کوره مقاومتی
کوره مقاومتی یک کوره الکتریکی است که از گرمای ژول تولید شده توسط جریان عبوری از یک هادی به عنوان منبع گرما استفاده می کند. با توجه به روش گرمایش الکتریکی، کوره های مقاومتی به دو نوع گرمایش مستقیم و گرمایش غیر مستقیم تقسیم می شوند. در یک کوره مقاوم در برابر حرارت مستقیم، جریان مستقیماً از مواد عبور می کند. از آنجایی که قدرت گرمایش الکتریکی روی خود ماده متمرکز می شود، مواد به سرعت گرم می شوند و برای فرآیندهایی که نیاز به گرمایش سریع دارند، مانند گرم کردن بیلت های آهنگری، مناسب است. این نوع کوره های مقاومتی می توانند مواد را تا دمای بسیار بالا گرم کنند، مانند کوره الکتریکی گرافیتیزه کردن مواد کربنی که می تواند مواد را تا بیش از 2500 درجه گرم کند. کوره مقاوم در برابر حرارت مستقیم را می توان به عنوان کوره گرمایش با مقاومت در خلاء یا کوره گرمایش مقاومت در برابر گاز محافظ استفاده کرد. در متالورژی پودر، معمولاً برای پخت تنگستن، تانتالیوم، نیوبیم و سایر محصولات استفاده می شود. هنگام استفاده از این نوع کوره برای گرمایش باید به موارد زیر توجه کرد:
① برای اطمینان از گرم شدن یکنواخت مواد، لازم است که سطح مقطع رسانا و رسانایی هر قسمت از مواد یکسان باشد.
کوره مقاومت صنعتی
کوره مقاومت صنعتی
② به دلیل مقاومت نسبتاً کوچک خود ماده، برای دستیابی به قدرت گرمایش الکتریکی مورد نیاز، جریان کار بسیار زیاد است. بنابراین، تماس بین الکترود فرستنده و مواد برای جلوگیری از ایجاد قوس و سوختن مواد خوب است. علاوه بر این، مقاومت شینه فرستنده باید کوچک باشد تا تلفات مدار کاهش یابد.
اکثر کوره های مقاومتی، کوره های مقاومت حرارتی غیرمستقیم هستند که مجهز به بدنه های مقاومتی هستند که به طور خاص برای دستیابی به تبدیل حرارتی الکتریکی طراحی شده اند، به نام بدنه های گرمایش الکتریکی، که انرژی گرمایی را به مواد موجود در کوره منتقل می کنند (شکل 1: کوره های مقاومت حرارتی غیر مستقیم).
ذوب مجدد الکترو سرباره
این نوع پوسته کوره برقی از ورق فولادی ساخته شده و کوره با مواد نسوز مانند الیاف سرامیکی با موادی که در داخل آن قرار داده شده اند پوشیده شده است.
متداول ترین عناصر گرمایشی عبارتند از عناصر گرمایش آلومینیوم کروم آهن، عناصر گرم کننده نیکل کروم، میله های کاربید سیلیکون و میله های دی سیلیسید مولیبدن، و همچنین میله های کربن سیلیکون و عناصر گرمایش کامپوزیت سرامیکی دیبورید زیرکونیوم. با توجه به نیاز، جو داخل کوره می تواند اتمسفر معمولی، اتمسفر محافظ و یا خلاء باشد. ولتاژ منبع تغذیه عمومی 220 ولت یا 380 ولت است و در صورت لزوم باید ترانسفورماتور میانی با ولتاژ قابل تنظیم پیکربندی شود. کوره کوچک (<10 kW) single-phase power supply, large furnace three-phase power supply. For materials with a single variety and large batch size, continuous furnace heating is recommended. Resistance furnaces with furnace temperatures below 700 □ are mostly equipped with blowers to enhance heat transfer inside the furnace and ensure uniform heating. A resistance furnace used for melting fusible metals (lead, lead bismuth alloys, aluminum, magnesium and their alloys, etc.), which can be made into a crucible furnace; Alternatively, it can be made into a reflective furnace with a molten pool, and an electric heating element can be installed on the top of the furnace. An electric slag furnace is a resistance furnace that converts slag into electric heating.
مقدمه ای بر کوره القایی
یک کوره الکتریکی که از اثر گرمایش القایی مواد برای گرم کردن یا ذوب آنها استفاده می کند. جزء اصلی یک کوره القایی یک سیم پیچ القایی با لوله های مسی است. یک ولتاژ متناوب در هر دو انتهای سیم پیچ القایی اعمال می شود تا یک میدان الکترومغناطیسی متناوب ایجاد کند. مواد رسانا در سیم پیچ القایی قرار می گیرند و در اثر القای الکترومغناطیسی جریان های گردابی در مواد ایجاد می شود. تحت عمل مقاومت، انرژی الکتریکی برای گرم کردن مواد به انرژی حرارتی تبدیل می شود. بنابراین می توان در نظر گرفت که کوره القایی یک کوره مقاوم در برابر حرارت مستقیم است.
ویژگی کوره القایی این است که قدرت گرمایش الکتریکی (توزیع جریان) تبدیل شده در ماده گرم شده بسیار ناهموار است و بزرگترین سطح و کوچکترین مرکز را دارد که به عنوان اثر پوستی شناخته می شود. به منظور بهبود راندمان گرمایش الکتریکی گرمایش القایی، فرکانس منبع تغذیه باید مناسب باشد. کوره های ذوب کوچک یا گرمایش سطحی مواد باید از الکتریسیته با فرکانس بالا استفاده کنند، در حالی که کوره های ذوب بزرگ یا گرمایش با نفوذ عمیق مواد باید از برق فرکانس متوسط یا توان استفاده کنند. سیم پیچ های القایی بارهایی با مقدار اندوکتانس قابل توجهی هستند و ضریب توان آنها به طور کلی بسیار پایین است. به منظور بهبود ضریب توان، سیم پیچ های القایی به طور کلی به موازات خازن های متوسط یا فرکانس بالا که به خازن های تشدید معروف هستند متصل می شوند. فاصله بین سیم پیچ القایی و مواد باید کم باشد. سیم پیچ القایی باید از لوله مسی مربعی ساخته شود که در داخل لوله آب خنک می شود. فاصله بین چرخش سیم پیچ القایی باید تا حد امکان کوچک باشد و عایق نیز باید خوب باشد. دستگاه گرمایش القایی عمدتاً برای گرمایش و ریخته گری فولاد، مس، آلومینیوم، روی و غیره استفاده می شود و دارای گرمایش سریع، تلفات سوختگی کم، مکانیزاسیون و اتوماسیون بالا بوده و برای پیکربندی روی خطوط عملیات اتوماتیک مناسب است.
کوره القایی هسته
کوره های ذوب القایی مورد استفاده در صنعت شامل کوره های بوته ای (کوره های القایی بدون هسته) و کوره های شیاری (کوره های القایی هسته ای) هستند که در شکل 2 برای نمودار شماتیک بدنه کوره القایی نشان داده شده است. بوته از مواد نسوز یا فولاد ساخته شده است که ظرفیت آن از چند کیلوگرم تا ده ها تن است. ویژگی ذوب این است که فلز مذاب در بوته تحت نیروی الکتریکی قرار می گیرد و سطح مایع حوضچه مذاب را مجبور به بیرون زدگی می کند و فلز مذاب از مرکز سطح مایع به مناطق اطراف جریان می یابد و باعث ایجاد جریان چرخه ای می شود. این پدیده اثر الکتریکی نامیده می شود که می تواند ترکیب مذاب را یکنواخت کند. عیب آن این است که سرباره به سمت حاشیه تمایل دارد و پوشش ضعیفی دارد. در مقایسه با کوره شیاری، کوره بوته دارای عملکرد انعطاف پذیر، دمای ذوب بالا، اما ضریب قدرت کم و مصرف انرژی بالا است. سنسور کوره شیار مذاب از یک هسته آهنی، یک حلقه القایی و یک پوشش کوره شیار مذاب تشکیل شده است. شیار مذاب یک یا دو شیار حلقوی نواری شکل است که با مواد مذاب متصل به حوضچه مذاب پر می شود. در اصل، کوره ترانشه را می توان به عنوان یک ترانسفورماتور هسته آهنی با تنها یک دور سیم پیچ در ثانویه و یک اتصال کوتاه در نظر گرفت. جریان القایی در شیار مذاب جریان می یابد و تبدیل گرمایش الکتریکی حاصل می شود.
در تولید، پس از اتمام هر کوره ذوب فلز، حوضچه مذاب را نمی توان تخلیه کرد، در غیر این صورت به راحتی خشک می شود. لازم است بخشی از مذاب به عنوان مذاب شروع برای کوره بعدی حفظ شود. دمای شیار مذاب بالاتر از حوضچه مذاب است و فرسایش جریان مذاب را نیز تحمل می کند، بنابراین پوشش کوره شیار مذاب در معرض آسیب است. برای راحتی تعمیر و نگهداری، سنسورهای کوره مدرن به مجموعه هایی ساخته می شوند که به راحتی قابل تعویض هستند. ظرفیت کوره مذاب از چند صد کیلوگرم تا بیش از صد تن متغیر است. کوره مذاب برق فرکانس توان را تامین می کند و به دلیل استفاده از هسته های آهنی ساخته شده از ورق های فولادی سیلیکونی به عنوان مسیرهای مغناطیسی، راندمان الکتریکی و ضریب توان هر دو بالا است. کوره ذوب عمدتاً برای ذوب چدن، مس، روی، برنج و غیره استفاده می شود. همچنین می توان از آن به عنوان کوره اختلاط برای ذخیره و گرم کردن مواد مذاب استفاده کرد.
کوره قوس
یک کوره الکتریکی که از اثر حرارتی قوس الکتریکی برای ذوب فلزات و سایر مواد استفاده می کند (شکل 3 نوع کوره قوس الکتریکی). سه نوع روش گرمایش وجود دارد: گرمایش غیر مستقیم کوره قوس الکتریکی.
کوره قوس
یک قوس بین دو الکترود بدون تماس با مواد ایجاد می شود و مواد توسط تابش حرارتی گرم می شوند. این نوع کوره دارای صدای زیاد، راندمان پایین است و به تدریج در حال حذف شدن است و به طور مستقیم کوره قوس الکتریکی را گرم می کند.
یک قوس بین الکترود و ماده ایجاد می شود که مستقیماً ماده را گرم می کند.
کوره قوس الکتریکی سه فاز برای فولادسازی رایج ترین کوره قوس الکتریکی گرمایش مستقیم کوره قوس الکتریکی است که به عنوان کوره کاهش یا کوره قوس غوطه ور نیز شناخته می شود. یک انتهای الکترود در لایه مواد دفن می شود، یک قوس در داخل لایه مواد تشکیل می دهد و با استفاده از مقاومت خود لایه ماده، مواد را گرم می کند. معمولاً برای ذوب فروآلیاژها استفاده می شود.
کوره قوس خلاء
این یک کوره الکتریکی است که از یک قوس الکتریکی برای گرم کردن و ذوب مستقیم فلزات در بدنه کوره خلاء استفاده می کند. گاز داخل کوره نازک است و عمدتاً به بخار فلز مذاب برای ایجاد قوس متکی است. برای تثبیت قوس، جریان مستقیم به طور کلی تامین می شود. با توجه به ویژگی های ذوب، آن را به کوره های ذوب مجدد فلز و کوره های ریخته گری تقسیم می کنند. با توجه به مصرف (ذوب شدن) الکترودها در طی فرآیند ذوب، آنها را به کوره های خود مصرفی و کوره های غیر خود مصرفی تقسیم می کنند. بیشتر کاربردهای صنعتی کوره های خود مصرف هستند. کوره قوس خلاء برای ذوب فولادهای خاص، فلزات فعال و نسوز مانند تیتانیوم، مولیبدن و نیوبیم استفاده می شود.
گرمایش قوس الکتریکی را می توان گرمایش با مقاومت قوس الکتریکی در نظر گرفت. مقاومت قوس پایدار شرط لازم برای تولید عادی کوره است. کوره های قوس AC معمولا از برق فرکانس برق استفاده می کنند. برای تثبیت قوس باید اندوکتانس مناسب در مدار منبع تغذیه کوره وجود داشته باشد. با این حال، وجود اندوکتانس می تواند ضریب توان و راندمان الکتریکی را کاهش دهد. کاهش فرکانس جریان راهی برای توسعه کوره های قوس AC است. مقدار مقاومت قوس بسیار کوچک است و برای به دست آوردن گرمای لازم، کوره به جریان کاری قابل توجهی نیاز دارد. بنابراین، مقاومت شبکه کوتاه کوره باید تا حد امکان کوچک باشد تا از تلفات بیش از حد مدار جلوگیری شود. برای کوره های قوس سه فاز، لازم است اطمینان حاصل شود که امپدانس سه فاز به یکسان است تا از بارهای سه فاز نامتعادل جلوگیری شود.
کوره پلاسما
یک کوره الکتریکی که از پلاسمای تولید شده هنگام یونیزه شدن گاز کار برای گرم کردن یا ذوب استفاده می کند. دستگاهی که پلاسما تولید می کند معمولا تفنگ پلاسما نامیده می شود و دو نوع دارد: تفنگ پلاسما قوس الکتریکی و تفنگ پلاسما القایی فرکانس بالا. گاز کار به یک تفنگ پلاسما وارد می شود که مجهز به دستگاهی است که یک میدان الکتریکی قوس الکتریکی یا فرکانس بالا (5-20 مگاهرتز) تولید می کند. گاز فعال در اثر این عمل یونیزه می شود و پلاسمایی متشکل از الکترون ها، یون های مثبت و مخلوطی از اتم ها و مولکول های گاز تولید می کند. مساوی فاصله
کوره پرتو الکترونی
پس از خارج شدن بدن دختر از نازل تفنگ پلاسما، شعله قوس پلاسما با سرعت بالا و دمای بالا را تشکیل می دهد که دمای آن بسیار بالاتر از یک قوس معمولی است. متداول ترین گاز کاری که استفاده می شود آرگون است که یک گاز تک اتمی است که به راحتی یونیزه می شود و یک گاز بی اثر است که می تواند از مواد محافظت کند. دمای کار می تواند تا 20000 □ برسد. برای ذوب فولاد ویژه، آلیاژهای تیتانیوم و تیتانیوم، مواد ابررسانا و غیره استفاده می شود. انواع کوره ها شامل کوره کریستالایزر مس خنک شده با آب، کوره کاتدی توخالی، کوره پلاسما با گرمایش القایی و کوره پلاسما با پوشش نسوز می باشد.