X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

کوره

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

اصول کار کوره :

در فرایند استخراج , تصفیه و ذوب مجدد , معمولاً راههائی وجود دارد که بسته به نوع کار طراحی می شوند و در این کوره ها عمل ذوب انجام می شود . در این جهت می توان از کوره بلند (کوره ای که در آن اکسید آهن تبدیل به چدن می شود) , کنورتور که در آن چدن با دمش اکسیژن خالص به فولاد تبدیل می شود . و کوره های دیگر بعنوان کوره های ذوب Melting نامیده می شود , در این درس بحث ما در روی کوره هائی که برای استخراج فلزات استفاده می شود دور نمی زند مثل کوره های استخراج آهن در اصفهان , استخراج مس در سرچشمه کرمان , استخراج سرب و روی در زنجان .

در این درس کوره هائی که مورد بررسی قرار می گیرند بیشتر کوره های مربوط به صنعت ریخته گری هستند . یعنی کوره هائی که شوشه ها Pigs در آنها ذوب می شود و با تنظیم آنالیز آنها مذاب برای ریخته گری قطعات آماده می شود .

کوره

اصول کار کوره :

در فرایند استخراج , تصفیه و ذوب مجدد , معمولاً راههائی وجود دارد که بسته به نوع کار طراحی می شوند و در این کوره ها عمل ذوب انجام می شود . در این جهت می توان از کوره بلند (کوره ای که در آن اکسید آهن تبدیل به چدن می شود) , کنورتور که در آن چدن با دمش اکسیژن خالص به فولاد تبدیل می شود . و کوره های دیگر بعنوان کوره های ذوب Melting نامیده می شود , در این درس بحث ما در روی کوره هائی که برای استخراج فلزات استفاده می شود دور نمی زند مثل کوره های استخراج آهن در اصفهان , استخراج مس در سرچشمه کرمان , استخراج سرب و روی در زنجان .

در این درس کوره هائی که مورد بررسی قرار می گیرند بیشتر کوره های مربوط به صنعت ریخته گری هستند . یعنی کوره هائی که شوشه ها Pigs در آنها ذوب می شود و با تنظیم آنالیز آنها مذاب برای ریخته گری قطعات آماده می شود .

اصطلاحاً به این کوره ها , کوره های دوباره ذوب (Re-Melting Furnaces) می گویند , کوره هائی که در ریخته گری برای ذوب مجدد فلزات و آلیاژها استفاده می شوند به ترتیب می توانیم به شرح زیر نام ببریم :

۱)     کوره های بوته ای  Crucible Furnaces

۲)     کوره های تشعشعی  Radiation or Reverberatory Furnaces

۳)     کوره های ایستاده (کوپل)  Vatical Shaft (Cuple) Furnaces

۴)     کوره های برقی  Electric Furnaces

۵)     کوره های با شعاع الکترونی Electron Furnaces

۶)     کوره های دیگر (استفاده از انرژیهای دیگر)

۱)کوره های بوته ای :

همانطو که از نام آنها پیداست برای عمل ذوب از بوته استفاده می شود . انتقال حرارت در این کوره ها بیشتر از طریق هدایت به مواد موجود در داخل بوته می رود .

حرارت به سه طریق منتقل می شود : ۱- هدایت. ۲- جابجائی. ۳- تشعشعی

جنس بوته ها :

جنس بوته ها که استفاده می کنند به شرح زیر است . بوته های آهن خالص- بوته های فولادی- بوته های چدنی- بو ته های شاموتی- بوته های گرافیتی- بوته های سیلیکون کاربایدی- بوته های دیگر

آهن خالص برای فلزاتی که نقطه ذوب کمتری نسبت به آهن دارند و خوردگی کمتری دارند- از بوته های آهنی برای ذوب موادی که نقطه ذوب آنها پائین تر از نقطه ذوب آهن خالص است (۱۵۳۹-۱۵۳۶درجه سانتیگراد) است . منیزیم را مجبوریم در داخل این بوته ذوب کنیم چون با بهترین آجر نسوز نمی توان منیزیم را ذوب کرد و دلیلش میل ترکیبی منیزیم با اکسیژن است که اکسیژن نسوز را می کشد و نسوز متخلخل می شود-

آهن خالص تجاری:

 چون آهن بصورت خیلی خالص بندرت یافت می شود , بیشتر از این آهن استفاده می شود و خلوصش ۸/۹۹% است و ناخالصی اش ۲/۰-۱/۰% می باشد. آهن خالص تجاری را در دنیا برخی از شرکتها تولید می کنند . از جمله شرکت آرمکو و وستینگ هاوس در آمریکا تولید می کنند که برای ذوب آلیاژهای با نقطه ذوب کم مثل روی , منیزیم , سرب و … از این ورقها بوته درست کرده (بوته یکپارچه) استفاده می کنند (بوته را جوش نمی زنند بلکه با آهنگری درست می کنند بلکه پرس و گرم کاری)- از بوته های چدنی برای ذوب آلیاژهای روی , آلومینیوم و سایر آلیاژها با نقطه ذوب پائین استفاده می کنند بشرطیکه مشکل آهن در آن آلیاژها وجود نداشته باشد . تجربه نشان می دهد مذاب Al و Zn , آهن را در خود حل می کند چون چدن دارای انتقال حرارت خوب است (بدلیل گرافیتهای لایه ای) و ارزان ریخته گری می شود . در ایران بیشتر از بوته های چدنی استفاده می شود .

بوته های فولادی :

از بوته های فولادی برای ذوب آلیاژها با نقطه ذوب کم و آلیاژهائی که میل ترکیبی زیادی نسبت به اکسیژن دارد مثل آلیاژهای منیزیم که علاقه دارند اکسیژن مواد نسوز را بگیرند , استفاده می کنند . فولادهای معمولی خوردگی بیشتری دارند و مذاب آلیاژهای مختلف در آن تدریجاً آن را می خورند (یعنی بدنه را در خود حل می کنند).

بوته از جنس مواد نسوز دوام بیشتری در برابر پوسته پوسته شدن یعنی اکسید شدن دارد . آنالیز یک نوع فولاد نسوز عبارتست از ۲۵% کرم و ۲۰% نیکل و بقیه عناصر جزئی دیگر , از آلیاژهای دیگر نیز که قیمت آنها گران است بعنوان بوته می توان استفاده کرد , از جمله آلیاژ ۵۰% کرم و ۵۰% نیکل یا آلیاژ ۵۰% کرم و ۵۰% نیکل و کمی نیوبیوم Nb (که دوام و مقاومت خوبی دارد) .

بوته های گرافیتی :

همانطور که از نام این بوته ها پیداست , جنس این بوته ها از گرافیت می باشد . (می دانیم که کربن در طبیعت به سه صورت دیده می شود : ۱) کربن بی شکل : این کربن شکل بلوری ندارد و به آن کربن آمولف نیز می گویند . این کربن در اثر حرارت در مجاورت اکسیژن , می سوزد و خاکستر از آن باقی می ماند. ۲) کربن بصورت گرافیت : این نوع کربن بصورت بلوری (کریستالی) می باشد و بلوری آن طوری است که دارای صفحات لغزش است و این صفحات می توانند روی هم براحتی بلغزند . بهترین آنها گرافیت چرب نقره ای است . این گرافیت ماده نسوز است و نقطه ذوبی در حدود بیش از ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد دارد گرافیت راسب (رسوب یافته) شده در حین انجماد در چدنهای خاکستری از این نوع است که از مذاب جدا شده . ۳) کربن بصورت الماس : بلور این نوع کربن بصورت یک هشت وجهی است ولی رنگی و شفاف است و با سختی ۱۰ موهس سخت ترین ماده در طبیعت می باشد .

بوته های گرافیتی بدلیل اینکه نقطه ذوب بالا داشته و گرافیت نیز علاوه بر نسوز بودن از انتقال حرارت زیادی نیز برخوردار است هدایت خوبی داشته و حرارت را از جداره خود به داخل بوته هدایت می کند .

طرز ساخت بوته های گرافیتی :

به این شکل است که گرافیت را همراه با کمی قیر و مواد چسبی آغشته کرده و با فشار زیاد پرس می کنند سپس آن را در مدت زمان طولانی در محیط بسته ای دور از هوا می پزند (دما در حدود ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد) تا عمل تف جوشی (زینتر) روی آن انجام شود و به آرامی در کوره سرد می شود .

بوته های سیلیکون کارباید :

این نوع بوته ها از استحکام بیشتری برخوردارند و خود ماده سیلیکون کارباید در اثر حرارت , کمی منقبض و منبسط می شود . یکی از بهترین موادی است که به شک حرارتی مقاوم است . برای ذوب چدن بیشتر از بوته های سیلیکون کاربایدی استفاده می شود چون چدن آلیاژیست از آهن- کربن- سیلسیم , پس کمتر علاقه دارد جداره را بخورد .

بوته های شاموتی :

این بوته ها از خاک رس نسوز ساخته می شود . از ریختن رس نسوز در اثر حرارت اصطلاحاً شاموت به دست می آید . البته درجه نسوز بوته های شاموتی بستگی به درجه خلوص شاموت دارد . بهترین ماده شاموت آن است که پس از پخت , مقدار فازهای مولیت در حداکثر خود قرار گیرد (۱۸۰۰ ۰C . 3Al2O3 . 2SiO2).

مولیت نسوزی است که تا دمای ۱۸۰۰ ۰C می تواند دوام بیاورد , در ضمن از نظر مقاومت مکانیکی در دمای بالا نیز خوب است . در بوته های شاموتی آلیاژهای غیر آهنی و بندرت چدن ذوب می شود . معمولاً دوام بوته های شاموتی تا دمای ۱۶۵۰ ۰C است .

انواع کوره های بوته ای : Crucible Furnaces

الف) کوره بوته ای چرخان) ۱- چرخان حول تقریباً کمی بالاتر از مرکز ثقل – 2- چرخان حول محور ناودانی کوره ب) کوره بوته ای ثابت (زمینی) ) ۱- با سوخت جامد – این نوع کوره ها دو نوعند,یکی کوره سنتی است که از سوخت جامد زغال سنگ یا کک برای عمل ذوب استفاده می کردند.این نوع کوره نیاز به برق نداشت و با هوای طبیعی که از زیر کوره از لابه لای میله های کف به داخل کشیده می شد زغال سنگ یا ککها را مشتعل می ساخت . برای ذوب فلزات مخصوصاً چدن بوته را در داخل ککها دفن می کردند تا هم از بالا و هم از بغل ها و هم از زیر حرارت به فلز برسد و ذوب خوب و کامل انجام شود. (برای ذوب چدن در این کوره ها اول باید ککها را الک کرد یعنی ککها را دسته بندی کرد از درشت به ریز و پودر,کک درشت در زیر و بعد بوته و بعد شارژ و چند کک گنده در داخل بوته و کک متوسط در اطراف و ریزها را در اطراف می ریزیم و بقیه را در بالا می گذاریم.

۲- با سوخت مایع – نقشه این کوره در شکل آمده است که برای ذوب ۱۰۰-۱۵۰ کیلوگرم چدن می باشد, سوخت این کوره ها از گازوئیل با ارزش حرارتی ۹۳۰۰ کیلو کالری بر لیتر درجه سانتیگراد یا مازوت با ارزش حرارتی ۱۱۰۰ کیلو کالری بر لیتر درجه سانتیگراد است و می توان با استفاده از بوته های گرافیتی در آن چدن ذوب کرد. مشعل آن از نوع فارسونگاهی(یک نوع مشعل ساده صنعتی که از طریق یک لوله رابط به یک ونتیلاتور(دمنده هوا) وصل شده است).نوع ونتیلاتور یا دمنده هوا بستگی به ظرفیت کوره انتخاب می شود , معمولاً دمنده هائی که پس از ساخت بالانس شده اند را در این کوره ها قرار می دهند (در تهران ,مظفریان و در تبریز,کارخانه متحد) بدنه کوره از اسکلت فلزی است , از تکه لوله های ۴۰ اینچی یا بالاتر از آن به ارتفاع ۱۳۰ سانتیمتر و اگر نبود از ورق ۶ mm به بالا رول کرده و به هم جوش می زنیم .قطر داخلی ۱۰۰ و ارتفاع ۱۳۰- ۱۱۰ cm پس ۱۰۰*۱۴/۳=۳۱۴ cm قطر داخلی بدنه می باشد که از جوش زدن ورق گسترده بدست می آید. و در کف بدنه رول شده رینگ می زنیم و میله های در جای خالی رینگ جوش می دهیم رویش آجر نسوز با کمی شیب قرار می دهیم تا سرباره ها بیرون رود , بعد کف بوته قرار داده می زنیم که کف بوته می تواند بوته شکسته باشد و سپس از پائین به بالا نسوز کاری می کنیم که نسوز جداره ۲۰- ۱۵ cm است. فارسونگاه را طوری می گذاریم که بصورت مماس به کف بوته بخورد تا شعله دور بزند.

از کوره های تشعشعی ثابت برای ذوب آلیاژهای غیر آهنی مخصوصاً آلومینیوم استفاده می کنند , در این کوره ها شعله مستقیماً به مذاب نمی خورد , زیرا اگر مستقیماً به مذاب بخورد موجب اکسیده کردن آن می شود.

کوره های تشعشعی نیمه چرخان :

از این کوره ها نیز برای ذوب آلیاژهای غیر آهنی استفاده می کنند و موقع تخلیه مذاب , کوره چرخانده می شود یا در هنگام شارژ کوره چرخانده شده و شارژ را تحویل می گیرد.

در این کوره ها نیز سعی می شود شعله به دیواره ها برخورد کرده و برخورد مستقیم با مذاب نداشته باشد.

کوره های دوار :

کوره های دوار که برای ذوب چدن در سال ۱۹۳۰ در آلمان ساخته شد ولی در حال حاضر در دنیا بیشتر انگلیسی ها از آن استفاده می کنند . یک شرکت در انگلستان به نام Manometer سازنده این نوع کوره ها است.

Rotary Furnace که با ظرفیت های  250Kg تا ۷۰ تن مذاب چدن و تا ۱۲ تن مذاب آلومینیوم می سازد . سوخت این نوع کوره ها گاز , گازوئیل و مازوت است . کوره هائی با ظرفیت کمتر با دست و کوره های با ظرفیت بیشتر به کمک جراثقیل شارژ می شوند. کوره روی جکهای مربوطه به اندازه ۴۵ درجه بلند می شود و بعد از شارژ دوباره به جای خودش بر می گردد.

جداره نسوز این کوره ها برای ذوب چدن , خاک نسوز سیلیسی و برای ذوب آلیاژهای آلومینیوم خاک نسوز آلومینائی است .

ساختمان این کوره ها : این کوره ها شامل یک اسکلت فلزی که به شکل یک استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنچ روی استوانه و مخروط ها به یکدیگر متصل می شود .

به طرف دهانه بزرگ مخروط ها و هر دو طرف استوانه فلنچ نصب شده و روی استوانه دو غلطک وصل می شود. غلطکهای محرک , کوره را با سرعت یک دور در دقیقه می چرخانند  1 r.p.m و در ایران با سرعت تقریباً ۲ r.p.m درست می شود .

در کشور کوره های دوار توسط بعضی از افراد ساخته می شود , یکی از سازندگان خوب این کوره ها حاج صادق مهامی در تهران (ایران ذوب) که کوره هائی با ظرفیت ۲۵۰- ۳۵۰- ۵۰۰ Kg و ۱ تن را می سازد .

اولین کوره که در ایران در تسلیهات ارتش تهران توسط مهندس پسیان و مهندس گرنسر آلمانی ساخته شد و شروع به ذوب چدن نمود . در ایران ظرفیت ۵۰۰ Kg در ریخته گریهای چدن زیاد استفاده می شود , زیرا خاک نسوز داخل آن خاک سیلیسی بودهو قابل تهیه در داخل کشور است . چون بوته های گرافیتی گران است , بیشتر از این کوره ها در ایران استفاده می شود. در یک طرف مخروط ناقص مشعل و در طرف دیگر دودکش است , در بعضی از طرح کوره ها دود از سقف کارگاه با کانالی خارج می شود و در تعدادی از آنها نیز دود توسط کانالهائی به زیرزمین کارگاه کشیده شده و از گرمای آن برای پیش گرم کردن هوای ورودی استفاده می کنند .

تجربه نشان می دهد که به راحتی می توان با استفاده از گرمای دود , هوای ورودی را حدود ۲۵۰- ۳۵۰ درجه سانتیگراد گرم کرد. این عمل باعث می شود راندمان حرارتی کوره بالا رفته و حدود ۵۰ درجه سانتیگراد مذاب داغتر بیرون بیاید. (می توانیم ونتیلاتور را از دودکش کوره به طرف دهانه منتقل داد.)

طرز بهره برداری از کوره : ابتدا کوره را روشن می کنند و کوره را به دوران در می آورند تا کاملاً بطور یکنواخت مواد نسوز داخل کوره حرارت دیده و گرم شود و تا آن مدتی روشن می کنیم که نسوزهای داخل کوره از حرارت اشباع شود.

 

ارسال نظر