کوره القایی

کوره القایی نقش بسیار مهمی در صنعت فولاد دارد و در افزایش کیفیت محصولات و حفظ انرژی اثرگذار است. مطلب حاضر اطلاعات جامع و کاملی برای شناخت این محصول در اختیار شما قرار می‌دهد تا ضمن آشنایی با انواع آن، دانش کافی برای خرید این محصول را نیز بدست آورید.

کوره القایی چیست؟

کشور ایران امروز با وجود موانع مختلف، پیشرفت‌های بسیاری در زمینه زیرساخت داشته است. امروزه با توجه به افزایش روند ساخت و ساز بیش از پیش بر اهمیت کارخانه‌های فولاد نیز افزوده شده است. کوره‌ ذوب القایی یکی از جدیدترین و به‌روزترین روش‌های تولید شمش فولاد است که در حال حاضر در بسیاری از کشورهای پیشرفته برای ذوب فلزات و همچنین تولید فولاد استفاده می‌شود. اما برای توضیح بهتری کوره القایی لازم است که ابتدا با تعریف عملیات حرارتی و فرآیند کار آن آشنا شویم.

عملیات حرارتی به گرم و سرد کردن تعمدی انواع فلزات و آلیاژها در زمان‌بندی و با دمای مشخص گفته می‌شود. هدف از انجام این کار، دستیابی به خواص مورد نظر شیمیایی، فیزیکی، متالوژیکی و مکانیکی مورد نظر است. برای انجام عملیات حرارتی از ابزارها و همچنین روش‌های مختلف استفاده می‌شود. انواع عملیات حرارتی نیز شامل انواع سختکاری موضعی، شعله‌ای و القایی است. در روش آخر با استفاده از کوره‌‌های القایی، فولاد حرارت می‌بیند و فرآیند مقاوم سازی آن انجام می‌شود.

تولید کوره القایی

در گذشته برای حرارت‌دهی از کوره‌های سوخت فسیلی استفاده می‌شد. این کوره‌ها بسیار بزرگ بودند و راه‌اندازی یا خاموش کردن آن‌ها بسیار زمان‌بر بود. کوره سوخت فسیلی ضمن اینکه انرژی زیادی مصرف می‌کرد؛ برای محیط زیست هم بسیار زیان‌بار بود.

از دیگر مشکلات کوره‌های سنتی راندمان پایین، سر و صدای زیاد، عدم یکنواختی مذاب و ناتوانی در ذوب فلزات دیرگداز بود که موجب شد متخصصان این حوزه به فکر وسیله‌ای جایگزین و به صرفه بیفتند. تا اینکه با پیشرفت تکنولوژی، کوره‌های القایی وارد بازار شدند.

این دستگاه از طریق میدان الکترومغناطیس، فرکانس و جریان بالا و همچنین با استفاده از سیم پیچ مسی در میدان مغناطیسی، دمای قطعات فلزی را با سرعت بیشتری بالا می‌برد و تا دمای ذوب می‌رساند.

قرار گرفتن فلز در درون یک بوته که دور آن با کلاف‌های مغناطیسی پیچیده شده است و توسط جریان آب خنک می‌شود؛ موجب می‌گردد تا جریان گردابی یا فوکو در فلز، القا شده و با ایجاد حرارت فلز را ذوب می‌کند. قابل ذکر است که ظرفیت کوره های القایی تولیدی در حجم‌های 5 – 10 – 20 – 50 – 100 – 200 – 300 – 500 کیلوگرم است.

کاربرد کوره القایی

این نوع کوره‌ها در صنایع سبک و سنگین کاربرد دارند و به علت راندمان بالا، سرعت گرمایش بالا و حفاظت از محیط زیست، جایگزین روش‌های پیشین شدند. از دیگر ویژگی‌های آن، عدم فعل و انفعالات شیمیایی در فرایند ذوب و سختکاری است که موجب می‌شود تا تغییرات ترکیبی در مذاب ایجاد نشده و ناخالصی آن افزایش پیدا نکند. در این روش به منبع خارجی گرم کننده نیازی نیست و به همین دلیل تلفات گرمایی کمتر شده و کار تمیزتر انجام می‌شود. 

با به کارگیری کوره القایی برای ذوب شمش فلز و آهن، در نهایت از ماده مذاب حاصل از آن، شمش فولاد تهیه می‌شود. محصول به‌دست آمده در کارخانه‌های نورد برای تولید انواع میلگرد، نبشی و ناودانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با توجه به کاربردهای گسترده کوره‌های القایی از آن در انواع مختلف ساده قابل مصرف در خانه و کارگاه تا کوره‎‌های بزرگ صنعتی و صنایع قطعه سازی استفاده می‌شود. از دیگر مزایای کوره القایی آن است که موجب آلودگی آلیاژ تولید شده نمی‌شود و نگهداری و بهره‎برداری از آن ساده و ارزان است.

مزایای کوره القایی

• سادگی اپراتور کوره (زیرا کوره دارای بخش کنترل کامل الکترونیکی است)
• عدم وجود اکسیداسیون و آلودگی برا (زیرا در فرایند کوره گز و شعله اسید کننده تولید نمی‌شود)
• سرعت بالا در استارت کار دستگاه بدون نیاز به ذوب اولیه
• فرایند بالای عملیات و راندمان بسیار بالا در قیاس با انواع دیگر کوره‌ها
• توانایی اعمال آلیاژهای یکنواخت
• توانایی تهیه و نگهداره مواد ذوی در تمام ظرفیت‌ها
• ساده بودن عملیات تغذیه و تخلیه
• قابلیت کنترل درجه حرارت با دقت بالا
• قابیلت ذوب فلزات قراضه
• اشغال فضای بسیار کم
• مطابق با محیط زیست

موارد استفاده از کوره‌های القایی

چنانچه پیش‌تر ذکر شد، کوره القایی از خانه تا کارخانه‌های صنعتی پیشرفته قابل استفاده است که در ادامه هر یک را به تفکیک شرح می‌دهیم:

• در محیط منزل

افراد علاقه‌مند به علوم مهندسی با اندک آشنایی با تجهیزات برقی و الکترونیک می‌توانند یک کوره القایی ساده‌ در منزل درست کنند. این کار مهارت چندانی نمی‌خواهد، اما همواره رعایت نکات ایمنی در انجام آن ضروری است. معمولا از این کوره برای گرم کردن اتاق و ذوب فلزات کوچک استفاده می‎شود.

ماژول کوره القایی 12 ولت نیز که کوچک و جمع و جور است برای مصارف خانگی جهت ذوب کردن یا نرم کردن فلزات قابل خریداری است. افرادی که به امور مهندسی و برق علاقه دارند و قصد انجام عملیات حرارتی در سطح کوچکتر در منزل را دارند؛ می‌توانند با خریداری کیت کوره القایی در ولتاژهای مختلف به همراه لوله مسی دست به آزمایش‌هایی بی‌خطر و آسان بزنند.

•  در آزمایشگاه

فلزات با ارزش در صنایع مختلفی همچون صنایع پزشکی، شیمیایی، هوافضا و جواهرسازی استفاده می‌شوند. کوره القایی آزمایشگاهی در مراکز تحقیقاتی زمانی که باید نمونه‌های کوچک، ریخته‌گری شوند و مورد آزمون‌های مختلف قرار گیرند مفید هستند. 

• در صنایع مختلف

یکی از بیشترین کاربردهای کوره القایی در صنایع فولاد است. کوره‌هایی که در صنایع به کار می‌روند از وزن 15 کیلوگرم تا چندین تن متغیر هستند. فولاد که یکی از انواع آلیاژ آهن است با توجه به خواص خود همچون استحکام کشش نهایی بالا و قیمت نسبتا پایین در صنایع مختلفی همچون ماشین‌آلات، ساخت سلاح و سازه‌های زیرساختی اهمیت به‌سزایی دارد.

دستگاه‌های کوره القایی در این صنایع بدون ایجاد تغییر در ترکیبات شیمیایی محصول، آن را برای مصارف مختلف، حرارت داده و آماده می‎سازد. همین امر بر اهمیت این دستگاه در عرصه‌های مختلف اقتصادی می‌افزاید.

انواع کوره القایی

کوره القایی با توجه به معیارهای مختلف، انواع گوناگونی دارد؛ به طور مثال در ابعاد و اندازه‌های مختلفی ارائه می‌شود. همین تنوع این محصول را به وسیله‌ای پرسود و مطمئن در تولید فولاد تبدیل کرده است؛ اما به صورت کلی تمام مدل‌های کوره القایی در دو نوع اصلی قرار می‌گیرند که شامل موارد زیر می‌شود:

کوره القایی هسته دار

در این مدل یک کانال دور هسته آهن لایه لایه که آن را احاطه کرده و به بدنه کوره وصل می‌شود؛ پیچیده شده است. اینکه شکل کانال به چه صورت باشد؛ کاملا به نوع آلیاژ و طراحی کارخانه سازنده آن بستگی دارد.

در کانال گرما به طور مستقیم روی فلز اثر می‌گذارد؛ اما نیروهای مغناطیسی موجب می‎شوند که فلز از کوره به درون کانال و بیرون آن جریان پیدا کند و به شدت گرم شود.

کوره القایی بدون هسته

این مدل کوره القایی از یک بوته دیرگداز برخوردار است که با یک کویل مسی که قابلیت هدایت بالایی دارد، دور آن پیچیده شده و با آب خنک می‌شود. حلقه‌های سیم پیچ کوره القایی نیز با فیبر شیشه و پنبه نسوز عایق شده‌اند و لایه‌های عایق مانع اتصال کوتاه شدن جریان برق می‌شوند.

عملکرد کوره در این شرایط شبیه یک ترانسفورماتور است که با اعمال نیرو به کلاف اولیه احاطه کننده فلز جریان‌های گردابی القا شده و حرارت تولید می‌شود. خاطر نشان می‌شود که می‌توان با انتخاب دقیق فرکانس، نیرو سرعت ذوب و همگن‌سازی را تحت کنترل درآورد. طبقه‌بندی کوره‌های بدون هسته به صورت زیر است:

• کوره القایی با فرکانس پایین:

ارزان‌ترین راه نصب کوره بدون هسته، استفاده از فرکانس شبکه است. در این مدل دیگر به مبدل فرکانس نیاز نیست و بار کوره تنها از یک ترانسفورماتور تامین می‌شود.

• کوره القایی با فرکانس متوسط:

فرکانس برق این مدل بین 500 الی 10000 هرتز است و ظرفیت آن نیز از چند کیلوگرم تا نزدیک 10 تن می‌باشد.

• کوره القایی با فرکانس بالا:

در این مدل فرکانس 1000 هرتز و بالاتر است و برق از یک منبع سه فاز تامین می‌شود. در فروش کوره القایی فرکانس بالا طی سال‌های اخیر از مبدل‌های فرکانس ثابت استفاده می‌شود که با تریستور کار می‌کند و مزایای بسیار بیشتری نسبت به موتور ژنراتور دارد.

از آنجایی که این مبدل‌ها، قسمت متحرک ندارند و بین روشن کردن ژنراتور و شتاب یافتن آن اختلاف فاز اتفاق نمی‌افتد؛ نیروی تلف شده را کاهش می‌دهند.

• کوره القایی با فرکانس متعدد:

این نوع سه فرکانس مختلف دارد و می‌توان از آن به عنوان کوره القایی کوچک در کارگاه‌ها نیز استفاده کرد. 

خرید کوره القایی

گاهی افرادی که قصد هزینه کردن چندانی ندارند؛ کوره القایی دست دوم را از بازار خریداری می‌کنند و با مشکلات فراوانی مواجه می‌شوند. چرا که این دستگاه دارای عمر مفید مشخصی است و در صورت خرید کالای دست دوم، احتمال اینکه کوره عمر مفید خود را کرده باشد و خریدار با دردسرهای جدید مواجه شود، بیشتر است.

کوره القایی در صنایع مختلف

این وسیله با توجه به اهمیت، ضرورت و کاربردهای متعددی که دارد در صنایع مختلف مصارف گوناگونی دارد. در ادامه به مصارف برخی از انواع کوره القایی در صنایع مختلف اشاره می‌شود:

کوره القایی ذوب طلا

در ابتدا باید بدانید که بین انواع کوره‌های ذوب طلا و نقره تفاوت‌هایی وجود دارد و کوره‌های ذوب طلا معمولا ظریف‌تر و زیباتر هستند. برای ذوب طلا از کوره‌های گازی، برقی المنتی و برقی القایی استفاده می‌شود.

کوره‌های گازی امروزه کمتر به کار می‌روند و کوره‌های القایی بخاطر به‌روز بودن و سرعت ذوب بالایی که دارند در صنایع تولید طلا و جواهر و دیگر فلزات ارزشمند کاربرد دارند.

در این کوره‌ها از بوته گرافیتی استفاده می‌شود و از کسر بار کمتری نیز برخوردارند. کوره‌های ذوب طلا با توجه به ارزش بالای طلا، ظرافت و حساسیتی که دارند؛ قیمتشان نسبت به کوره‌هالی المنتی نیز بالاتر است.

کوره القایی ذوب مس

این نوع کوره به جز در موارد آلیاژسازی معمولا با فرکانس بالای 1000 هرتز به فروش می‌رسند. هنگام خرید این مدل، مشتری باید مدنظر داشته باشد که تلاطم مذاب برای مس زیاد مفید نیست؛ چراکه موجب بالا رفتن اکسیداسیون در مذاب و ترکیب اکسیژن می‌شود.

برای همین در این مورد ،عموما کوره‌های فرکانس متوسط و بالا پیشنهاد می‌شوند و البته کوره‌های با فرکانس بالا بازدهی بیشتری هم دارند. خاطر نشان می‌شود که ذوب براده‌های مس با کوره القایی فرکانس متوسط انجام می‌شود؛ به طوری که براده‌ها با کوره القایی ذوب شده و با حداقل میزان کسری یک ذوب با کیفیت بالا تولید می‎شود.

قیمت کوره القایی

فروش کوره القایی کوچک و بزرگ با فرکانس‌های متعدد در بازار صورت می‌گیرد؛ بنابراین قیمت‌ ها و انواع مختلفی دارند. البته برای صنایع فولاد و کارخانه‌هایی که فعالیت‌های تولیدی گسترده‌داری دارند؛ خرید کوره القایی بزرگ به صرفه‌تر است.