کوره های صنعتی کوره هایی ویژه اند که برای انجام فرآیند ریخته گری استفاده می شوند. این کوره ها شکل خاصی دارند و در صنایع متفاوت کاربرد دارند. ظرفیت این کوره ها بالاست و می توانند بین 15 تا 20 لیتر ماده را در خود جای دهند. این کوره ها برای تولید مذاب و انجام فرآیند ریخته گری مورد نیاز هستند.
انواع کورههای صنعتی:
کوره های صنعتی برای ذوب مواد مختلف شکل و کارایی متفاوتی دارند. بر اساس شکل و کارایی این کوره ها را می شناسند.
• کوره ذوب کوپل: این کوره با استفاده از هوا گرم مواد را ذوب می کند.
• کوره ذوب زیمنس مارتین: این کوره با استفاده از گاز طبیعی و هوا مواد را ذوب می کند.
• کوره ذوب قوس الکتریکی: این کوره با استفاده از جریان الکتریکی مواد را ذوب می کند.
• کوره ذوب القایی: این کوره با استفاده از میدان مغناطیسی مواد را ذوب می کند.
• کورههای ذوب بوتهای: قدیمی ترین نوع کورههای ذوب فلزات هستند.
کورههای ذوب بوتهای:
کوره های زمینی قدیمی هستند و کوره های جدید بهتر از کورههای بو.تهای هستند، ولی بعضی وقت ها هنوز هم از این کوره ها استفاده می شود. این کوره ها ساده و راحت و ارزان هستند و مذاب خوبی درست می کنند. کارگاههای کوچک از این کوره ها استفاده می کنند.
این نوع کوره ها با وجود اینکه انواع متعددی از کوره های با تکنولوژی پیشرفته تر جایگزین آنها شده اند، بیشتر در ساخت فلزات و آلیاژ های غیر آهنی و بعضا برای ذوب چدنها مورد استفاده قرار می گیرند.
کورههای ذوب القایی:
گرمایش القایی روشی است که در آن انرژی الکتریکی به گرما تبدیل میشود و برای ذوب فلزات مختلف استفاده میشود. این روش دارای مزایایی مانند تمیز بودن، صرفهجویی در انرژی و کنترل دقیق خواص ماده مذاب است. کوره های ذوب القایی دو دسته اصلی دارند: کوره های القایی باز و کوره های القایی بسته. کوره های القایی باز دارای یک سیم پیچ در بالای یک حفره هستند که جریان الکتریکی را از طریق آن عبور میدهند و فلز را در داخل حفره گرم و ذوب میکنند. این کوره ها برای فلزات با نقطه ذوب پایین مثل مس و آلومینیوم مناسب هستند. کوره های القایی بسته دارای یک سیم پیچ در داخل یک جعبه نسوز هستند که جریان الکتریکی را از طریق آن عبور میدهند و فلز را در داخل یک قالب نسوز گرم و ذوب میکنند. جعبه و قالب جلوگیری از تماس فلز با هوا و کاهش اکسیداسیون و ضایعات را به همراه دارد. این کوره ها برای فلزات با نقطه ذوب بالا مثل آهن و فولاد مناسب هستند.
کورههای ذوب قوس الکتریکی:
کورههایی که با استفاده از یک جرقه برقی مواد فلزی را مذاب میکنند، کورههای قوس الکتریکی نام دارند. جرقه برقی یک نوع تخلیه برقی است که زمانی اتفاق میافتد که جریان برقی بین دو الکترود گرافیتی در هوا یا محیطهای دیگر نارسانا جاری شود. این جرقه ممکن است دمای بالاتر از ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد داشته باشد و مواد فلزی را به فولاد یا چدن تبدیل کند.
این کورهها را ارنست ویلیام زیمنس در سال ۱۸۷۸ ابداع کرد و پل هرویت در سال ۱۹۹۰ آنها را به صورت صنعتی ساخت1. این کورهها در ابعاد مختلف وجود دارند و در ایران به دو شکل کورههای قوس الکتریکی سنتی (با تخلیه از بالا) و EBT (با تخلیه از پایین) کار میکنند. مواد اولیه برای ساخت فولاد و چدن در این کورهها شامل آهن قراضه، آهن اسفنجی، شمش چدن کوره بلند، فروآلیاژ، آهک و فلورین هستند.
کورههای ذوب زیمنس مارتین:
کوره زیمنس مارتین یک روش فولادسازی است که توسط دو برادر فرانسوی به نامهای امیل و پییر مارتین بر اساس ایده زیمنس در نیمه دوم قرن نوزدهم ابداع شد.
در این روش، شارژ (ترکیبی از فولاد قراضه و آهن خام) با سوختهای گازی، زغالسنگ یا مایع در دو محفظه جانبی کوره گرم میشود. سپس با پخش گاز و هوای داغ از طریق شعلهزنهای کوره، شعله رو به شارژ میرود و کربن و آبکی شارژ را سوزانده و دمای کوره را به بیش از 1600 درجه سانتیگراد میرساند.
آستر کوره بسته به فسفر آهن خام تغییر میکند. اگر فسفر آهن خام زیاد باشد، آستر کوره با نسوزهای باز مثل منیزیت یا دولومیت ساخته میشود. اگر فسفر آهن خام کم باشد، آستر کوره با نسوزهای اسید مثل سیلیس یا کوارتز ساخته میشود.
در طول فولادسازی، سرباره هم تولید میشود. سرباره فسفات کلسیم است که به عنوان کود زراعت یا ماده اولیه برای کورههای آهن گداز استفاده میشود.
برای تولید فولاد مورد نظر، عنصرهای لازم را به صورت جوش به کوره اضافه میکنند. پس از پایان فرآیند، فولاد را با سوراخ کردن پایین کوره خارج میکنند و به پاتیلهای بزرگ منتقل میکنند.
فولاد تولید شده در کوره زیمنس مارتین جنس بالا و ناخالصی کم دارد. این کوره قابل تولید انواع فولاد آلیاژ هم هست. ولی نقطه ضعف این کوره سرعت پایین و هزینه بالای فولادساز است.
کورههای ذوب کوپل:
کوره ذوب کوپل یک دستگاه برای تبدیل قراضههای چدن به چدنهای متنوع است. این کوره از یک استوانه فولادی با پوشش آجر نسوز ساخته شده است. در بالا و پایین کوره دربهایی برای ورود مواد اولیه و خروج مذاب و سرباره وجود دارند. هوا با فشار زیاد از طریق دمندهها به داخل کوره فرستاده میشود و با کک احتراق میکند. حرارت حاصل قراضههای چدن را ذوب میکند.
کوره ذوب کوپل در چین قدمت زیادی دارد. این کوره شامل چندین منطقه با دما و واکنش های مختلف است. منطقه احتراق حرارت بالایی تولید میکند. منطقه احیا CO2 را به CO تبدیل میکند. منطقه ذوب قراضه های چدن را به مذاب تبدیل میکند. منطقه پیشگرم بار را آماده میکند.
کوره ذوب کوپل مزایا و معایبی دارد. مزایای آن شامل تولید چدن با کیفیت بالا، تغییر خصوصیات چدن، استفادۀ از قراضه های مختلف، هزینۀ پایین تولید است. معایب آن شامل نیاز به سوخت با کالري بالا، آلودگي هوا، عدم دقت در تنظيم حرارت، عدم قابل استفادۀ مجدد سربارۀ تولید شده است.
سوخت کورههای ذوب بوتهای:
سوخت کورههای ذوب بوتهای معمولاً شامل زغالسنگ، نفت، گاز یا الکتریسیته میشود. این کورهها از جنس مواد نسوز هستند و فلز یا مواد را با حرارت جداره در آن ذوب میکنند.
ساختمان کورههای بوتهای:
اجزاء تشکیلدهنده کورههای بوتهای عبارتاند از:
- بدنــه فلزى
- صفحه فلــزى كف كوره
- دريچــه زیر کوره
- دیوارهی نسوز
- درب كوره
- دســتگاه دمنده هوا (ونيتلاتور)
- فارسونگا (مشعل)
نواع بوتهها و جنس آنها
بوتههای مختلفی که در صنعت استفاده میشوند از جنسهای زیر هستند:
• بوتههای ساخته شده از آهن خالص این بوتهها برای ذوب فلزاتی مناسب هستند که نقطه ذوب پایین و مقاومت در برابر خورندگی بالایی دارند. (مثل عنصر منگنز). البته باید توجه داشت که عناصری مثل روی و آلومینیوم به مرور زمان آهن را حل میکنند و خوردگی ایجاد میکنند.
• بوتههای ساخته شده از فولاد این بوتهها برای ذوب آلیاژهایی کاربرد دارند که نقطه ذوب پایین دارند و یا با اکسیژن ترکیب زیادی نمیکنند. (آلیاژهای منگنز). بوتههای فولادی معمولی خوردگی زیادی دارند و مذاب در آنها تخریب ایجاد میکند. البته بوتههای فولاد نسوز نیز وجود دارد که شامل ٢۵ درصد کروم، ٢٠ درصد نیکل و عناصر دیگر است. همچنین میتوان از آلیاژهای دیگر مثل ۵۰ درصد کروم و ۵۰ درصد نیکل استفاده کرد. علاوه بر این، عنصر نیوبیوم نیز به این بوته ها اضافه میشود تا خوردگی را کاهش دهد.
• بوتههای ساخته شده از گرافيت گرافيت یک شکل از کربن است که نقطه ذوب بالاتر از C °٣٠٠٠ دارد. گرافيت علاوه بر نسوز بودن، همچنین هدایت حرارت خوب و سطح جذب حرارت بالایی دارد. به همین دلیل، بوتههای گرافيتي حرارت را به سمت داخل بوته منتقل میکنند. این بوتهها با قیر و چسب آغشته شده و با فشار قالب میشوند. سپس در محيط بسته و بدون هوا پخت مي شود.(حدود C°١۶٠٠) تا فرآيندي به نام تف جوشي (زينتر) رخ داد. در نهایت، به آرامي در کوره سرديده مي شود.