کوره القایی
کوره القائی دستگاهی است که برای ذوبکردن فلزات به روش گرمایش القایی به کار میرود.
قسمتهای مختلف کوره القایی
بهطور کلی قسمتهای مختلف کورههای القایی عبارتند از:- بوته؛ حاوی اسکلت فلزی کوره، کویل، جداره نسوز، هسته ترانسفورمر، مهار یا یوغ (yoke) پلاتفرم (سکو)
- تأسیسات الکتریکی؛ شامل دژنکتور، سکسیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس، خازنها، چوکها، کلیدهای کولرها، مکندهها و تابلوهای کنترل
- تأسیسات خنک کننده؛ تأسیسات الکتریکی کوره القایی مثل ترانسفورماتور، چوک، خازنها، کلیدهای فشار قوی و تابلوی مدار فرمان در محدودهٔ زمانی خاصی میتوانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی میگردند، لذا این تأسیسات باید خنک گردند، خنک کردن تأسیسات الکتریکی میتواند با فن تهویه یا کولر گازی صورت گیرد. کویل و بدنه کوره در کورههای بوتهای و کویل، القاکننده، خنک کن و گلویی کوره در کورههای کانال دار نیز باید خنک شوند این قسمتها عموماً با آب خنک میگردند (برخی از کورههای کوچک کانال دار بهگونهای طراحی میشوند که تمام قسمتهای ذکر شده یا قسمتی از آن با هوا خنک میشود) و تأسیسات مخصوصی شامل مبدلهای حرارتی، پمپ، برج خنک کن و غیره را دارا میباشد و معمولاً مقصود از تأسیسات خنک کن همین قسمت میباشد
- تأسیسات حرکت بوته؛ برای کورههای بزرگ هیدرولیکی و برای کورههای کوچک مکانیکی یا هیدرولیکی است و شامل جکهای هیدرولیک، پمپ هیدرولیک، مخزن روغن، شیرها، فیلترها، دیگر تأسیسات هیدرولیک و میز فرمان هیدرولیک یا سیستمهای چرخ دندهای دستی یا چرخ دندهای موتور دار
- محل استقرار کوره: شامل اتاق محل استقرار بوته (Furnace Pit)، فونداسیون، چاله تخلیه اضطراری، محل استقرار تأسیسات الکتریکی، هیدرولیکی و خنک کن و محل استقرار تابلوهای مدار فرمان، تابلوی کنترل مدار آب و میز فرمان هیدرولیک میباشد.
- تأسیسات تهویه: تأسیسات دوده و غبارگیر، بخصوص در کورههای بوتهای بزرگ را نیز میتوان از تأسیسات مهم به حساب آورد.
تأسیسات کورههای القایی
هر کدام از شش قسمت فوق مسائل و برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص دارد که این برنامه بسته به نوع کوره (کانال دار، بوتهای) ظرفیت بوته، فرکانس کوره (خطی، متوسط، بالا)، سیستم خنک کن کوره، سیستم حرکت بوته و نوع جدارهٔ نسوز تفاوتهایی داشته اما در اصول همسانی زیاد وجود دارد. محدوده فرکانسی عملیاتی کوره از ۵۰ هرتز تا ۴۰۰ کیلوهرتز یا حتی بیشتر میباشد.عوامل مؤثر در بالا بودن راندمان کاری کوره
مهمترین عوامل مؤثر در بالا بودن راندمان عبارت است از: اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره، شارژ مناسب، اپراتوری صحیح، وضعیت جداره نسوز. اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره کورههای القایی بسته به نوع آن (کانال دار، بدون هسته)، ظرفیت آن، مقدار فرکانس، نوع سیستم خنک کن، سیستم حرکت بوته و نوع جداره نسوز برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص به خود دارد و باید به دقت اجرا شود.شارژمناسب
کورههای بدون هسته ذوب القایی با فرکانس پایینتر از ۲۵۰ هرتز تمام ذوب خود را تخلیه نمیکنند تا زمان شارژ بعدی کوتاهتر شود، به علت وجود ذوب در این کورهها مواد شارژباید عاری از روغن و رطوبت باشد در غیر این صورت خطر پاشش ذوب و قطعات شارژ جامد به بیرون از کوره وجود دارد ضمناً وجود روغن و دیگر مواد آلی باعث ایجاد دود در کارگاه میشود سرد بودن سرباره نسبت به ذوب در کورههای القایی ضمن اینکه این کورهها را در امر احیای مداد اکسیدی ناتوان میکنند باعث میشود این کورهها نتوانند مقدار زیاد مواد اکسیدی، خاک و سرباره را تحمل کنند و وجود مقادیر زیاد مواد غیر فلزی غیر آلی باعث ایجاد پل بالای ذوب بخصوص هنگام سرد بودن ذوب میشود که خود میتواند مشکلاتی را در کار کوره ایجاد کند. ابعاد نامناسب شارژ نیز میتواند هم مستقیماً به جداره صدمه بزند و هم در ایجاد پل روی ذوب کمک نماید.اپراتوری صحیح
چرخش و تلاطم مذاب در کورههای القایی بدون هسته بخصوص با فرکانسهای پایینتر باعث میشود تهیه ذوب با آنالیز معین و همگن و درجه حرارت مشخص و یکنواخت، سادهتر باشد. با این حال برای بالا رفتن راندمان و سلامت کوره اصولی در کار با کوره باید رعایت کرد، انتخاب شارژ مناسب، دمای صحیح ذوب در مراحل مختلف فرایند تهیه ذوب، شارژ کوره به روش صحیح و مقادیر معین، توجه به تابلوهای مدار فرمان و ابزار و وسایل هشدار دهنده و توجه به مسائل ایمنی از جمله وظائفی است که اپراتور کوره (کوره دار) هنگام کار با کوره باید رعایت کند، اپراتوری کوره با توجه به نوع کوره، ظرفیت آن، نوع ذوب تهیه شده، نوع شارژ جامد و پارامترهای دیگر تفاوت میکند.وضعیت جداره نسوز:
جداره کورههای القایی میتواند در اثر سایش مکانیکی به وسیله ذوب و شارژ جامد، خوردگی شیمیایی به وسیله سرباره، ذوب و آتمسفر کوره شوکهای مکانیکی و حرارتی کندگی و انهدام در اثر برخورد وتصادم با شارژ جامد، شیوه شارژ نامناسب وغیر متناسب بودن ابعاد و کیفیت شارژ، درجه حرارت بیش از اندازه بالای ذوب آسیب دیده یا نازک گردد (نصب و پخت نا صحیح جداره و هرگونه انفجار به هر دلیلی داخل کوره نیز میتواند باعث انهدام یا آسیب به جداره نسوز شود) ویا در اثر رسوب مواد غیر فلزی، غیر آلی بر جداره ضخیم گردد که در هر دو مورد برای کوره مضر میباشد مورد اول (نازک شدن جداره) گر چه در مرحله اول باعث بالا رفتن توان گرمایی کوره میشود ولی در مجموع عمر جداره پایین آورده و گاهی باعث توقف اضافی میگردد. مورد دوم (ضخیم شدن جداره) باعث پایین آمدن راندمان کوره شده و گاهی در شارژ کردن نیز اخلال ایجاد میکند، برای شناخت علل ضخیم شدن جداره و نازک شدن جداره بر اثر فعلاً و انفعالات شیمیایی باید ترمومتالورژی ذوب، سرباره، آتمسفر کوره و آستر نسوز را شناخت. به عنوان مثال وجود اکسیدهای قلیایی در ذوب آلومینیم در کروههای با جداره آلومینیایی باعث اکسید شدن آلومینیم مذاب و تشکیل آلومینا و رسوب آن بر جداره و نتیجه ضخیم شدن جداره میگردد در صورتی که وجود اکسیدهای قلیایی در کورههای با جداره سلیسی باعث خوردگی شدید آستر نسوز میگردد.کنترل خوردگی و سایش
جداره کورههای بوتهای بسته به شرایط کاری، نوع ذوب، نوع جداره از نظر شیمیایی و فیزیکی، نحوه نصب، رطوبتگیری و پخت آستر، نوع و کیفیت شارژ جامد و نحوه شارژ میتواند هنگام کار ضخیم گردد یا اینکه در اثر سایش، فرسایش، خوردگی شیمیایی نازک گردد، نازک شدن به مفهوم نزدیک شدن جداره و نزدیک شدن ذوب به کویل فوران مغناطیسی جذب شده توسط کویل افزایش پیدا کرده نتیجتاً آمپری که توسط کویل در یک ولتاژ معین کشیده میشود با یک حجم ذوب معین (درجه حرارت ذوب تأثیر جزئی بر آمپر کشیده شده دارد، به هر حال دقیق تر است که درجه حرارت هم تقریباً جهت مقایسه یکسان باشد در کورههایی که فرکانس متغیر است مقایسه باید در یک فرکانش مشخص صورت گیرد) در حالت جدارهٔ نو با حالت جداره خورده شده مقایسه گردد افزایش آمپر مشاهده خواهد شد. با اضافه شدن مقدار آمپر کشیده شده که بیانگر جدب بیشتر فوران مغناطیسی توسط ذوب است خاصیت سلفی (Inductive) مدار بیشتر میشود و در نتیجه ضریب توان cosα از یک به سمت خاصیت سلفی منحرف میشود برای یک کردن ضریب توان نیاز به مقدار خازن بیشتری در مدار میباشد؛ بنابراین بهترین راه کنترل خوردگی جداره زمانی که ذوب داخل کوره میباشد، مشاهده مقدار جریان الکتریکی کشدیه شده توسط کویل، ضریب توان و مقدار خازنهای داخل مدار و مقایسه آنها با حالت جداره نو میباشد. عکس مطالب فوق در هنگامی است که جداره ضخیم گردد. بدین معنا که با ضخیم شدن جداره ذوب از کویل دور شده و در نتیجه حجم فوران مغناطیسی جذب شده توسط ذوب کاهش مییابد و بالتبع جریان کشیده شده توسط کویل کم میشود و در نتیجه مدار خازنی capacitive میشود و ضریب توان از یک به سمت خازنیی منحرف میگردد و برای یک کردن cosα نیاز است مقداری خازن از مدار خارج شود؛ بنابراین با کنترل مداوم آمپر کشیده شده توسط کویل ضریب توان cos α و مقدار خازن در مدار برای تصحیح ضریب توان و مقایسه آن با حالت جداره نو میتوان دریافت که جداره نازک شدهاست یا ضخیم. مقادیر الکتریکی فوق را میتوان در رابطه زیر خلاصه کرد: R مقاومت حمام مذاب (اهم) V ولتاژ کوره (ولت) P توان کوره (وات)
