برای ساخت فولاد از کوره های مختلفی از جمله کوره القایی استفاده می شود. در این کوره ها به جای اکسیژن، جریان متناوب (AC) به کار می رود. به محض اینکه جریان متناوب وارد کوره القایی می شود یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند. کوره به شدت گرم می شود و فلز ذوب می شود. ساخت این کوره ها بسیار کم هزینه است و برای محیط زیست ضرر ندارند، زیرا دی اکسید کربن تولید نمی کنند. ساز و کار این کوره ها جالب است که در بخش های بعدی توضیح می دهیم.
نسخه صوتی مقاله کوره القایی، کم هزینه و دوستدار طبیعت
کوره القایی چیست؟
کوره القایی یکی کوره ای است که از جریان الکتریکی برای ذوب فلزاتی مانند طلا، آلومینیوم، مس، آهن و روی استفاده می کند. در این کوره ها هیج تماس مستقیم بین منبع گرمایش و فلز مذاب وجود ندارد و با یک لایه محافظ به نام آستر القا از یکدیگر جدا می شوند. البته برای ذوب فلزات از کوره های دیگری هم استفاده می شود که می توانید در مقاله زیر بخوانید.
# حتما بخوانید
کوره القایی چگونه کار می کند؟
کوره القایی ذوب بر اساس دو اصل کار می کنند: القای الکترومغناطیسی و اثر ژول.
بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی هرگاه نیروی الکتریکی از یک ماده رد شود، در اثر واکنش با آن ماده گرما ایجاد می کند. این نیروی الکتریکی از یک سیم پیچ می آید که در کوره های القایی نصب شده است. هنگامی که فلز داخل سیم پیچ قرار می گیرد، میدان مغناطیسی جریان های الکتریکی به نام جریان گردابی (Eddy Current) القا می کند. جریان گردابی آهن را گرم کرده و در نهایت آن را ذوب می کند.
اصل دوم گرمایش ژول است. گرمایش ژول یا گرمایش اُهم فرآیندی است که طی آن یک جریان الکتریکی که از یک هادی عبور می کند به دلیل مقاومت ایجاد شده با هادی، گرما تولید می کند. آهن ماده اولیه ساخت فولاد بوده و هادی است. از این رو به راحتی جریان الکتریک را از خود عبور می دهد و ذوب می شود.
توجه: نقطه ذوب فلزات با یکدیگر متفاوت هستند. به عنوان مثال نقطه ذوب طلا برابر با ۱۰۶۳ درجه سانتی گراد است.
انواع کوره القایی
کوره های القایی در ۲ دسته هسته دار و بدون هسته قرار می گیرند که در ادامه آنها را همراه با جریئات توضیح می دهیم.
کوره القایی هسته دار
در کوره های هسته دار، جریان متناوب از طریق یک سیم پیچ که یک هسته آهنی را احاطه کرده است، جریان می یابد. حلقه ای از فلز مذاب، سیم پیچ ثانویه را تشکیل می دهد که هسته آهنی و سیم پیچ اولیه را احاطه کرده است. جریان عبوری از سیم پیچ اولیه جریان زیادی را در سیم پیچ ثانویه القا کرده و از طریق اثر ژول گرما ایجاد می کند. در این روش، حلقه فلزی نیاز به نگهداری مداوم دارد و به ندرت می تواند خنک بماند. از مزایای کوره القایی هسته دار می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- توان عملیاتی بالا
- عمر بالا
- کارایی بالای ۹۰ درصد
کوره القایی بدون هسته
در کوره های القایی بدون هسته، بار فلزی در بوته ای قرار می گیرد و توسط یک سیم پیچ برقی با آب احاطه می شود که سیم پیچ اولیه را تشکیل می دهد. سیم پیچ اولیه جریانی را مستقیماً در بار فلزی القا می کند. این نوع کوره ها می توانند با فرکانس ۵۰ هرتز تا ۱۰ کیلوهرتز کار کند. با این حال در مقایسه با یک کوره القایی هسته دار بازدهی توان کمتری دارند. کوره های القایی بدون هسته مزایای زیر را دارند:
- گرمایش سریع
- کارایی الکتریکی و گرمایی بالا
- مصرف انرژی کم
اجزاء کوره القایی ذوب
اجزاء کوره القایی ذوب بسته به نوع آن متفاوت است. به عنوان مثال هم در کوره القایی بدون هسته و هم هسته دار، ناودانک تعبیه شده است. ناودانک کوره القایی به محلی از کوره می گویند که فلز مذاب بارگیری می شود. یا مثلا هر دو کوره یک آستر دیرگداز دارند. آستر دیر گداز (Refractory Lining) یک لایه ضخیم است که مستقیما در تماس با ماده مذاب قرار دارد و برای همین به آن دیرگداز می گویند (دیر ذوب می شود). اجزاء کوره القایی به تفکیک نوع به شرح زیر هستند:
اجزاء کوره القایی هسته دار
- ناودانک
- پوشش عایق کوره
- هسته آهن ورق : ورق های آهنی که با یک لایه عایق پوشده شده اند.
- آستر دیرگداز
- آستر میکا (Mica Lining): صفحه ای لغزشی است که فلز مذاب را در برابر حرکت های رفت و برگشت آستر محافظت می کند.
- پوشش آلومینیومی
- کانال القا
- آستر القا: لایه محافظ بین سیم پیچ و ماده مذاب است.
- سیم پیچ القا
اجزاء کوره القایی بدون هسته
- قاب آلومینیومی
- پوشش دوغابی
- ناودانک
- کلاهک پوششی عایق
- آستر دیرگداز
- سیم پیچ القا بدون هسته
- سیم پیچ مسی خنک شده با آب
- صفحه زیرین دیرگداز
کوره های القایی ذوب فولاد در ایران
در ایران برخی کارخانه های ذوب فولاد از کوره القایی استفاده می کنند که عبارتند از:
- شرکت مجتمع ذوب آهن بیستون
- ذوب آهن البرز غرب
- شرکت تولیدی فولادی اسپریس تجارت
- مجتمع فولاد روهینا جنوب
اکثر کارخانه های بزرگ فولادی ایران با کوره قوس الکتریکی فولاد می سازند. به عنوان مثال، کارخانه فولاد مبارکه اصفهان از کوره قوس الکتریکی استفاده می کند. برای ذوب فولاد از کوره القایی صنعتی با ظرفیت بالای ۱ تُن استفاده می شود.
تفاوت کوره القایی با کوره قوس الکتریکی
مهمترین تفاوت کوره القایی با قوس الکتریکی، مصرف انرژی است. کوره القایی ذوب فولاد، بازدهی انرژی بیشتری نسبت به کوره های قوس الکتریکی دارند. همچنین کوره های القایی کم صدا هستند و هزینه اولیه ساخت آنها نسبت به کوره های قوس الکتریکی کمتر است. در جدول زیر می توانید تفاوت های کوره الکتریکی با کوره القایی را مشاهده کنید.
| نوع تفاوت | کوره القایی | کوره قوس الکتریکی |
| بازدهی انرژی | بالا تر | کمتر |
| دمای عملیاتی | پایین تر | بالاتر |
| توان تولید | کوچک | بزرگ و سنگین |
| صدا | کم صدا | پر صدا |
| هزینه اولیه ساخت | پایین | بالا |
| هزینه نگهداری و تعمیر | هزینه بالا | هزینه پایین |
| حذف اکسیداسیون | پایین | بسیار بالا |
| هزینه ساخت الکترود | الکترود ندارد، بددون هزینه | بسیار بالا |
| مصرف انرژی الکتریکی | بالا | پایین |
| اثر روی محیط زیست | کم به دلیل بازدهی انرژی | بالا به دلیل انتشار دی اکسید کربن |
| ظرفیت ذوب | پایین | بالا |
| ظرفیت تولید | ۱ کیلوگرم تا ۱۰۰ تُن | ۱ تا ۴۰۰ تُن |
| کاربرد | ذوب آهن و فلزات غیرآهنی مانند آلومینویم، طلا و غیره | ذوب آهن، فولاد و قراضه آهن |
کلام آخر
کوره القایی یکی از انواع کوره در تولید آهن آلات است که برای تولید فولاد در مقیاس کم و متوسط استفاده می شود. اصل کار کوره های القایی بر اساس گرمایش و میدان مغناطیسی است. ساخت و اجرای این کوره ها بسیار کم هزینه بوده و برای محیط زیست ضرری ندارند، زیرا بر خلاف کوره های بلند و قوس الکتریکی، دی اکسید کربن منتشر نمی کنند. منتها کوره القایی ذوب فولاد برای کارخانه های بزرگ زیاد جوابگو نیست و هزینه زیادی در بر دارد.
