کوره القایی

از آنجایی که امروزه روند ساخت و ساز در ایران پیشرفت رو به رشدی داشته، صنعت فولاد اهمیت زیادی پیدا کرده و به امکانات ویژه ای نیاز دارد. همین عامل سبب تولید دستگاه هایی نظیر کوره القایی شده که توسط آن می توان با روش گرمایش القایی، فلزات مختلف از جمله فولاد، آهن، آلومینیوم، مس و فلزات گرانبها را ذوب کرد. در حالت کلی کوره القایی، نوعی کوره است که به انرژی برق نیاز دارد و براساس میدان مغناطیسی کار می کند. در ساخت این سیستم از سیم پیچی استفاده شده که میدان مغناطیسی در آن تشکیل می شود و سیم پیچ کاربردی با لوله توخالی مسی پوشش داده شده است.

کوره القایی از خود حرارتی ندارد؛ بلکه فلزات ورودی به درون سیم پیچ را تا حدی گرم می کند تا به مرحله ذوب برسند. این سیستم در اندازه های مختلف قابل ساخت است، بگونه ای که از ظرفیت یک کیلوگرم تا ۱۰۰ تنی تولید می شود. بطور کلی کوره القایی در دو حالت بدون هسته (کورلس) و کانالی (هسته دار) طراحی می شود. امروزه این سیستم ها، جای کوره های فسیلی را گرفته اند و در کارخانجات ریخته گری مدرن، بیشترین کاربرد را دارند. خب با کوره القایی آشنا شدید، حالا بهتره عملکرد این سیستم را با هم بررسی کنیم. 

چگونگی عملکرد کوره القایی

کوره القایی صنعتی، برق ورودی را از dc به ac تبدیل می کند، سپس این جریان برق بالا را به سیم پیچ منتقل می نماید. هنگامی که برق در سیم پیچ جریان یافت، در درون آن شار مغناطیسی ایجاد می شود؛ در واقع این شار دلیل افزایش حرارت در فلزات است. در مرحله بعد عمل نوسان سازی صورت می گیرد که طی آن برق  DC به AC تبدیل می شود که این کار به عهده اسیلاتور بوده که خروجی آن حتماً باید فرکانس بالا باشد. با قرار دادن اجسام فلزی رسانا بین سیم پیچ، میدان مغناطیسی ایجاد می گردد که نتیجه آن، القای جریانات گردانی در فلزات و گرم شدن آنها تا حد ذوب شدن است.

تمامی قطعات نصبی روی برد، جزو اسیلاتور به حساب می آیند و خود برد، فاقد مبدل شهری بوده و دارای آداپتور است. در اصل قطعات کاربردی روی برد، همان اسیلاتور مدار هستند. بخش خروجی اسیلاتور محل اتصال برق به کویل بوده که طی مراحلی کویل آن را در پیرامون خود، به حالت الکترومغناطیسی در می آورد.

نکاتی مهم در مورد کوره القایی

• کوره القایی سیم پیچ ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند و پس از ذوب کردن فلزات، سبب هم زدن و یکدست کردن مذاب می گردد.
• کوره القایی را می توان مطابق با میدان مغناطیسی تقسیم کرد؛ در واقع هر چقدر میدان زیاد باشد، گرداب تولیدی توسط آن نیز افزایش می یابد. در نتیجه با تغییر دادن فرکانس، چرخش مذاب و شدت گرداب را می توان کنترل کرد.
• هر چقدر فرکانس مدار بالا باشد، قدرت زیادتری خواهد داشت؛ در نتیجه حرارت بیشتری به فلزات منتقل می شود.
• فرکانس خروجی توسط اسیلاتور، حدوداً ۷۰ تا ۱۰ میلیون هرتز است. معمولاً فرکانسی که در این دستگاه استفاده می شود ۳۰۰ الی ۱۰ هزار هرتز می باشد؛ چرا که فرکانس های خیلی بالا، منجر به تشکیل جریان گرداب بسیار بالایی می گردد.

بررسی تفاوت بین کوره های القایی و فسیلی

• کوره های القایی برعکس نوع فسیلی، با محیط زیست سازگارند و آلایندگی زیادی تولید نمی کنند. از سوی دیگر عملیات ذوب سازی فلزات را با دقت بالا، تمیز و تلفات گرمایی کمتری اجرا می کنند. برای روشن و خاموش سازی کوره های فسیلی، زمان زیادی نیاز است؛ چون اندازه بزرگتری دارند. از سوی دیگر کوره های فسیلی راندمان پایینی داشته و در حین کار، صدای زیادی تولید می کنند. از دیگر معایب کوره فسیلی می توان به ناتوانی در ذوب فلزات دیرگداز، عدم یکنواختی مذاب و مصرف انرژی بالا اشاره کرد. این در حالیست که کوره های القایی راندمان و سرعت گرمایش بالایی دارند.
• هیچ گونه فعل و انفعال شیمیایی در کوره القایی وجود ندارد که سبب افزایش تغییرات ترکیبی و ناخالصی مذاب گردد.

آشنایی با اجزای مختلف کوره القایی

در ساخت کوره القایی از بخش های مختلفی استفاده شده که در این مبحث، به بررسی آنها می پردازیم. بوته اصلی ترین بخش تشکیل دهنده این سیستم است که شامل: کویل، اسکلت فلزی، جداره نسوز، یوغ (yoke) و پلات فُرم است. بخش های الکتریکی کوره القایی را سکیونر، ترانسفورماتور، دژنکتور، خازن ها، مبدل فرکانس، مکنده ها، تابلوهای کنترل و کلیدهای کولر تشکیل داده است. البته این دستگاه دارای قطعات یدکی نیز می باشد که شامل یونیت آب، ترمومتر، فلوسوئیچ، فشارسنج، ترانس کنترل، یونیت هیدرولیک و … است.

در چه مواردی می توان از کوره‌ القایی استفاده کرد؟

همانطور که در ابتدا نیز گفته شد، این کوره در کارخانجات کاربرد بالایی دارد، اما استفاده از این سیستم تنها به این محیط ها محدود نمی شود. در ادامه به کاربردهای مختلف این کوره اشاره می کنیم:

• آزمایشگاه

از آنجایی که در صنایع شیمیایی، پزشکی، مراکز تحقیقاتی … از فلزات گرانبها و با ارزش استفاده می شود و این محیط ها وابسته به آزمایشگاه هستند. استفاده از یک کوره القایی کوچک در آزمایشگاه، جهت ذوب فلزات بسیار کاربردی بوده و می توان توسط آن، به ریخته گری نمونه های کوچک پرداخت.

• صنایع فولاد

در این صنایع استفاده از یک کوره مناسب جهت ذوب فولاد و فلزات، بیش از هر محیط دیگری نیاز است و توسط آن می توان فلزات را برای تولید فولاد آماده کرد. فولاد یکی از آلیاژهای آهن بوده که مقاومت بالایی داشته و قیمت آن نسبتاً پایین است، به همین دلیل در صنایع تولید ماشین آلات، صلاح و سازه های زیرساختی کاربرد بالایی دارد. در این صنایع می توان از کوره های القایی ۱۵ کیلوگرم الی چند تنی (متناسب با نیاز) استفاده کرد.

• کارگاه ها

برخی افراد به امور مهندسی و برق علاقه زیادی دارند، به همین دلیل اقدام به احداث کارگاهی کوچک می کنند. این دسته از افراد که با تجهیزات الکترونیک و برقی آشنا هستند، می توانند از یک کوره القایی ساده با ظرفیت پایین، جهت ذوب یا نرم کردن فلزات کوچک استفاده نمایند. فقط باید این کار با رعایت نکات ایمنی صورت گیرد.

با انواع کوره القایی آشنا شوید!

کوره های القایی انواع مختلفی دارند و تنوع بالای این محصولات، آنها را به تجهیزاتی پرمخاطب تبدیل کرده است. در حالت کلی این سیستم ها در دو حالت هسته دار و بدون هسته موجودند که نوع بدون هسته خود به سه دسته فرکانس پایین، فرکانس متوسط و فرکانس بالا تقسیم شده است. اگر می خواهید با انواع کوره القایی آشنا شوید، ادامه مطلب را مطالعه کنید.

• کوره القایی هسته دار

در این نوع کوره از کانالی استفاده شده که به دور زائده ای از بوته  که به بدنه وصل است، پیچیده شده که همان القاگر است. شکل ظاهری این کوره به سازنده کوره القایی و آلیاژ کاربردی بستگی دارد. در کانال کاربردی، حرارت مستقیماً روی فلزات تاثیر گذاشته و در بیرون آن به جریان در می آید؛ در نتیجه بشدت گرم می شود. از این سیستم بیشتر برای نگهداری مذاب، سوپرهیت کردن و دوپلکس کردن استفاده می شود.

• کوره القایی بدون هسته

در ساخت کوره القایی بدون هسته از بوته ای دیرگداز استفاده شده که پیرامون آن را یک کویل مسی، با قابلیت انتقال بالا احاطه کرده است. در این کوره، جهت عایق بندی حلقه های سیم پیچ، از پنبه نسوز و فیبر شیشه استفاده شده که مانع اتصال کوتاه جریان برق می گردند. جهت کنترل سرعت و همگن سازی، باید فرکانس و نیرو را بصورت دقیق انتخاب کرد. در واقع کوره فوق در مواردی که نیاز به سوپرهیت ذوب کردن باشد، بیشتر کاربرد دارد.

در ذیل انواع کوره القایی بدون هسته آورده شده است:

• کوره القایی با فرکانس پایین (شبکه)

این فرکانس همان فرکانس شبکه بوده که جزو ارزان ترین و مناسب ترین فرکانس در راه اندازی کوره القایی بدون هسته به حساب می آید. با این فرکانس، تنها وجود یک ترانسفورماتور برای تامین بار کوره کافیست و نیازی به مبدل فرکانس نیست.

• کوره القایی با فرکانس متوسط

این نوع کوره دارای فرکانس برقی مابین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰۰ هرتز بوده و امکان تولید آن از ظرفیت چند کیلوگرم تا ۱۰ تن وجود دارد. کوره القایی فرکانس متوسط نسبت به کوره فرکانس پایین، به سرمایه گذاری اولیه بیشتری نیاز دارد و کار با آن راحت تر است. کوره القایی فرکانس متوسط سرعت بالایی در ذوب فلزات دارد و گزینه ای مناسب برای تولید فولاد و چدن می باشد.

گلاوباکس

• کوره القایی با فرکانس بالا

برق مورد نیاز کوره القایی فرکانس بالا، از نوع سه فاز بوده و معمولاً فرکانس برقی آن ۱۰۰۰ هرتز و بالاتر است. امروزه این کوره ها با مبدل های فرکانس ثابت به بازار عرضه می شوند و از آنجایی که با تریستور کار می کنند نسبت به موتور ژنراتور مزایای بیشتری دارند. جالب است بدانید در ساخت کوره القایی قوی از قطعات متحرک استفاده نشده است، این عامل از اختلاف فاز بین روشن کردن ژانراتور و شتاب یافتن آن پیشگیری می کند؛ در نتیجه میزان اتلاف نیرو را به شدت کاهش می دهد.

کوره های القایی برای ذوب جواهرات و مس

• کوره القایی ذوب طلا و نقره

برخی کوره های القایی مخصوص ذوب طلا و نقره هستند و البته بهتره بدانید، کوره هایی که برای ذوب طلا استفاده می شوند، ظریف تر از  کوره های ذوب نقره می باشند و عمل ذوب سازی را با حساسیت بیشتری اجرا می کنند. در حالت کلی برای ذوب  طلا و نقره می توان از کوره های برقی المنتی، برقی القایی و گازی استفاده کرد که نوع القایی در صنایع تولید طلا و جواهرات کارایی بیشتری دارد. زیرا جزو سیستم های به روز به حساب می آید و نسبت به نوع المنتی و گازی سرعت ذوب بالاتری دارد.

• کوره القایی ذوب مس

معمولاً کوره القایی ذوب مس، با فرکانس بالای ۱۰۰۰ هرتز تولید می شود (در مواردی که به آلیاژسازی نیاز نیست). لازم است بدانید تلاطم مذاب با مس، زیاد سازگار نیست و ممکن است سبب افزایش اکسیداسیون مذاب و ترکیب اکسیژن گردد.  به همین دلیل توصیه می شود برای ذوب مس از کوره هایی با فرکانس متوسط و بالا استفاده کنید که فرکانس بالا، راندمان کاری را نیز افزایش می دهد. البته برای ذوب براده های مس، معمولاً از کوره القایی فرکانس متوسط استفاده می شود تا عملیات ذوب با کمترین میزان کسری و کیفیت بالا صورت گیرد. 

قیمت کوره القایی

بررسی قیمت، قبل از خرید کوره القایی برای هر خریداری الزامیست. امروزه انواع کوره القایی کوچک و بزرگ، با فرکانس های مختلف به بازار عرضه می گردند که قیمت آنها به ظرفیت دستگاه بستگی دارد. البته کیفیت دستگاه نیز در تعیین قیمت آن تاثیرگذار است. کوره هایی که دارای قطعاتی استاندارد و باکیفیت هستند، نسبت به کوره های غیراستاندارد گران تر هستند. پس نتیجه می گیریم فروش کوره القایی، با قیمت های مختلف به بازار عرضه می گردد. شایان ذکر است که ظرفیت پایین این سیستم ها، جزو کوره القایی ارزان به حساب می آیند. 

محاسبات کوره القایی از لحاظ میزان تلفات انرژی

بطور معمول راندمان حرارتی یک کوره معمولی دوار، حدوداً ۱۲ الی ۱۵ درصد می باشد، این در حالیست که بازدهی کوره القایی ۵ برابر کوره های معمولی است، یعنی  راندمان ۷۵ درصدی داشته و کمترین میزان اتلاف حرارتی را دارد.

ویژگی های بارز کوره القایی

• سادگی در نصب و راه اندازی (به دلیل مجهز بودن به بخش کنترل کامل الکترونیکی)
• سرعت و راندمان گرمایشی بالا
• قابلیت تولید در مدل ها و ظرفیت های مختلف
• عدم نیاز به سوخت های فسیلی و سازگاری بالا با محیط زیست (بدلیل عدم تولید گازهای آلاینده)
• استفاده از برترین قطعات موجود در بازار در ساخت کوره های القایی
• قابلیت ذوب فلزات مختلف
• امکان کنترل دقیق درجه حرارت

سایر محصولات : کوره آزمایشگاهی

کوره الکتریکی