آشنایی با انواع کوره در تولید آهن آلات

امروزه برای تولید آهن‌آلات و مقاطع فولادی از روش‌های مختلفی استفاده می‌کنند که ازجمله رایج‌ترین و کاربردی‌ترین آن‌ها می‌توان به روش ذوب کردن برای تولید آهن آلات اشاره کرد. برای تولید آهن‌آلاتی مانند تیرآهن، میلگرد و... از روش ذوب کردن استفاده می‌کنند و برای این کار از امکانات و تجهیزاتی به اسم کوره کمک می‌گیرند.

این کوره‌ها در دنیای مدرن امروز نقش مهم و اساسی در صنایع فولاد داشته و انواع مختلفی دارند که هریک از آن‌ها دارای ویژگی‌هایی خاص و منحصربه‌فرد هستند. به‌این‌ترتیب قصد داریم در این متن انواع کوره‌های تولید آهن‌آلات را همراه با مزایا و کاربردهایشان به شما معرفی کنیم؛ برای آشنایی و کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، تا انتهای متن همراه ما باشید.

معرفی کوره‌های تولید آهن

ازجمله کوره‌های ذوب‌ آهن می‌توان به کوره بوته‌ای، کوره کوپلا، کوره مقاومت الکتریکی، کوره القایی، کوره شعله‌ای، کوره سیلیکون کاربایدی و کوره شاموتی اشاره کرد که هریک از آن‌ها خصوصیات و ویژگی‌های مختص به خود را دارند؛ در ادامه هریک از آن‌ها را برای شما مورد بررسی قرار می‌دهیم. 

کوره بوته‌ای

کوره بوته‌ای را به‌عنوان رایج‌ترین و قدیمی‌ترین کوره‌های ذوب‌آهن می‌شناسند؛ اما ازآنجایی‌که امروزه تکنولوژی و تجهیزات استفاده از این کوره‌ها پیشرفت بسیاری داشته، بنابراین دیگر استفاده از این کوره رونق گذشته را نداشته و اغلب در کارگاه‌های کوچک به‌عنوان کوره اصلی و در کارخانه‌های بزرگ به‌عنوان کوره کمکی ایفای نقش می‌کند. 

برای ذوب کردن آهن در این کوره از وسایلی به نام بوته استفاده شده و مواد موجود درون آن به شکل حرارت غیرمستقیم ذوب خواهند شد. بخش‌های مختلفی مانند بدنه‌ای از جنس فلز نسوز، صفحه فلزی کف، دیواره ضد حرارت، درب، دستگاه ونتیلاتور، مشعل و زیر بوته‌ای همگی یک کوره بوته‌ای را تشکیل می‌دهند. ازجمله مزایای این کوره می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• توانایی در ذوب انواع آلیاژها و فلزات مختلف
• هزینه نصب و بهره‌برداری کم
• راحتی در استفاده و راه‌اندازی
• میزان پایین هدررفتن عناصر
• تنوع در سوخت
• امکان تصفیه مستقیم مذاب در بوته

کوره قوس الکتریکی

کوره قوس الکتریکی (EAF) نوعی کوره ذوب فلز است که از قوس الکتریکی برای تولید گرمای مورد نیاز برای ذوب مواد شارژ کوره استفاده می‌کند. این کوره‌ها در صنایع مختلف از جمله فولادسازی، ریخته‌گری و تولید فروآلیاژها کاربرد دارند. کوره قوس الکتریکی از یک محفظه فولادی تشکیل شده است که در داخل آن الکترودهای گرافیتی قرار دارند. قوس الکتریکی بین الکترودها و مواد شارژ کوره ایجاد می‌شود و گرمای حاصل از این قوس، مواد را ذوب می‌کند. انواع کوره قوس الکتریکی به شرح زیر است:

• کوره قوس الکتریکی DC: در این نوع کوره، جریان برق از یک منبع DC به الکترودها هدایت می‌شود.
• کوره قوس الکتریکی AC: در این نوع کوره، از جریان برق AC برای ایجاد قوس الکتریکی استفاده می‌شود.
• کوره قوس الکتریکی UHP: این نوع کوره از قوس الکتریکی با ولتاژ بالا برای ذوب فلزات استفاده می‌کند.

این کوره‌ها به دلیل استفاده از قوس الکتریکی، راندمان بالایی در ذوب فلزات دارند و می‌توان دمای کوره و فرآیند ذوب را به طور دقیق کنترل کرد. در مقایسه با کوره بلند، کوره قوس الکتریکی آلودگی زیست‌محیطی کمتری دارند. هزینه بالا، مصرف برق بالا و ایجاد دود و غبار از معایب استفاده از کوره قوس الکتریکی است.

این کوره‌ها کاربرد گسترده‌ای در صنعت فولادسازی برای ذوب قراضه و تولید فولاد، ذوب فلزات مختلف و تولید قطعات ریخته‌گری و تولید فروآلیاژها مانند فروسیلیس و فرومنگنز دارند ظرفیت کوره قوس الکتریکی به نوع و مدل آن بستگی دارد. کوره‌های قوس الکتریکی با ظرفیت‌های مختلف از چند تن تا چند صد تن وجود دارند. در کوره‌های قوس الکتریکی از الکترودهای گرافیتی استفاده می‌شود. این الکترودها به دلیل رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت در برابر حرارت بالا، برای ایجاد قوس الکتریکی مناسب هستند.

کوره کوپلا

در بسیاری از کارخانه‌ها و کارگاه‌ها برای ذوب کردن چدن از کوره کوپلا استفاده می‌شود. کوره کوپلا را به شکل استوانه‌ای می‌سازند و قطر آن را بر اساس دو فاکتور سرعت و ظرفیت مشخص می‌کنند. این کوره از ظرفیت و تنوع بالایی برخوردار بوده و این قابلیت را دارد که 10 تا 100 تن مواد را ذوب کند. این کوره از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده است که عبارت‌اند از ریل شارژ، پیش گرمکن هوا و تصفیه‌ساز گاز؛ تمامی موادی که برای ذوب شدن درون کوره کوپلا قرار می‌گیرند، به‌صورت مستقیم با حرارت و شعله در تماس هستند. ازجمله مزایای این کوره می‌توان به ظرفیت ذوب‌سازی بالا و همچنین راحتی و سهولت در استفاده اشاره کرد.

کوره مقاومت الکتریکی

این کوره برای داغ‌شدن و رسیدن به دماهای بالای برای ذوب‌سازی از جریان الکتریکی با شدت بالا استفاده می‌کند و شیوه عملکرد آن به این شکل است که جریان الکتریکی از مقاومت‌ها رد شده و افزایش دمای کوره را منجر می‌شود. مقاومت‌هایی که در ساخت این کوره استفاده می‌شوند از متریال‌های محکم و مقاومی تولید شده‌اند تا بتوانند در برابر حرارت بالا، خوردگی و اکسیداسیون کوره محافظت شوند. کوره‌های مقاومتی در دو نوع گرم‌کننده مستقیم و گرم‌کننده غیرمستقیم دسته‌بندی می‌شوند که در ادامه آن‌ها را توضیح می‌دهیم:

گرم کننده مستقیم

از این نوع کوره برای حفظ گرما و ذوب مواد استفاده می‌شود که ولتاژ الکتریکی آن کم اما شدت‌جریان آن زیاد است و به شکل مستقیم به شارژ وصل می‌شود.

گرم کننده غیرمستقیم

در این نوع کوره جریان برق از مقاومت‌هایی که در اطراف کوره قرار گرفته‌اند عبور کرده و از این طریق حرارت را درون بوته به وجود می‌آورند، سپس این حرارت تشکیل شده به‌وسیله بوته به شارژ رسیده و مواد را ذوب می‌کند. ازجمله مزایای کوره مقاومت الکتریکی می‌توان به امکان کنترل ترکیب شیمیایی مواد مذاب اشاره کرد؛ این کوره همچنین دارای ظرفیت حداکثری 500 کیلوگرم است.

کوره القایی

کوره‌های القایی جزو جدیدترین کوره‌های آهن‌آلات به‌حساب می‌آیند که با کمک میدان مغناطیسی فرایند ذوب مواد را انجام می‌دهند. نحوه عملکرد در این کوره به این شکل است که جریان الکتریکی از درون یک سیم‌پیچ رد می‌شود که در آن فلز رسانایی واقع شده و سپس با عبور جریان میدان مغناطیسی در مخزنی که مواد درون آن قرار دارند، ایجاد می‌شود. ذوب‌شدن مواد داخل مخزن و تغییر ساختار مولکولی فلز با تغییر در جریان ورودی و با سرعت زیاد اتفاق می‌افتد. کوره‌های القایی بر اساس فرکانس تولید در سه مورد زیر دسته‌بندی می‌شوند:

• فرکانس پایین با 50 هرتز
• فرکانس متوسط با 200 تا 1000 هرتز
• فرکانس بالا با بیش از 1000 هرتز

ازآنجایی‌که کوره‌های فرکانس پایین بازدهی کمی دارند و از قدرت کافی برای ذوب مواد برخوردار نیستند، بنابراین از آن‌ها بیشتر در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود. ازجمله مزایای این کوره می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ایجاد و پخش حرارت کافی
• قابلیت کنترل ترکیب شیمیایی
• امکان افزایش دما تا حد بسیار زیاد
• مصرف انرژی کمتر نسبت به کوره مقاومت الکتریکی

کوره شعله‌ای

کوره‌های شعله‌ای را معمولاً به شکل مکعب‌مستطیل، چرخشی یا استوانه‌ای می‌سازند، نوع چرخشی آن بیشتر برای ریختگی چدن کاربرد دارد. این نوع کوره‌ها را معمولاً با نام‌های تشعشعی یا روباده نیز می‌شناسند و ازجمله مهم‌ترین ویژگی‌های آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مواد داخل این کوره برای ذوب‌شدن به شکل مستقیم با شعله و حرارت در تماس هستند.
• این کوره را از طریق درب یا سقف آن شارژ می‌کنند.
• سوخت این کوره از گازوئیل یا گاز طبیعی تأمین می‌شود.
• ظرفیت آن بسیار متغیر بوده و برای ذوب کردن آلیاژهای غیرفلزی ظرفیت 15 تا 75 تن و برای نگهداری مواد مذاب تا 90 تن هم ظرفیت دارد.

این کوره نیز مانند کوره‌های دیگر دارای یک سری مزایا است که در ادامه آن‌ها را شرح می‌دهیم:

• ساخت و استفاده آسان
• نیاز کم به هزینه
• سرعت ذوب بالا
• امکان استفاده از ظرفیت متنوع و بالا برای ذوب

کوره سیلیکون کاربایدی

کوره سیلیکون کاربایدی یکی دیگر از انواع کوره‌های تولید آهن به‌حساب می‌آید که از آن برای ذوب و نگهداری مواد استفاده می‌شود، اما در زمان استفاده از آن باید یک سری نکات را رعایت کنید که در ادامه آن‌ها را ذکر خواهیم کرد:

• روکش داخلی و خارجی بوته آسیب‌پذیر بوده و به همین دلیل باید هنگام جابه‌جایی و نصب دقت کافی را به خرج دهید.
• محیطی که در آن این کوره را نصب می‌کنید، باید کاملاً خشک باشد.
• بوته باید حتماً در وسط و مرکز کوره باشد.
• اطراف بوته باید فضای کافی برای انبساط احتمالی در حین عملیات ذوب، فراهم باشد.
• حرارت و شعله باید به‌صورت غیرمستقیم بوده و در تماس با کف یا دیواره آن نباشد.

دقت کنید که در زمان استفاده از کوره سیلیکون کاربایدی باید ابتدا بوته به مدت 2 ساعت در معرض دمای 200 درجه سانتی‌گراد بوده و بعد از اینکه کاملاً آماده شد، می‌توان با کمک حداکثر ظرفیت بوته آن را به دمای 950 درجه سانتی‌گراد رساند.

کوره شاموتی

ازآنجایی‌که در ساخت بدنه این کوره از آجرهای مخصوصی به اسم شاموتی استفاده شده، به آن کوره شاموتی می‌گویند؛ این آجرها از جنس اکسید سیلیسیوم یا آلومینیوم بوده و به همین دلیل مقاومت خوبی در برابر حرارت‌های زیاد دارند و علاوه بر ذوب فلز از آن‌ها در کارهای دیگری همچون شیشه‌سازی، ذوب فلزات غیرآهنی، ریخته‌گری انواع فولاد و... نیز استفاده می‌شود.