معرفی سه کوره کلیدی در متالورژی مدرن
امروزه روند تولید به روش متالورژی، سودآورترین و گسترده‌ترین زمینه فعالیت است. تجهیزات اصلی هر کارخانه متالورژی یک کوره فولادی است. تمام فرآیندهای مستقیم تولید در صنایع مختلف از جمله صنایع فولادسازی، تنها با کمک انواع کوره آهن و فولاد انجام می‌شود. در این مقاله قصد داریم به سه نمونه از رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع کوره آهن و فولاد بپردازیم. به طور کلی، سه نمونه از رایج‌ترین انواع کوره آهن مورد استفاده در حوزه متالورژی را می‌توان به صورت زیر ارائه داد:
- کوره قوس الکتریکی
- کوره بلند
- کوره القایی
کوره قوس الکتریکی
امروزه، نوع اصلی کوره‌های آهن و فولادسازی، کوره‌های قوس‌دار هستند. لازم به ذکر است که بهره‌وری این کوره‌ها بسیار بالا بوده و از راندمان بالایی برخوردار هستند. در این کوره، قوس‌الکتریکی که در حین کار کوره ایجاد می شود عنصر اصلی گرما بوده و در نهایت به ذوب فلز منجر می‌شود.
به تعریفی کلی ، کوره قوس‌الکتریکی نوعی کوره صنعتی است که از جریان الکتریکی متناوب برای تولید گرما استفاده می‌کند. این کوره‌ها به‌عنوان جایگزینی برای کوره های بلند سنتی عمل کرده و نقش مهمی در تولید جهانی فولاد دارند. در کوره قوس‌الکتریکی، جریان الکتریکی از فولاد و سایر فلزات داخل آن عبور می‌کند و به تولید سریع و کارآمد فولاد منجر می‌شود. از این نوع کوره می‌توان برای فرآوری آهن، آلیاژهای فلزی و مواد معدنی نیز استفاده کرد.
در این کوره، یک ساختار سنگی سنگین، بدنه کوره را تشکیل داده و گرما و مواد مذاب موجود در آن را حفظ می‌کند. همچنین سقف بلوک معمولاً قابل جابه‌جایی است و بدین ترتیب می‌توان مواد اولیه لازم را در حین کار به کوره اضافه کرد. سه الکترود فلزی از سقف بیرون زده و هر کدام را می‌توان برای کنترل مسیر قوس‌الکتریکی تنظیم کرد. فلز تولید شده از طریق سوراخی که در یک طرف کوره، بالاتر از سطح فولاد مذاب قرار دارد از کوره خارج می‌شود. خوب است بدانید که اکثر مدل‌های کوره قوس‌الکتریکی بر روی یک سکوی شیب‌دار ساخته می‌شوند تا بدین ترتیب بتوان مواد نهایی را به راحتی در قالب‌های مجاور ریخت.
موارد کاربرد کوره‌های قوس‌الکتریکی
لازم به توضیح است که به طور سنتی، از کوره قوس‌الکتریکی برای تولید محصولات فولادی بلند، از جمله تیرها، میله های فولادی و خطوط لوله استفاده می‌شود. محصولات مسطح مانند ورق‌های فلزی یا فولادی معمولاً با استفاده از کوره بلند سنتی تولید می‌شوند. امروزه بسیاری از کارخانه‌های فولادسازی، ترکیبی از این محصولات را تولید می‌کنند و تمایز بین این دو دیگر به وضوح مشخص نیست. در نظر داشته باشید که در حال حاضر، ذوب آهن و فولاد، غالباً با استفاده از یک ساختار گرمایشی مانند کوره فولادی قوس‌الکتریکی(که از اثر حرارتی برای ذوب استفاده کرده و راحت‌تر و کاربردی‌تر است) انجام می‌شود. اجزای اصلی کوره قوس‌الکتریکی عبارتند از: حمام ذوب، تثبیت کننده نیروی گرمایش قوس، سیستم باز و بسته شدن درب های کوره، جمع‌کننده سرباره اتوماتیک، سیستم ریختن آلیاژ مایع در ظروف حمل و نقل است.
خوب است بدانید که این کوره دارای طراحی مدرن است و به دلیل استفاده از آخرین راهکارهای فنی، امکان افزایش بهره‌وری و کاهش زمان ذوب، کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی را امکان پذیر می‌کند. مهم‌ترین مزایای فناوری و ویژگی های متمایز کوره های قوس‌الکتریکی را می‌توان به این شرح ارائه داد:
- قابلیت بازیافت تمام ضایعات
- انعطاف پذیری فرآیند
- انجام دوره اکسیداسیون و کاهش ذوب
- توانایی کار بر روی فرآیند چند سرباره یا تک سرباره
- استفاده از منابع انرژی جایگزین مبتنی بر کربن، گاز طبیعی و اکسیژن
- سیستم کنترل الکترود هیدرولیکی پیشرفته
کوره بلند
کوره بلند ( یکی دیگر از انواع کوره آهن) ، یک کوره شفت عمودی است که با واکنش جریان هوای تحت فشار به پایین کوره با مخلوطی از سنگ معدن فلزی، کک و شار وارد شده به قسمت بالایی کوره، فلزات مایع تولید می‌کند. هدف استفاده از کوره بلند، انجام فرآیندهای ذوب فروآلیاژها (مانند: فروسیلیس، فرومنگنز، فروسیلیکومنگنز و…) و چدن است. برای تولید این محصولات از مواد اولیه سنگ آهن استفاده می‌شود. ساختار کوره بلند به این صورت است که کوره بر روی پایه نصب شده و یک پوشش فولادی آن را از بیرون می‌پوشاند. پایه بسیار بلند است، قسمت سطحی و مقاوم در برابر حرارت آن، استامپ نامیده می شود. روکش نیز معمولاً دارای ضخامت 4 تا 6 سانتی‌متر است که در داخل آن در امتداد دیواره‌ها، مواد نسوز وجود دارد.
لازم به ذکر است که تولید کوره بلند یکی از سخت‌ترین کارها در زمینه متالورژی است. اما در عین حال، این طراحی بیش از یک قرن است که دارای کاربرد است. امروزه با توسعه و پیشرفت علمی و فناوری، طراحی کوره بلند اندکی تغییر یافته و جهت بهبود سرعت روند تولید، عناصر و قطعات مختلفی به آن اضافه شده است. علاوه‌بر این، بسیاری از حالت هایی که کنترل آن‌ها در کوره‌ها دشوار است، خودکار شده اند.
فناوري تولید الکترودهای گرافیتی
ترکیب و فرمول شیمیایی الکترود گرافیتی مورد استفاده در کوره‌های ذوب فولاد و فلزات مختلف، به طور معمول از کک نفتی (80%)، ضایعات الکترود (10-13%) و قطران زغال سنگ به‌عنوان چسب است. به این صورت که ابتدا مواد جامد خرد شده و کلسینه شده به قطعات مختلفی تقسیم می‌شوند (بسته به اندازه الکترود، مخلوط دارای ترکیب گرانولومتری مشخصی است). سپس این قطعات با یک چسب، مخلوط و فشرده شده و در نهایت محصولی به اصطلاح الکترودهای سبز را تشکیل می‌دهند. لازم به ذکر است که جرم لازم برای الکترود را می‌توان با استفاده از پرس‌های قدرتمند به دست آورد. سپس بلنک‌ها خشک شده و به مدت 300-700 ساعت در دمایی تا 2000 درجه سانتی‌گراد پخته می‌شوند. پس از پخت، قطعات کار جامد تحت پردازش مکانیکی و گرافیت‌سازی قرار می‌گیرند( گرمایش طولانی مدت (بیش از 100 ساعت) در دمای 2400 – 3000 درجه سانتی‌گراد).
نتیجه‌گیری
نتیجه این کار، شکل‌گیری یک ساختار کریستالی از گرافیت است که ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی آن به طور قابل توجهی نسبت به الکترودهای سبز بهبود یافته است. در نظر داشته باشید که برای افزایش طول عمر این الکترودها، الکترودهای گرافیتی کوره‌های الکتریکی با ترکیبات محافظ بر پایه آلومینیوم یا فروسیلیکون پوشش داده می‌شوند.
در صنعت متالورژی و به‌ویژه تولید فولاد، استفاده از کوره‌های پیشرفته و متناسب با نوع فرآیند، نقش حیاتی ایفا می‌کند. همان‌طور که بررسی شد، سه نوع پرکاربرد کوره شامل قوس‌الکتریکی، کوره بلند و کوره القایی، هر یک دارای مزایا، ساختارها و کاربردهای ویژه‌ای هستند که آن‌ها را برای شرایط خاص تولید فولاد مناسب می‌سازد.
کوره قوس‌الکتریکی با بهره‌گیری از فناوری الکتریکی و انعطاف‌پذیری بالا، گزینه‌ای ایده‌آل برای بازیافت ضایعات و کاهش مصرف انرژی به شمار می‌رود. کوره بلند با تکیه بر بیش از یک قرن تجربه، هنوز یکی از پرکاربردترین روش‌ها برای ذوب چدن و فروآلیاژهاست و با وجود پیچیدگی ساخت، همچنان در بسیاری از واحدهای بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. کوره القایی نیز با فناوری پیشرفته خود، امکان گرمایش یکنواخت و کنترل دقیق‌تر دما را فراهم می‌سازد و به دلیل کارایی بالا، در صنایع حساس بسیار محبوب است.
با توجه به گسترش نیاز صنایع به فولاد با کیفیت و نیاز به بهره‌وری بیشتر، انتخاب نوع مناسب کوره با در نظر گرفتن ظرفیت تولید، نوع محصول نهایی، مصرف انرژی و میزان آلودگی محیطی، از اهمیت بالایی برخوردار است. بی‌تردید، شناخت عمیق‌تر عملکرد و تفاوت‌های این سه نوع کوره، به تصمیم‌گیری بهتر در مسیر توسعه خطوط تولید کمک شایانی خواهد کرد.
[…] سنگ آهن در کوره بزرگی به نام کوره بلند (برای آشنایی با انواع کوره آهن کلیک کنید.) استخراج می‌شود. در فرایند استخراج آهن از […]