کوره های قوس الکتریکی

معرفی انواع کوره های صنعتی

کوره وسیله‌ای است برای ذوب نمودن وزن مشخصی از فلزات که در انواع مختلف با عملکرد متنوع طراحی می‌گردد. ضروری است برای استفاده از کوره‌های صنعتی در خط‌ تولید کارخانه‌ها، با مکانیزم عملکرد هریک به خوبی آشنا شده تا مناسب‌ترین نوع آن خریداری گردد.انواع کوره‌های صنعتی شامل کوره بوته‌ای، کوره مقاومتی، القایی، قوس الکتریکی و... می‌باشد که در ادامه به بررسی هریک می‌پردازیم.

کوره بوته‌ای (Crucible furnace):

مدل بوته‌ای از قدیمی‌ترین کوره‌های صنعتی محسوب شده و از نظر ساختار به‌ شکل استوانه متصل به دو مخروط ناقص است که توسط فلنچ به یک‌دیگر متصل می‌گردد. ضروری است دهانه کوره به شکلی باشد که شمش‌های فلز به راحتی از آن عبور کرده و در ظرف نسوز داخل کوره قرار بگیرند. 
امروزه در صنعت از این نوع کوره استفاده کمتری می شود، به این دلیل که مدل بوته‌ای فرآیند ذوب نمودن را با دمایی ثابت انجام نداده و در نقاط مختلف، دمایی متفاوت دارد این امر موجب خواهد شد که فرآیند ذوب یکنواخت صورت نگیرد.
البته بهتر است بدانید هنوز هم با جود ساخت کوره های جدید، از این مدل به جهت سادگی ساخت، کاربری آسان، قیمت مقرون به صرفه، کیفیت مذاب نسبتا خوب، استفاده می گردد.
 

کوره قوس الکتریکی (Electric Arc Furnace):

کوره قوس الکتریکی  که به صورت مخفف EAF نامیده می‌شود، کوره‌ای است که با مواد با استفاده از یک قوس الکتریکی گرم می‌شود. این کوره‌ها اندازه‌های متفاوتی دارند که از کوچک‌ترینشان، چدن و از بزرگ‌ترین‌هایشان کوره‌های تولید فولاد را می‌توان نام برد. در بعضی از کوره‌های آزمایشگاهی گاهی دما به ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد.
پایه ریزی و ساخت کوره‌های جدید در سال ۱۸۷۸ به دست سرویلیام زیمنس انجام گرفت. ابداع این روش مبتنی بر این بود که می‌توان برای ذوب فلزات ازقوسی که بین دوالکترود افقی ایجاد می شود، استفاده کرد. طرح زیمنس برای قوس الکتریکی غیر مستقیم چندین نوع بوده اما تنها، در سال ۱۸۹۰ بود که هرولت طرح کوره‌های قوس الکتریکی مستقیم را ارائه کرد به طوری که تمام خصوصیات اساسی و بنیادی کوره‌های الکتریکی جدید را در بر می گرفت. کوره ابداعی هرولت از برق سه فاز استفاده می‌کرد، در هر فاز جریان از یک الکترود عبور کرده و وارد حمام مذاب میشد و از آنجا به الکترود دیگر میرفت، در نتیجه حرارت حاصل به وسیله حمام گرفته شده و به دنبال آن فرسایش مواد نسوز به حداقل خود می‌رسید.

این کوره عمدتاً به منظور تولید فروآلیاژها و کربورکلسیم به وجود آمده بود. درحالی که محدودیت های تولید فولاد به وسیله کوره زیمنس – مارتین منجر به تولید مقادیر زیادی فولاد با عناصر آلیاژی اکسید شونده بود. با شرایط موجود کوره‌های قوس الکتریکی، آلیاژ اکسید شونده به احیاء شونده تبدیل شد و به این ترتیب تولید فولادهای آلیاژی امکان پذیر گردید. انگیزه تحولات کوره قوس الکتریکی نیز همین مسأله بود. کوره قوس الکتریکی دارای یک بدنه فولادی با آستر نسوز, سطح مقطع مدور و کف گود است. یک حلقه سقفی متحرک و  جداشدنی که معمولاً با آب سرد می شود, سقف گنبدی شکل نسوز را حمایت می کند. نحوه برداشتن سقف معمولاً به وسیله یک سیستم هیدرولیکی انجام می گیرد کار این سیستم به این نحو است که سقف را ابتدا بلند می کند و سپس آن را به کنار حرکت می دهد.

کوره مقاومت  الکتریکی (Resistance furnace):

مکانیزم عملکرد این کوره به این صورت است که جریان برق با شدت جریان بالا از المنت های حرارتی عبور کرده و از حرارتی که به وجود می آید فلز ذوب می‌گردد، المنت‌های کوره مقاومتی از آلیاژی با نقطه ذوب و مقاومت به خوردگی بالا ساخته می‌شوند. تنظیم حرارت این کوره توسط سیستم کنترل کننده انجام شده و دستگاه با تلورانس حرارتی و قطع و وصل نمودن جریان برق، حرارت را کنترل می نماید. کوره های مقاومتی عموما با گرم‌کننده مستقیم و گرم کننده غیر مستقیم طراحی و تولید می‌گردند، در نوع گرم‌کنندگی غیر مستقیم، جریان برق از المنت‌های فنری شکل عبور کرده و ابتدا به بوته سپس به شارژ انتقال پیدا می‌کند. در نمونه گرم کننده‌ی مستقیم، در اثر عبور جریان برق با ولتاژ کم، فلز در آستانه ذوب شدن قرار می‌گیرد البته از این نوع کوره‌ها برای ذوب فلزات کمتر استفاده شده و عموما برای گرم نگه‌داشتن فلزات استفاده می‌گردد.

 کوره القایی (induction furnace):

شکل ظاهری کوره‌های القایی به این صورت است که به دور محفظه مواد مذاب، یک سیم پیچیده شده و با عبور جریان برق، میدان مغناطیسی ایجاد می گردد. میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث گرم شدن جسم و در نهایت ذوب شدن آن خواهد شد. تفاوت کوره‌های القایی با دیگر کوره‌ها در دقت بالا، تمیزی، تلفات گرمایی کمتر و... می‌باشد، همچنین مدل القایی این قابلیت را دارد تا در ظرفیت بالا از 15 کیلوگرم تا چندین تن را ذوب نماید.

کوره القایی برحسب نوع فرکانس به سه دسته تقسیم می‌گردد:

دسته اول فرکانس پایینی داشته و عموما در حدود HZ50 می‌باشد، این گروه از راندمان عمومی پایینی برخوردار است و به جهت تلاطم بالا در ذوب شدن چدن بسیار پرکاربرد است، لازم به ذکر است که ساخت این کوره در ظرفیت های پایین امکان پذیر نمی‌باشد.
دسته دوم دارای فرکانس متوسط و در حدود 200HZ الی KHZ 10 بوده و به عنوان کوره‌های سری و کوره‌های موازی  طراحی می‌گردد.
دسته سوم با فرکانس  KHZ 10 تا چندین مگاهرتز به عنوان کوره‌های ذوب استفاده شده و جنبه آزمایشگاهی ندارد.