انواع کوره ذوب و ریخته گری فلزات
دسترسی سریع به محتوای مقاله
اگرچه که مهارت، اصلی‌ترین فاکتور در انجام هر کاری است، اما بدون ابزار و امکانات مناسب، ماهرترین افراد نیز در کار خود دچار مشکل می‌شوند. به‌عنوان‌مثال، یک آشپز برای تهیه غذای خوب به ظروف مناسب نیاز دارد. به همین ترتیب، یک ریخته‌گر نیز برای دستیابی به قطعات باکیفیت، نیازمند استفاده از کوره ذوب مناسب است.
انتخاب کوره ریخته گری نامناسب حتی ممکن است فرآیند ریخته‌گری را به‌طورکلی مختل کند. چراکه فلزات مختلف به دلیل تنوع در خواص فیزیکی و شیمیایی، نیازمند این هستند که در کوره مخصوص به خود ذوب شوند. در ادامه به بررسی مهم‌ترین انواع کوره های صنعتی ذوب آهن و فولاد می‌پردازیم.
چگونه کوره ذوب مناسب انتخاب کنیم ؟
در هر دو روش ریخته‌گری قالب دائمی و ریخته‌گری قالب موقت، عامل مشترک، فلزمذاب است. در عملیات کلی ریخته‌گری، فلزمذاب در داخل قالب‌های ریخته‌گری ریخته می‌شود. این تهیه فلز مذاب باید به‌موقع در محل‌های ریخته‌گری انجام شود. بنابراین، یک سایت تولیدی که عملیات ریخته‌گری را انجام می‌دهد، باید دارای کوره‌های مخصوص برای تأمین فلز مذاب برای عملیات ریخته‌گری باشد. با ریخته گری فولاد در این لینک آشنا شوید.
انواع مختلفی از کوره‌های ذوب وجود دارند که در کارخانه‌های ریخته‌گری موجود هستند. انتخاب کوره ذوب مناسب بسیار مهم است و نیازمند توجه به پارامترهای مختلفی است که به‌طور مستقیم با فلز موردنظر برای ذوب، ارتباط دارند.
در مرحله انتخاب کوره ذوب و ریخته گری مناسب، پارامترهای مهم عبارت‌اند از:
- نوع فلز یا آلیاژ فلزی که ریخته‌گری می‌شود
- دمای ذوب فلز یا آلیاژ
- مقدار حرارت تولیدی یا حداکثر دمای کوره
- مقدار سوخت مصرفی کوره
- الزامات و محدودیت‌های محیط زیستی
- ظرفیت تولید کارخانه
- هزینه سرمایه‌گذاری سیستم کوره ذوب انتخابی
- هزینه‌های نگهداری و عملیاتی کوره
انواع کوره ذوب فلزات کدام اند ؟
رایج‌ترین کوره‌های ذوب آهن و فولاد که در اکثر کارخانه‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرند شامل کوره بوته‌ای، کوره کوپلا، کوره القایی و کوره الکتریکی می‌شوند. هرکدام از این کوره‌ها، تکنولوژی منحصربه‌فرد خود را دارند که آن‌ها را برای شرایط و ظرفیت‌های تولیدی متفاوت مناسب می‌کند.
علاوه بر کوره‌های یادشده که برای ذوب فلزات به‌منظور ساخت قطعات استفاده می‌شوند، کوره‌های دیگری نیز وجود دارند که برای استخراج فلزات از سنگ معدن آن‌ها به کار برده می‌شوند. این کوره‌ها شامل کوره رو باز، کوره بسمر، کوره اکسیژن قلیایی و کوره بلند می‌شوند که اغلب برای آهن‌سازی و تولید فولاد مورداستفاده قرار می‌گیرند. در مقاله تولید فولاد، با این کوره‌ها و روش‌های فولادسازی بیشتر آشنا شوید.
کوره بوته ای
کوره‌های بوته‌ای اغلب برای ذوب آلیاژهای غیرآهنی که نقطه ذوب پایینی دارند به کار برده می‌شوند. مکانیزم این کوره‌ها نیز شامل استفاده از یک پاتیل سرامیکی نسوز است تا در هنگام مواجهه با دمای بالا، بتوانند مقاومت کنند. این پاتیل سرامیکی که بوته نام دارد، در بالای منبع حرارت قرار می‌گیرد تا فلز و مواد افزودنی موجود در آن ذوب شود. اندازه این بوته‌ها متفاوت است.
این نوع کوره ذوب دارای ساختار محصور شده است تا حرارت در درون آن نگه داشته شود. سوخت‌های مصرفی رایج برای کوره بوته‌ای نیز شامل زغال‌سنگ یا گاز طبیعی می‌شوند. در طراحی و سیستم گرمایش کوره‌ها نیز تفاوت‌هایی وجود دارد. به‌غیراز کوره‌های بوته‌ای متحرک و ثابت، کوره‌های بوته‌ای کج و ثابت نیز وجود دارند. همچنین باید بین کوره‌های مقاوم در برابر گرمایش و گرمایش با سوخت تفاوت قائل شد.
انواع کوره بوته ای رایج در صنایع ریخته‌گری عبارت‌اند از:
- کوره بوته‌ای ثابت: پاتیل درون این نوع کوره ثابت است و فلز مذاب با استفاده از یک شیر در کف کوره از آن خارج می‌شود.
- کوره بوته‌ای متحرک بالابر: زمانی که فلز داخل بوته کاملاً ذوب شد، پاتیل را با کمک جرثقیل‌های داخل محل تولید بالا می‌برند تا فلز مذاب به قالب‌ها برسد.
- کوره بوته‌ای کج: پاتیل درون کوره ثابت است و کل سیستم کوره کج می‌شود تا فلز مذاب از آن خارج شود.
مزایا و معایب کوره بوته ای
از مزایای کوره ذوب بوته‌ای می‌توان به هزینه‌های سرمایه‌گذاری پایین و بهره‌برداری و نگهداری ساده آن اشاره کرد. علاوه بر این، امکان ذوب مقادیر کمی فلز و تغییر سریع محتویات بوته نیز وجود دارد. بااین‌حال، کوره‌های بوته‌ای برای ذوب مقادیر زیاد از فلزات و آلیاژها مقرون‌به‌صرفه نیستند، زیرا مصرف انرژی به‌شدت افزایش می‌یابد و عملیات دستی بسیار زمان‌بر می‌شود.
کوره کوپلا
کوره کوپلا از مدت‌های بسیار طولانی در صنایع ریخته‌گری مختلف استفاده می‌شده است. مشخصه بارز این نوع کوره، ارتفاع بلند و دودکش‌های استوانه‌ای شکل است. درون آن از لایه‌هایی از رس و آجر به‌منظور محافظت از بخش‌های داخلی در برابر حرارت شدید، سایش و اکسایش تشکیل شده است. این کوره برای تولید تناژ بالا از مذاب بسیار مناسب است و اغلب برای ذوب چدن استفاده می‌شود. در مقاله چدن چیست، با این آلیاژ آهنی و نحوه فرآوری آن بیشتر آشنا شوید.
برای فرآیند ذوب نیز، چندین لایه فرو آلیاژها، کک و سنگ‌آهک قبل از اینکه فلز اصلی اضافه شود، به درون کوره شارژ می‌شوند. درنتیجه، این مواد در اثر حرارت واکنش داده و به‌صورت ناخالصی بر روی سطح مذاب معلق می‌شوند. وظیفه و کارایی این مواد افزودنی عبارت‌اند از:
- کک: به‌عنوان سوخت برای ذوب مواد درون کوره استفاده می‌شود.
- قراضه و عناصر آلیاژی: مواد شارژی اصلی که مذاب فلزی را تشکیل می‌دهند.
- سنگ‌آهک: افزودن این ماده که فلاکس نیز نامیده می‌شود، منجر به واکنش خاکستر و ناخالصی‌های دیگر با آن شده که سرباره را تشکیل می‌دهند. نقش این سرباره مذاب که بر روی فلز مذاب قرار می‌گیرد، جلوگیری از اکسایش سطحی فلز مذاب است.
مزایا و معایب کوره کوپلا
این نوع کوره ذوب، ساده و مقرون‌به‌صرفه است و طیف وسیعی از مواد را می‌توان با آن ذوب کرد. همچنین، این کوره برای حذف سرباره موجود در آهن کارایی دارد. در مقایسه با کوره الکتریکی، کوره کوپلا مضرات بسیار کمتری دارد. قابلیت ذوب ریزی بالا تا حدود 100 تن در ساعت از دیگر مزایای این نوع کوره است. ضمن اینکه به اپراتور چندان ماهری هم نیاز ندارد. مهم‌ترین عیب کوره کوپلا، عدم قابلیت کنترل دما در آن است.
کوره القایی
کوره‌های القایی از طریق تکنولوژی القای جریان الکترومغناطیسی متناوب، حرارت و دمای لازم برای ذوب فلزات و آلیاژها را تأمین می‌کنند. این میدان الکترومغناطیسی، سبب ایجاد جنبش در اتم‌های فلزات شده که درنهایت منجر به تولید حرارت می‌شود. منبع جریان‌های الکترومغناطیسی، کویل یا سیم‌پیچ‌های مسی هستند که در اطراف قطعه قرار می‌گیرند اما با آن تماس فیزیکی ندارند. این نوع کوره‌ها به دلیل تولید مذاب با کیفیت بالا، نگهداری آسان و بازده انرژی بسیارخوب، یک گزینه ایدئال برای صنایع ذوب و ریخته‌گری هستند.
مزایا و معایب کوره القایی
ازآنجایی‌که هیچ ارتباط مستقیمی بین فلز و تجهیزات ذوب وجود ندارد، می‌توان وضعیت فلز را به روشی بسیار خوب کنترل کرد. بنابراین، از طریق کوره القایی، ترکیبات بسیار دقیق را می‌توان با کیفیت بالا به دست آورد. همچنین، انواع فلزات را می‌توان در داخل کوره‌های القایی ذوب کرد مانند چدن، آلیاژهای آهنی و غیرآهنی. ضمن اینکه، قابلیت ذوب در مقادیر کم تا تناژهای بالا از 1 تا 100 تن نیز در این کوره وجود دارد.
از معایب کوره القایی می‌توان به این مورد اشاره کرد که سرباره مذاب را نمی‌توان با القاء گرم کرد و فقط می‌تواند توسط فولاد مذاب گرم شود. بنابراین دمای سرباره پایین است که برای واکنش بین فصل مشترک سرباره و فولاد مناسب نیست.
کوره الکتریکی
کوره‌های قوس الکتریکی یکی از بزرگ‌ترین کوره‌های ذوب و ریخته‌گری هستند که می‌توانند فلز مذاب را تا ۲۵ الی ۴۵ تن در ساعت تولید کنند. به همین دلیل از آن‌ها برای تولید تناژ بالا در ریخته‌گری استفاده می‌شود. اصل کار کوره‌های قوس الکتریکی بسیار آسان است. یک قوس الکتریکی که از الکترودهای کربنی ناشی می‌شود، با ایجاد جریان الکتریکی، گرما تولید می‌کند. در عمل، کوره‌های قوس الکتریکی عمدتاً برای ذوب ضایعات فولادی به‌منظور تولید محصولات جدید، استفاده می‌شوند.
مزایا و معایب کوره الکتریکی
کیفیت بالای ذوب و محصولات تولیدی، اصلی‌ترین مزیت استفاده از کوره الکتریکی است. از طرفی، این امر منجر به قیمت بالاتر قطعات ریختگی در این نوع کوره ذوب نسبت به سایرین می‌شود. مصرف انرژی این کوره در مقایسه با سایر فناوری‌ها بسیار بالاتر است.
سؤالات متداول
1- انواع کوره ذوب و ریخته گری آهن و فولاد کدام اند؟
کوره کوپلا، کوره القایی و کوره الکتریکی رایج‌ترین کوره‌های ذوب آهن و فولاد هستند.
2- کدام کوره برای ذوب آهن و فولاد کم‌هزینه‌تر است؟
کوره کوپلا دارای مزایایی همچون هزینه کمتر، قابلیت کنترل بیشتر روی مذاب و شرایط نگهداری ساده‌تری است.
3- برای ریخته گری قطعات فولادی باکیفیت کدام نوع کوره بهتر است؟
کوره الکتریکی در بین تمام کوره‌های موجود بهترین کیفیت از مذاب و قطعات ریختگی را ارائه می‌دهد.