، لوله های ، مشعل ، دیگ های بخار نشسته و انها را خراب می کند .

وقتی سرب وارد کوره زیمنس مارتین بشود به علت پایین بودن نقطه ذوب فورا ذوب شده و به علت سنگینی به قسمت تحتانی مذاب جاری و در انجا به داخل سوراخ های باریک آجرها نفوذ کرده و موجبات خرابی سینه کوره زیمنس مارتین را فراهم می اورد .گدشته از ان که سرب ممکن است سبب شکسته گی سینه کوره زیمنس مارتین و جاری شدن مذاب بشود .

قراضه سبک وزن ، تراشه های سبک فولادی و سرقیچیهای ورق را در بر می گیرد .

اگر مقدار قراضه سبک وزن در بار کوره زیمنس مارتین زیادتر شود در این صورت زمان باردهی افزایش یافته و در نتیجه بهره وری کوره زیمنس مارتین کاهش می یابد .

اما این عیب را می توان با پرس کردن قراضه در ماشین های پرس بر طرف کرده و شرایط باردهی را بهتر کرد .

 

تراشه هایی که در کوره زیمنس مارتین مورد استفاده قرار می گیرند باید تازه بوده و اکسید نشده باشند (در غیر این صورت حمام مذاب بیش از حد لزوم اکسید شده و گازهای فراوانی در ان تجمع پیدا می کنند )

 

 

قراضه ها را باید به دقت درجه بندی کرد .بدین علت قراضه های گوگرد دار را باید به دقت از سایر قراضه ها جدا کرد زیرا در ساختن فولادهای عالی این نوع قراضه ها بسیار نا مناسب هستند .

 

7. چدن خام :

قسمت مهمی از بار کوره زیمنس مارتین را چدن خام تشکیل میدهد . در کارخانه های فولاد سازی که فاقد کوره بلند هستند .چدن خام به صورت شمشهای جامد در کوره شارژ می شوند و در هر صورت از لحاظ اقتصادی برخی اوقات به صلاح است که شمشهای منجمد را قبل از ریختن به درون کوره زیمنس مارتین در یک کوره کوپل ذوب کنند .

 

 

نقش برخی از عناصر موجود در چدن خام در فرایند فولاد سازی کوره زیمنس مارتین:

طبیعت و بازده کوره زیمنس مارتین شدیدا به مقدار فسفر چدن خام بستگی دارد .در فرایند کوره زیمنس مارتین اسیدی ، که در ان امکان تصویه فسفر وجود ندارد ، مقدار درصد فسفر در چدن خام باید حداقل نگه داشته شود .

تنها زمانی که 20تا30 درصد کل شارژ را چدن خام تشکیل می دهد می توان به روش اسیدی فولادی با 0.015 تا 0.02 درصد فسفر تهیه کرد .

در فرایند کوره زیمنس مارتین بازی می توان چدن خام را با مقدار دلخواه فسفر را به فولاد تبدیل کرد

چدن خام مناسب کوره زیمنس مارتین تا 0.02 فسفر دارد اگر مقدار فسفر چدن خام بالاتر از 1.5 درصد باشد در این صورت سرباره تولیدی به عنوان کود شیمیایی مورد استفاده قرار خواهد گرفت .

 

گوگرد عنصری بسیار مضری برای فولاد سازی محسوب می شود چون برطرف کردن قسمتی از ان حتی در کوره زیمنس مارتین بازی نیز بسیار مشکل است .

 

 

تصویه مذاب توسط کوره زیمنس مارتین:

کار کوره زیمنس مارتین تصویه مذاب به فولاد است . ترکیب شارژ فلزی می تواند بین 100درصد چدن خام تا 100 درصد قراضه تغییر کند .

 

در کوره ی زیمنس مارتین برای سوزاندن عناصر مضر اکسیژن به کوره زیمنس مارتین دمیده می شود در نتیجه یک اتمسفر اکسید کننده در بالای مذاب به وجود می اید . پس از دمش اکسیژن ناخالصی های شارژ به همراه مقداری اهن ، اکسید می شوند که در سرباره تجمع می یابند .

فسفر زدایی : فسفر یکی از عناصر مضر در فولاد محسوب می شود . همان طور که در قسمت فوق توضیح داده شد برای تصویه ناخالصی ها از اکسیژن استفاده میشود پس از دمش اکسیژن فسفر به صورت ترکیب 5O2Pوارد سر باره می گردد . ترکیب 5O2P در دماهای بالا نا پایدار است که در صورت بالا بودن زمان ذوب فسفر وارد مذاب می شود .

 

گوگرد زدایی درکوره زیمنس مارتین:

گوگرد از جمله عناصر مضری است که خواص مکانیکی ، مقاومت به خوردگی وقابلیت جوشکاری را کاهش می دهد .

منگنز از جمله عناصری است که خاصیت گوگرد زدایی دارد که از این عنصر جهت تقلیل اثرات مضر گوگرد استفاده می شود.

 

اکسیژن زدائی در کوره زیمنس مارتین:

با توجه به این که برای تصویه مذاب از اکسیژن استفاده می شود حجم بالایی از اکسیژن در داخل مذاب حل می شود وهمین موضوع عملیات اکسیژن زدایی لازم و ضروری می گرداند .

روش های مختلفی جهت اکسیژن زدایی مذاب موجد است که در این بین عملیات اکسیژن زدایی رسوبی بیشترین کاربرد را دارد در این روش از عناصری که قدرت اکسیژن زدایی بالایی دارند استفاده می شود که عبارتند از :Ca_Zr_Al_Si

 

[reza.eng 1,843]

كوره هاي دوار كه براي ذوب چدن در سال 1930 در آلمان ساخته شد ولي در حال حاضر در دنيا بيشتر انگليسي ها از آن استفاده مي كنند . يك شركت در انگلستان به نام

Manometer

سازنده اين نوع كوره ها است.

Rotary Furnace

كه با ظرفيت هاي 250

Kg

تا 70 تن مذاب چدن و تا 12 تن مذاب آلومينيوم مي سازد . سوخت اين نوع كوره ها گاز , گازوئيل و مازوت است . كوره هائي با ظرفيت كمتر با دست و كوره هاي با ظرفيت بيشتر به كمك جراثقيل شارژ مي شوند. كوره روي جكهاي مربوطه به اندازه 45 درجه بلند مي شود و بعد از شارژ دوباره به جاي خودش بر مي گردد.

جداره نسوز اين كوره ها براي ذوب چدن , خاك نسوز سيليسي و براي ذوب آلياژهاي آلومينيوم خاك نسوز آلومينائي است .

ساختمان اين كوره ها : اين كوره ها شامل يك اسكلت فلزي كه به شكل يك استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنچ روي استوانه و مخروط ها به يكديگر متصل مي شود .

به طرف دهانه بزرگ مخروط ها و هر دو طرف استوانه فلنچ نصب شده و روي استوانه دو غلطك وصل مي شود. غلطكهاي محرك , كوره را با سرعت يك دور در دقيقه مي چرخانند

1 r.p.m

و در ايران با سرعت تقريباً

2 r.p.m

درست مي شود .

در كشور كوره هاي دوار توسط بعضي از افراد ساخته مي شود , يكي از سازندگان خوب اين كوره ها حاج صادق مهامي در تهران (ايران ذوب) كه كوره هائي با ظرفيت 250- 350- 500

Kg

و 1 تن را مي سازد .

اولين كوره كه در ايران در تسليهات ارتش تهران توسط مهندس پسيان و مهندس گرنسر آلماني ساخته شد و شروع به ذوب چدن نمود . در ايران ظرفيت 500

Kg

در ريخته گريهاي چدن زياد استفاده مي شود , زيرا خاك نسوز داخل آن خاك سيليسي بودکه قابل تهيه در داخل كشور است . چون بوته هاي گرافيتي گران است , بيشتر از اين كوره ها در ايران استفاده مي شود. در يك طرف مخروط ناقص مشعل و در طرف ديگر دودكش است , در بعضي از طرح كوره ها دود از سقف كارگاه با كانالي خارج مي شود و در تعدادي از آنها نيز دود توسط كانالهائي به زيرزمين كارگاه كشيده شده و از گرماي آن براي پيش گرم كردن هواي ورودي استفاده مي كنند .

تجربه نشان مي دهد كه به راحتي مي توان با استفاده از گرماي دود , هواي ورودي را حدود 250- 350 درجه سانتيگراد گرم كرد. اين عمل باعث مي شود راندمان حرارتي كوره بالا رفته و حدود 50 درجه سانتيگراد مذاب داغتر بيرون بيايد. (مي توانيم ونتيلاتور را از دودكش كوره به طرف دهانه منتقل داد.)

طرز بهره برداري از كوره : ابتدا كوره را روشن مي كنند و كوره را به دوران در مي آورند تا كاملاً بطور يكنواخت مواد نسوز داخل كوره حرارت ديده و گرم شود و تا آن مدتي روشن مي كنيم كه نسوزهاي داخل كوره از حرارت اشباع شود.