کوره های عملیات حرارتی

کوره های عملیات حرارتی می توانند به دو دسته اصلی تقسیم شوند: ثابت و مداوم

تفاوت اصلی بین این دو به لحاظ چگونگی قرار داشتن شارژ بار در محفظه کوره و عکس العمل اتمسفر با کوره هاست.

بعلاوه دو منبع اصلی انرژی برای گرم کردن تجهیزات وجود دارد: گاز و الکتریسیته. البته منابع انرژی دیگر نظیر روغن و دیگر سوختهای هیدروکربنی(نظیر پروپان، مخلوط پروپان/بوتان( می توانند استفاده شوند. تجهیزات کوره عملیات حرارتی  می توانند با معیارهای مختلف از لحاظ اتمسفر کوره(گاز خنثی، خلاء، بدون گاز محافظ، گازهای ایندوترمیک)، روش تولید انرژی گرمایی(شعله­ای، القایی، لیزر و …) نمونه ای از این تقسیم بندی در جدول زیر مشاهده می شود:

تقسیم بندی کوره ها

کوره های محفظه ثابت Batch furnaces

این فرایند انواع مختلفی از مواد به طور خاص قطعات سنگین و بزرگ که برای مدت زمان طولانی برنامه ریزی شده اند را شامل می گردد. در یک محفظه کوره قطعه کار ثابت است لذا واکنش در اثر تغییرات اتمسفر کوره در نزدیکی شرایط تعادلی انجام می شود.

کوره های محفظه ثابت به دسته های زیر تقسیم می شوند:

Bell furnaces
Box furnaces
Car bottom furnaces
Elevating hearth furnaces
Fluidized bed furnaces
Gantry furnaces
(Mechanized box furnaces (also called “sealed quench” or “integral quench” or “in-out” furnaces
Pit furnaces
Salt pot furnaces
Split or Wraparound furnaces
Tip-Up furnaces
Vacuum furnaces
کوره های مداوم

این نوع کوره ها مشخصا به منظور حرکت قطعه کار به روشهای مختلف در طول کوره طراحی شده اند. در این نوع کوره محیط اطراف قطعه کار با توجه به موقعیت شارژ تغییر می کند.

انواع کوره های مداوم:

Cast link belt furnaces
Humpback furnaces
Mesh belt furnaces
Monorail furnaces
Pusher furnaces
Roller hearth furnaces
Rotary drum (rotary retort) furnaces
Rotary hearth furnaces
Shaker hearth furnaces
Vacuum furnaces
Walking beam furnaces

کوره های اتمسفریک

در این نوع کوره ها، یک اتمسفر محافظ قطعه کار را در حین گرم و سرد کردن احاطه کرده است. با وجود این رایجترین کوره اتمسفر، هواست و در اغلب اوقات چیزی مورد نیاز نیست. هنگامی که اتمسفر هوا مورد استفاده قرار می گیرد نظیر یک فرایند تمپر دما پایین، سطح نهایی قطعه کار مهم در نظر گرفته نمی شود.

اتمسفرهای کوره نقش حیاتی در موفقیت فرایند عملیات حرارتی بازی می کنند. درک اینکه چرا ما از آنها بهره می بریم و چه اتمسفری برای چه کاربرد ویژه ای مناسب است و نحوه کنترل ایمن آنها بسیار اهمیت دارد.

هدف یک اتمسفر کوره با نتایج مورد نظر عملیات حرارتی تغییر می کند. اتمسفر استفاده شده در صنعت عملیات حرارتی یک از دو هدف رایج زیر را دارد:

۱- به منظور حفاظت مواد در مقابل واکنشهای سطحی که ذاتا شیمیایی است.

۲- به منظور اجازه دادن سطح برای تغییر و واکنش شیمیایی

انواع اتمسفرهای مورد استفاده در کوره های عملیات حرارتی در جدول زیر خلاصه شده است:

اتمسفرهای کوره

در زیر کوره تحت اتمسفر در مجمموعه عملیات حرارتی سایا دیده می شود:

برخی اتمسفرها در این لیست نظیر آرگون و هلیم اغلب همراه با کوره های خلا بوده و در فشارهای پایینتر از فشار اتمسفر مورد استفاده قرار می گیرند.

در حین فرایند، حجم اتمسفر محافظ مورد نیاز برای استفاده ایمن در یک کوره عملیات حرارتی ویژه به موارد زیر بستگی دارد:

۱- نوع و اندازه کوره

۲- حضور یا فقدان درب ها یا محفظه ها

۳- محیط

۴- اندازه، نوع بارگذاری، جهت و طبیعت قطعه کار

در همه حالتها، بهتر است توصیه های سازنده در نظر گرفته شود چرا که این فاکتورها در طراحی تجهیزات در نظر گرفته شده است. به خاطر داشته باشید که تخلیه هوای یک کوره قبل از شروع کار یک اتمسفر کوره قابل احتراق نیاز به تغییر حجم حداقل ۵ برابر دارد. این کار اطمینان می دهد که میزان اکسیژن مخزن زیر ۱ درصد قبل از شروع کار باشد.

اتمسفرهای تولیدی مطابق با مقدار نسبی گازهای تکی تقسیم بندی می شوند. جدول زیر یک لیستی از این تقسیم بندی را مطابق انجمن گاز آمریکا (AGA) نشان می دهد. گازها به شش دسته اصلی تقسیم می شوند: