انواع کوره در متالورژی و کاربردهای آنها

هر ساله تقاضا برای آلیاژهای فلزی در حال افزایش است. به‌طوری‌ که سازمان جهانی فولاد تخمین می‌زند که 1.81 میلیارد تن فولاد در سال2018 به تولید رسیده که آن را به یکی از رایج‌ترین منابع ساخت بشر تبدیل می‌کند. در واقع 16 درصد از آلیاژ فولاد برای ساخت تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شود و 13 درصد از آن مورد استفاده صنایع خودروسازی است، اما این حجم از فولاد چگونه تولید می‌شود؟ کوره متالورژی یکی از ابزارهای اصلی برای استخراج فولاد از سنگ معدن است. در متالورژی، از چندین نوع کوره مختلف برای پردازش فلزات و سنگ معدن‌ استفاده می‌شود. در این محتوا سعی کردیم به انواع کوره در متالورژی بپردازیم. اگر شما هم در زمینه کوره‌های متالورژی نیازمند اطلاعات بیشتر هستید، تا آخر این محتوا با ما همراه باشید.

کوره متالورژی و کاربرد آن

کوره صنعتی به‌طور معمول برای پردازش مواد خام در دماهای بالا، هم در حالت جامد و هم در حالت مایع استفاده می‌شود. به‌علاوه این محفظه حرارتی برای استفاده بهینه از گرما به‌طوری‌که تلفات انرژی حداقل باشد مورد توجه بسیاری از صنایع ذوب واقع شده است. کوره‌های صنعتی که در صنایع برای انجام عملیات متالورژی استفاده می‌شود، به کوره‌های متالورژی معروف هستند. از کاربرد این کوره‌های متالورژی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استخراج فلزات از سنگ معدن
  
• کلسینه کردن و تف جوشی سنگ معدن
  
• ذوب، پالایش و آلیاژ سازی فلزات
  
• حرارت دادن فلزات
• کربن سازی ذغال سنگ
  

انواع کوره در متالورژی و صنعت ذوب

انواع کوره را در متالورژی براساس منبع حرارتی تولید شده توسط کوره تقسیم‌بندی می‌کنند. علاوه‌بر این مکانیزم برخی از کوره‌ها، احتراق سوختی خاص و بعضی دیگر تبدیل نیروی الکتریسیته برای تولید گرمای مورد نیاز است. در این بین کوره‌هایی که از سوخت مایع و جامد استفاده می‌کنند رایج‌تر هستند. کوره‌های گرمایش الکتریکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ چراکه از نظر هزینه سوخت مزایای بسیار زیادی را ارائه می‌دهند. از انواع کوره در متالورژی موارد زیر را می‌توان نام برد.

کوره کلد بلاست یا هوا سرد

کلد بلاست یا هوا سرد به کوره‌های متالورژی می‌گویند که هوا در آن‌ها قبل از دمیدن در کوره گرم نمی‌شود. همین امر نشان دهنده اولین مرحله توسعه در صنعت آهن سازی است. کاهش رطوبت هوای زمستانی دلیل استفاده از کوره کلد بلاست بود که باعث شد تا دهه 1820 استفاده از هوای سرد برای تولید آهن به هوای گرم ترجیح داده شود. به دلیل پیشرفت تکنولوژی در رابطه با کوره‌های هوا گرم امروزه استفاده از کوره‌های هوا سرد دیگر رایج نیست.

کوره هات بلاست یا هوا گرم

کوره هات بلاست یا هوا گرم، گرما را به صورت متناوب ذخیره کرده و گاز دودکش کوره، گرما را در ظرف آجر نسوز با محفظه‌های متعدد حبس می‌کند. سپس این هوای گرم را در محفظه احتراق می‌دمد. این عمل تکرار شونده را گرمایش احیا کننده می‌نامند. هات بلاست هوا را قبل از دمیده شدن گرم کرده و در کوره بلند یا سایر فرایندهای متالورژیکی استفاده می‌کند. از آنجایی که این امر سوخت مصرفی کوره را کاهش می‌دهد، در زمان انقلاب صنعتی کوره هوا گرم یکی از مهم‌ترین فناوری‌های توسعه به شمار می‌رفت. همچنین ظرفیت کوره‌ها با استفاده از ذخیر هوای گرم افزایش پیدا کرده که این امر از اتلاف انرژی جلوگیری می‌کند.

کوره هوا گرم در متالورژی

کوره‌های هوا گرم در صنعت متالورژی بسیار رایج هستند. این کوره‌ها با جلوگیری از اتلاف انرژی کارایی و بازده بسیاری بالایی دارند. همچنین براساس کارکرد کوره و حجم استفاده از آن تقسیم‌بندی می‌شوند. قابل توجه است که بسیاری از این کوره‌ها در صنایع ذوب استفاده می‌شوند که نیازمند استقامت در دماهای بالا هستند. از انواع رایج این کوره‌های هوا گرم در صنعت متالورژی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

کوره پادینگ در صنعت

پادینگ به فرایند تبدیل آهن خام به آهن میله‌ای می‌گویند. این فرایند در کوره‌های پادینگ اتفاق می‌افتد و به این صورت است که آهن مذاب در محیط اکسید کننده برای سوزاندن کربن هم زده شده و در نتیجه آهن فرفورژه به‌وجود می‌آید. لازم به ذکر است که محیط اکسید کننده نیاز به منبعی مشخص دارد. 

این کوره از مهم‌ترین فرآیندهای ساخت حجم قابل توجهی از آهن میله‌ای با ارزش و مفید است که در آن از ذغال چوب استفاده‌ای نمی‌شود. به‌علاوه کاربرد دیگر این کوره تولید مقداری معین از فولاد خام است. این امر باعث شد که تولید آهن در انگلستان و اندکی پس از آن در آمریکای شمالی رواج یابد. همچنین گسترش کوره پادینگ تا آنجا که به صنعت آهن مربوط می شود، آغاز انقلاب صنعتی را تشکیل داد. جالب است بدانید در قرن نوزدهم از آهن فرفورژه برای ساخت برج ایفل، پل‌ها و چارچوب اصلی مجسمه آزادی آمریکا استفاده کردند.

کوره روربراتوری با محفظه جداگانه

یکی از ‌کوره‌های متالورژی معروف کوره روربراتوری است که مواد خام در حال پردازش را از سوخت اصلی جدا می‌کند. لازم به ذکر است که این کوره از تماس مواد خام با گازهای احتراق جلوگیری نمی‌کند. این نوع از کوره‌ها را می‌توان با کوره‌های بلند مقایسه کرد؛ زیرا هر دو، سوخت و مواد خام را در محفظه‌های جدا قرار می‌دهند. از کاربرد این دستگاه‌ها می‌توان به دو دسته کلی زیر اشاره کرد:

• کوره‌های ذوب متالورژیکی
  
• کوره‌های پردازش دمای پایین
  

کوره روربراتوری از گرمای تابشی منعکس شده و تماس مستقیم گازهای خروجی استفاده می‌کند؛ زیرا از نظر کارایی به دلیل جدا شدن سوخت و مواد مورد نظر در مضیقه قرار دارد. همچنین این عمل را برای به حداکثر رساندن انتقال حرارت انجام می‌دهد. در گذشته از سوخت جامد برای راه اندازی این نوع کوره مانند ذغال سنگ قیری استفاده می‌کردند. باید توجه داشته که کنترل سوخت و هوا بسیار مهم است؛ چراکه می‌تواند شیمی گازهای خروجی را به مخلوطی اکسید کننده تغییر دهد که در تماس با مواد در حال پردازش باعث تغییر در ساختار محصول نهایی می‌شود. کوره روربراتوری برای ذوب برنج، برنز و آهن خام مورد استفاده است.

کوره تنفس باز یا اجاق باز

برای تولید فولاد در صنعت متالورژی نیاز است که کربن خام و سایر ناخلاصی‌ها از سنگ معدن آهن جدا و سوزانده شود. کوره تنفس باز متخصص این کار است. اگر چه زمانی تولید فولاد به دلیل نقطه ذوب بالای آن کاری دشوار بود، اما با طراحی کوره اجاق باز این کار به مراتب آسان‌تر شد. کل پروسه تولید فولاد توسط این کوره تا هشت ساعت طول می‌کشد. همچنین این فرآیند کندتر از فرایند بسمر اتفاق می‌افتد به همین علت کنترل و نمونه‌برداری برای ارزیابی کیفیت محصول نهایی بسیار راحت‌تر است.

این کوره را پس از اطمینان از سلامت آن و سرویس کامل اجاق‌ها با استفاده از ضایعات فلزی مانند صفحه‌های فلزی و بدنه وسایل نقلیه شارژ می‌کنند. سپس محفظه کوره با استفاده از گاز سوزان گرم می‌شود. پس از ذوب شدن محتوای درون اجاق، ضایعات سنگین مانند ضایعات ساختمانی را یه محتویات داخل آن اضافه می‌کنند. حال آهن خام با استفاده از سوزاندن اکسیژن موجود در اکسید آهن و ناخالصی‌های کربنی، کربن زدایی می‌شود. علاوه‌بر این اضافه کردن مقداری سنگ آهک و سنگ آهن باعث افزایش سرعت این فرآيند و بهبود عملکرد آن خواهد شد. در مرحله پایانی شما فولادی خالص در محفظه‌های کوره خود در حال جوشیدن دارید که می‌توانید آن را به شکل دلخواه خود قالب‌بندی کنید. 

کوره قوس الکتریکی

کوره قوس الکتریکی همانطور که از اسم آن پیداست از قوس الکتریکی برای تولید حرارت درون محفظه استفاده می‌کند. کوره‌های قوس صنعتی در اندازهای مختلف از جمله محفظه‌های تقریبا یک تنی به منظور استفاده در ریخته‌گری محصولات چدنی و واحدهای بزرگ 400 تنی برای تولید فولاد وجود دارند. کوره قوس الکتریکی پژوهشی نیز برای آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و مصارف دندان‌پزشکی با ظرفیت چند ده گرمی نیز استفاده می‌شوند. دمای این کوره از 1800 درجه سانتی‌گراد در مصارف عادی و تا 3000 درجه سانتی‌گراد برای مصارف پژوهشی و تحقیقاتی متغیر است.

فرایند تولید گرما در این کوره از جریان متناوب برق سه فاز شروع می‌شود. به همین دلیل در اکثر کوره‌های قوس صنعتی سه الکترود تعبیه شده است. قوس الکتریکی از اختلاف پتانسیل بین ماده باردار و الکترود به‌وجود می‌آید. همچنین این قوس تا 5400 درجه فارنهایت به شکل تابش و عبور جریان، گرما تولید می‌کند. الکترودها در مقطعی گرد و مانند پیچ دارای رزوه هستند؛ چراکه به دلیل فرسودگی از عبور مداوم جریان الکتریسیته خاصیت خود را به مرور زمان از دست داده و باید تعویض شوند.  

کوره فولادسازی مدرن با اندازه متوسط دارای ترانسفورماتوری حدود 60000000 ولت آمپر (60 MVA)، با ولتاژ ثانویه بین 400 تا 900 ولت و جریان ثانویه بیش از 44000 آمپر خواهد بود. همچنین در کارگاهی مدرن، انتظار می‌رود که چنین کوره‌ای مقدار 80 تن فولاد مایع را در 50 دقیقه بعد از شارژ کردن با ضایعات تا ضربه زدن به کوره تولید کند. در مقایسه با کوره‌های اکسیژن پایه می‌توانند ظرفیتی بین 150 تا 300 تن در هر بار شارژ را داشته باشند. همچنین می‌توانند در 30 تا 40 دقیقه گرما تولید کند.

حرف پایانی

انواع کوره در متالورژی برای ذوب سنگ آهن و ضایعات فلزی استفاده می‌شوند. اگرچه تعداد اندکی از این کوره‌ها مصارف تحقیقاتی و پژوهشی دارند، اما به دلیل طراحی محفظه‌های بزرگ برای تولید فولاد خالص مورد استفاده هستند. در گذشته تولید فولاد از ضایعات فلزی و ضایعات صنایع سنگین کار دشواری بود؛ چراکه رسیدن به نقطه ذوب بالای این مواد کار سختی به شمار می‌رفت، ولی امروزه با استفاده از این کوره‌ها تولید فولاد به شدت افزایش یافته و به یکی از مهم‌ترین صنایع دنیا تبدیل شده است.

خدمات متالورژی پودر الوند:

• فروش خط تولید دستگاه متالورژی پودرفروش خط تولید دستگاه متالورژی پودر
  
  

دستگاه پرس متالورژی پودردستگاه پرس متالورژی پودر

کوره زینترینگ متالورژی پودرکوره زینترینگ متالورژی پودر