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 بالااز 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.
 

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 

cable_selection_small.jpg

coils_and_cables_steve_photos_023_small.jpg

damaged_coil_4_small.jpg

hot_crucible_small.jpg

indexpagebusbar_small.jpg

same_finished_coil_2_small.jpg

small-melting_small.jpg

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 .