metallurgy12
عضو انجمن
مقدمه
کوره های صنعتی معمولا تجهیزاتی هستند که برای تولید گرما در بسیاری از فرایندهای صنعتی که به حرارت بیش از (C°) 400 نیاز است، استفاده می شوند. این تجهیزات در طیف عظیمی از شاخه های صنعتی از صنایع نیروگاهی گرفته تا نفت و گار، پتروشیمی و حتی صنعت غذا و دارو استفاده نیز می شوند. بنابراین از آنجایی که این قبیل تجهیزات در معرض حرارت بوده می بایست متریالی که در ساخت آنها استفاده می شود علاوه بر دارا بودن خواص مکانیکی مناسب در دما بالا، از مقاومت بالایی در برابر خوردگی و اکسیداسیون تحت این شرایط برخوردار باشد. معمولا ورق استیل نسوز (گریدهای 309، 310 و 4841) همواره یکی از عمده ترین انتخاب ها جهت بکارگیری در ساخت کوره های صنعتی هستند. این آلیاژها معمولا حاوی مقادیر بالایی از عناصر آلیاژی همچون کروم، نیکل و سیلسیم هستند. به همین دلیل قیمت ورق استیل نسوز در مقایسه با دیگر گریدهای آستنیتی سری 300 به مراتب بالاتر است. در ادامه ابتدا به دلایل انتخاب فولادهای مقاوم به حرارت (نسوز) به ویژه گرید 4841 در صنعت کوره سازی پرداخته سپس با نمونه هایی از کوره های صنعتی بیشتر آشنا می شویم.
چرا در ساخت کوره های صنعتی از گرید 4841 استفاده می شود؟
ورق استیل 4841 برای بکارگیری در دماهای بالا طراحی شده است. زیرا این آلیاژ حاوی مقادیر بالایی از کروم، نیکل و همچنین حاوی سیلسیم می باشد. به همین دلیل زمانی که در معرض دمایی حدود 1000 الی C ° 1100 قرار می گیرد مقاومت بالایی در برابر خوردگی و اکسیداسیون از خود نشان می دهد. به طور کلی این گرید بیشترین مقاومت در برابر حرارت را در بین انواع فولادهای کروم نیکلی دارد. خواص مکانیکی و خزشی مناسب در دمای بالا از دیگر ویژگی های بارز این ورق استیل نسوز است که منجر به استفاده از آن در ساخت کوره های صنعتی شده است. البته این نکته را باید خاطر نشان کرد که استفاده از این آلیاژ در بازه دمایی C ° 900 – 600 به علت تشکیل فازهای مضر که تردی و شکنندگی را به دنبال دارد، توصیه نمی شود. همانطورکه در ابتدای این بخش اشاره شد این گرید حاوی مقادیر بالایی از عناصر آلیاژی بوده که منجر به ایجاد خواص فوق العاده در دمای بالا می شود. میزان این عناصر در این آلیاژ در مقایسه با دیگر رده مقاوم به حرارت بیشتر است. به همین دلیل قیمت ورق استیل نسوز 4841 در مقایسه با دیگر گریدهای نسوز بالاتر می باشد.
یک کوره صنعتی چگونه کار می کند؟
کوره های صنعتی معمولا برای تولید گرما به سوخت نیاز دارند. در گذشته از چوب یا زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می شد که در این صورت نیاز بود برای تولید مدوام گرما به کوره ها سوخت رسانی شود. در این نوع از کوره ها نوع سوخت مصرفی مهمترین عامل در طراحی کوره به شمار می رود. اما کوره های مدرن به سمتی پیش رفته اند که نیاز به سوخت رسانی مدوام نداشته باشند. به عنوان مثال کوره های الکتریکی از گرمایش القایی یا مقاومتی استفاده می کنند. بازده بالای کوره های الکتریکی و عدم انتشار گازهای حاصل از سوختن سوخت های فسیلی، این کوره ها را به گزینه ای ایده آل از نظر زیست محیطی تبدیل می کند. اما استفاده از کوره های برقی افزایش هزینه ها را به دنبال دارد. در بین انواع کوره های الکتریکی، کوره هایی که از گرمایش مقاومتی (Resistance heating) استفاده می کنند بالاترین قیمت را دارند. گرما در این نوع از کوره ها با عبور جریان از مواد با مقاومت الکتریکی بالا تولید می شود. همچنین از یک فن جهت یکنواختی دما استفاده می گردد. از کوره های مقاومت الکتریکی به طور گسترده در فرایندهایی نظیر عملیات حرارتی، تغییر شکل گرم (عملیات پیش گرم آلیاژ قبل از تغییر شکل) و خشک یا ذوب کردن مواد استفاده می شود. اما در کوره های الکتریکی القایی، گرمایش از طریق القای الکترومغناطیسی تامین می گردد.
آشنایی با انواع کوره های صنعتی
هدفِ استفاده از کوره های صنعتی معمولا تولید گرما و کمک به پروسه تولید در انواع فرآیندهای صنعتی است. در این راستا می توان کوره های فرایندهای عملیات حراتی همچون کوره های آنیل، تمپر و زینترینگ را نام برد. کوره های عملیات حرارتی خود شامل انواع مختلف مختلفی می شوند. به عنوان مثال کوره لوله دوار (rotary tube furnace) یک نوع کوره عملیات حرارتی بوده که در طول فرایند عملیات حرارتی می چرخد.
رفتار تغییر شکل گرم آلیاژهای مختلف بوسیله روش هایی همچون آزمون های کشش گرم و فشار گرم تعیین می شود. در این آزمون ها معمولا قبل از انجام آزمایش باید نمونه ها به دمای مورد نظر رسیده سپس آزمایش کشش گرم روی آنها انجام شود. معمولا برای رساندن قطعه مورد آزمایش جهت آزمون کشش گرم از کوره های مخصوصی به نام کوره آزمایش کشش گرم استفاده می شود.
یکی دیگر از کوره های صنعتی که جهت تولید مواد مخلف استفاده می شوند کوره VAR یا کوره ذوب مجدد قوسی در خلاء (Vaccum Furnace) هستند. از این کوره ها جهت ذوب و ریخته گری بسیاری از آلیاژهای صنعتی همچون آلیاژهای تیتانیم استفاده می شود. این کوره ها معولا شامل یک واحد خلاء، سیستم هیدرولیک و سیستم خنک کننده هستند.
