نحوه اجرای جرم های کوبیدنی سیلیسی

امروزه استفاده از جرم های کوبیدنی در کوره های القایی گسترش یافته است و انواع سیلیسی ، منیزیایی و آلومینا – منیزیایی ، تولید و استفاده می گردد . اکثر کارشناسان بر این اعتقاد دارند که یکی از مهترین عوامل تعیین کننده عمر دیرگداز در این نوع کوره ها نحوه نصب و اجرای این محصولات است در ادامه این مقاله قصد داریم به توضیح نحوه اجرای جرم های کوبیدنی در کوره های القایی  بپردازیم .

 

 

۱-انواع جرم های خشک

جرم های خشک (dry mixes) مخلوطی آماده برای استفاده در کوره های القایی هستندکه با استفاده از دانه بندی‌های متنوع و عوامل اتصال مختلف تهیه می‌شوند. حداکثر مقدار رطوبت در این مخلوط ۳% است و با تنظیم دقیق توزیع اندازه دانه‌ها و ویبره کردن آن می‌توان به فشردگی کامل این نوع جرم ها در حالت خشک رسید.

تراکم مورد نظر می‌تواند به کمک اعمال ویبره از بیرون به جرم نیز به دست آید. سخت شدن جداره دیرگذار به وسیله یک عامل زینتر کننده ایجاد می شود و با افزایش دما اتصال سرامیکی بین ذرات دیرگداز به وجود می آید.

۱-۱-انواع جرم های خشک کوبیدنی

  • جرم خشک اسیدی برپایه دانه های کوارتز برای کاربرد در صنایع ریخته‌گری فولاد، چدن و فلزات غیر آهنی.
  • جرم خشک برپایه AL2O3  برای کاربرد در صنایع ریخته گری آهن و فولاد و نیز کاربرد گسترده در ریخته گری فلزات سبک و فلزات غیر آهنی.
  • جرم خشک منیزیتی برای کاربرد در صنایع ریخته‌گری فولاد و چدن.

۲-آماده سازی کوره

ابتدا باید از عدم وجود اتصال در کویل مسی اطمینان حاصل کرد. پیش از قرار دادن عایق الکتریکی (صفحات میکا) می بایست فصل مشترک جرم کوبیدنی و کویل ، صاف و بدون فرورفتگی باشد برای این منظور از یک جرم ریختنی جهت پرکردن فرورفتگی‌ها استفاده می شود. پیش از این عموما از ورق های آزبستی به عنوان عایق الکتریکی استفاده می‌شد اما به دلیل مشکلات زیست محیطی آزبست، ورق های میکا جایگزین آن شده است برای اتصال بهتر ورق های میکا به کویل می‌توان سطح تماس آن را اندکی مرطوب کرد. توجه شود در محل تماس دو ورق نیز حتما ورق ها روی هم قرار گیرند (overlapping).

تصویر۱- شرایط کویل

 

 قطعه پشت لایه با استفاده از جرم ریختنی تهیه می شود که به صورت زاویه دار ساخته می شود تا دیواره نسوز که پس از استفاده تخریب و معیوب شده بتواند به راحتی از کوره خارج شود.

تصویر۲- اجزای مختلف کویل. ۱)جداره نسوز ۲)عایق الکتریکی ۳)جرم ریختنی هم سطح کننده کویل ۴)قطعه پشت لایه ۵)لبه کوره

۳-قالب

۳-۱-قالب جدا شونده و قالب ذوب شونده

قالب به صورت استوانه ای شکل و از صفحه فولادی تهیه می شود، در صورتی که جرم خشک دارای عوامل اتصال دما پایین باشد ، می توان از قالب جدا شونده (دائمی) استفاده کرد. در صورتی که عوامل اتصال دما پایین وجود نداشته باشد می بایست در حین زینترینگ قالب در کوره باقی بماند تا ذوب شود که در این حالت قالب ذوب شونده (فدا شونده) گویند.

۴-فشرده کردن

هدف از فشرده کردن ،کاهش تخلخل ها و محکم تر کردن جرم است انتظار می رود پس از کوبش، جرم خشک اجرا شده دانسیته ایی در حدود kg/m3 2000 تا ۲۲۰۰ داشته باشد.

۴-۱-اجرای جرم کوبیدنی در کف کوره

به صورت دستی

در این روش از کوبه های دستی یا ویبراتورهای دستی برای کوبش جرم خشک استفاده می شود. استفاده از ماسک برای فردی که کوبش را انجام می دهد ضروری است.

تصویر۳- یک کوبه دستی

یک لایه به ضخامت mm10 تا ۱۵ در کف کوره جرم خشک ریخته می شود ریختن جرم در کف کوره از فاصله نزدیک و از کف کیسه حاوی جرم خشک صورت میگیرد، از ریختن جرم با فاصله از کف کوره خودداری شود چرا که این عمل موجب جدایش دانه ها از هم می گردد.

برای کوره های بزرگ ابتدا به کمک پا کمی جرم ریخته شده را فشرده کرده، سپس با استفاده از یک کوبه دستی مشابه تصویر ۳ یا ویبراتور دستی مشابه تصویر ۴ جرم کوبیده می شود در این صورت به تدریج هوای بین ذرات خارج شده و ذرات ریز به خوبی در فضای خالی ذرات درشت تر قرار می‌گیرند. این عمل به صورت متوالی تکرارمی شود تا به ارتفاع مورد نظر رسید.

تصویر۴- یک ویبراتور دستی

 

 

فشرده کردن با کمک ویبراتورهای پنوماتیک و الکتریکی

دستگاه ویبره کننده به صورت پنوماتیکی و الکتریکی عرضه وبه کمک جرثقیل جابه جا می شود. مدت زمان ویبره در هر لایه بستگی به سایز کوره و ضخامت کف کوره دارد، اما حداقل زمان مورد نیاز ۱۰-۸ دقیقه است. درحین ویبره هوای داخل منافذ جرم خشک به تدریج خارج شده که برای سهولت در این امر می توان در صفحه ویبراتور تعدادی حفره ایجاد نمود. بعد از خارج کردن ویبراتور از کف کوره به ضخامت ۲۰ میلی متر جرم کوبیده شده را خراش می دهیم و لایه جرم خشک شده را به دقت تراز می کنیم. تمام لایه‌های جرم کوبیدنی به این صورت روی هم قرار گرفته و کوبیده می شوند و در نهایت آخرین لایه نیز تراز می شود.

تصویر ۵- دستگاه پنوماتیکی ویبراتور کف کوره

۴-۲-اجرای جرم کوبیدنی در دیواره

قراردادن قالب

قالب مورد استفاده برای ویبره دیواره کوره حداقل باید ۶ میلی متر ضخامت داشته باشد برای قالب های دائمی به منظور جدایش آسان قالب از کوره ، قالب حتما به صورت مخروط ناقص ساخته شود.

به وسیله هوای فشرده یا دستمال تمیز سطح بیرونی و داخل قالب را تمیز کرده و به فاصله هر ۲۰۰ میلی متر یک سوراخ به قطر ۳ میلی متر در سطح قالب ایجاد شود .

قالب به وسیله جرثقیل درون کوره قرار گرفته و به منظور یکنواختی ضخامت جداره کوره، حتما در مرکز کوره قرار گیرد و پیش از ریختن جرم به کمک یک شاغول عمود بودن قالب درون کوره بررسی می گردد در صورتی که قالب کاملا قائمه نباشد ممکن است در بالای کوره قالب در مرکز قرار گرفته، اما در پایین کوره قالب در مرکز کوره نباشد.

توجه : از جابه جا کردن قالب در کوره و خراش دادن جرم کوبیدنی کف کوره خودداری شود پس از قرارگیری قالب در کف کوره و اطمینان از مرکز بودن و قائم بودن قالب در کوره به وسیله سه عدد گوه چوبی قالب در کوره ثابت می شود.

به صورت دستی

با کمک ویبراتور دستی یا کوبه دستی جرم کوبیدنی در حدفاصل کویل و قالب کوبیده شود و این عمل تا آنجا ادامه دارد که دیگر کوبه به درون جرم فرو نرود.

 

پس از ثابت شدن قالب، کف کوره در محلی که دیواره روی آن اجرا می‌شود به وسیله یک کاردک خراش داده شود تا اتصال مناسبی بین دیرگداز کف با دیواره کوره برقرار شود. در هر لایه به ارتفاع cm30 تا ۴۰ مخلوط خشک ریخته می شود و برای رسیدن به فشردگی مناسب بهتر است در ابتدا با دست یا یک کوبه دستی کمی سطح جرم ریخته شده فشرده شود.

بسته به نوع ویبره، ویبراتور در حین کار به دور خود می‌چرخد. در تصویر ۶ ماشین ویبره الکتریکی و پنوماتیکی خود چرخش آمده است. ویبراتور الکتریکی یا پنوماتیکی به کمک یک جرثقیل درون قالب کوره قرار می‌گیرد.

تصویر۶-دستگاه پنوماتیکی ویبراتور دیواره

 مخلوط خشک لایه لایه روی دیواره کوره ریخته و کوبیده می شود. بسته به سایز کوره ویبره کردن قالب طول می کشد اما حداقل زمان آن ۴ تا ۶ دقیقه است. در صورتی که ویبراتور ۲ تا ۳ دقیقه کار کند ارتفاع جرم از cm30 به cm25 کاهش می‌یابد. لاینینگ دیواره نسوز تا mm30 پایین تر از لبه کوره بالا می‌آید.

۴-۳-لاینینگ لبه کوره

لاینینگ لبه کوره معمولا به کمک جرم کیفیت بالا یا جرم پلاستیک کوبیدنی تهیه می‌شود اتصال صحیح لبه به لاینینگ دیواره در تصویر نشان داده شده است. 

۵-تعمیر بوته کوره القایی

۵-۱-تعمیر کف کوره

کف کوره به دلیل برخورد قراضه با آن همواره در حال تخریب و کنده شدن است، در صورتی که کف کوره کنده شدگی وجود داشته باشد می توان در شرایطی که کوره هنوز داغ است آن را تعمیر کرد برای این منظور مذاب را کاملا تخلیه کرده، مخلوط خشک را روی قسمت کنده شده می ریزیم با کمک یک کوبه دستی جرم در کف داغ کوره کوبیده می شود و به دلیل دمای بالا بلافاصله زینترینگ مواد رخ می دهد.

تصویر۷- روش اتصال صحیح لبه کوره با لاینینگ دیواره کوره

برای تعمیر کامل کف کوره نیاز به سرد کردن کوره است پس از اجرای جرم خشک و فشرده کردن آن در کف کوره  و قبل از افزایش دما سطح کف کوره با یک ورق فولادی پوشیده شود.این ورق فلزی از برخورد قراضه با کف کوره که آسیب پذیرتر است جلوگیری می کند.

تصویر۸- نحوه تعمیر کف کوره

۵-۲-تعمیر دیواره

خوردگی ناشی از سایش در قسمتهای پایین کوره که "پا فیلی" نامیده می شود بیشتر است، برای تعمیر این قسمت می توان پشت قالب را با جرم خشک پرکرد برای کوبش نیز از قالبی با ابعاد کوچکتر از قالب اصلی استفاده کرد.

بسته به اندازه ناحیه تعمیر شده مدت زمان افزایش دما حداقل باید سه ساعت نسبت به کوره ای که تعمیر نشده است بیشتر باشد. برای تعمیر کل کوره نیز می توان قالب را درون کوره ثابت کرد و پشت آن را با جرم پر کرد، برای کوبش نیز می توان از ویبراتورهای پنوماتیک و الکتریکی استفاده نمود..

تصویر۹- نحوه تعمیر قسمت پایین کوره

 

تصویر۱۰-نحوه تعمیر کامل جداره کوره

۶-خشک، پخت و خنک کردن 

دیواره نسوز تنها پس از پخت (زینترینگ) می تواند در مقابل مذاب قرار گیرد و برای استفاده نیاز به پخت دارد. از آن جا که حداکثر میزان رطوبت در جرم خشک درحدود ۳/۰% است، افزایش ناگهانی دما مشکلی برای جرم کوبیده شده در مرحله خشک کردن ایجاد نمی‌کند. همچنین با افزایش دما عوامل زینترینگ باعث سخت تر شدن مخلوط می شود.

در هنگام افزایش دما، کوارتز تغییر فاز می‌دهد و حجم آن تغییر می‌کند که باید به این نکته توجه شود در صورتی که افزایش دما یا کاهش دما سریع باشد در جداره نسوز تنش ایجاد می شود که می تواند ترک ایجاد کند. در اثر تخلیه کوره دمای کوره کاهش یافته و در دیواره ترک مویی به وجود می‌آید که به نفوذ مذاب در دیرگداز کمک می‌کند.

۶-۱-گرم کردن کوره

برای لاینینگ های اسیدی کوره تا دمای ˚C 800-600 به آرامی گرم می‌شود (برای کوره های کوچکتر از ۶ تن با سرعت ˚C/hr 100 و برای کوره‌های بزرگتر با سرعت ˚C/hr50)

در دمایی بین ˚C 600-800 دمای کوره برای مدت زمان مشخص (به ازای هر سانتی متر ضخامت جداره کوره ۱۵ دقیقه) ثابت نگه داشته می شود، سپس دما دوباره تا حداکثر کارکرد کوره با سرعت قبلی افزایش می‌یابد. به طور کلی مدت زمان افزایش دما در شرایط زینترینگ جداره نسوز ۵/۲ تا ۳ برابر افزایش دما در شرایط عادی است.

همچنین برای پخت دیرگداز جداره کوره، می توان از مذاب تمیز و بدون سرباره استفاده کرد، اما تازمانی که قالب به دمای سرخی نرسیده است نمی‌توان مذاب فلزی را درون کوره ریخت.

برای قالب های جدا شونده باید پس از رسیدن دمای کوره به ˚C 600 دما به سرعت کاهش یافته و قالب از کوره بیرون کشیده شود و برای افزایش دما به صورت القایی از یک بلوک start blocker استفاده شود.

 


مطالب مرتبط:

جرم های کوبیدنی

جرم کوبیدنی سیلیسی

کوره های القایی