کورههای دوار ذوب آلومینیوم (Rotary Aluminum Melting Furnaces) یکی از کارآمدترین تجهیزات حرارتی در صنعت ریختهگری و بازیافت آلومینیوم هستند. این کورهها با بهرهگیری از یک درام یا بوته استوانهای که حول محور خود میچرخد، انتقال حرارت یکنواختتری به شارژ وارد کرده و ذوب فلز را با راندمان حرارتی بالا انجام میدهند. برخلاف کورههای شعله مستقیم یا بوتهای که حرارت موضعی و توزیع نامتوازن انرژی دارند، در کوره دوار جریان همرفتی حرارت و اختلاط مداوم شارژ باعث افزایش سرعت ذوب، بهبود کیفیت حمام مذاب و کاهش مصرف انرژی میشود. به همین دلیل در کارخانههای تولید شمش، واحدهای بازیافت و خطوط داخلی ریختهگری قطعات خودرو کاربرد گستردهای دارند.
اجزای تشکیلدهنده و ساختمان کوره دوار مذاب آلومینیوم
۱-بدنه و شاسی کوره دوار
بدنه اصلی کوره دوار ذوب آلومینیوم یک استوانه فولادی تقویتشده است که روی پایههای مخصوص یا فریم فلزی قرار دارد. شاسی بهگونهای طراحی میشود که بتواند بارهای دینامیکی ناشی از دوران و وزن فلز مذاب را تحمل کند. درام معمولاً از ورقهای فولادی با ضخامت بالا ساخته شده و با تقویتکنندههای حلقوی و طولی مقاومسازی میشود.
۲-سیستم نسوز و عایق
لایه داخلی کوره دوار مذاب آلومینیوم از آجرها و مواد نسوز آلومینا-سیلیکاتی تشکیل میشود که دمای بالا و شوک حرارتی را تحمل میکنند.
ترتیب متداول لایهها:
-
- لایه عایق سبک (Fiber/Insulating Brick) برای کاهش تلفات حرارتی
- لایه نسوز با دانسیته بالا جهت مقاومت مکانیکی
- پوشش کاری (Working lining) که تماس مستقیم با مذاب و سرباره دارد
این ساختار علاوه بر افزایش طول عمر کوره، در کاهش مصرف سوخت و حفظ دمای پایدار حمام فلزی نقش حیاتی دارد.
۳-مکانیزم دوران (Rotation Mechanism)
کوره بر روی رولرها یا رینگگیرها قرار گرفته و توسط یک گیربکس صنعتی و الکتروموتور یا سیستم هیدرولیک میچرخد. سرعت دوران متغیر و قابل تنظیم است (معمولاً ۰.۵ تا ۲ دور در دقیقه) تا پیشمخلوط مناسب، ذوب یکنواخت و کاهش اکسیداسیون فلز را تضمین کند.
۴-سیستم احتراق (Burner System)
مهمترین بخش حرارتی کوره دوار ذوب آلومینیوم، مشعلهای سوخت گاز طبیعی، گاز مایع یا دوگانهسوز هستند. طراحی محفظه حرارتی و محل نصب مشعلها بهگونهای است که شعله مستقیم به مذاب برخورد نکند و انتقال حرارت تابشی و همرفتی غالب باشد. مشعلهای مدرن مجهز به سیستم کنترل نسبت هوا/سوخت، فن دمنده و پایش دمایی برای دستیابی به راندمان بالا هستند.
۵-درب کوره (Charging/Discharge Door)
درب کوره دوار معمولاً هیدرولیکی یا مکانیکی است و قابلیت باز/بسته شدن سریع و ایمن را دارد. درب مجهز به نسوز مناسب و آببندی حرارتی است تا از خروج گرما و ورود اکسیژن اضافی جلوگیری شود. برای تخلیه مذاب نیز از شیار یا مکانیزم واژگونی (Tilting) استفاده میشود.
۶-سیستم کنترل و اتوماسیون
کورههای مدرن دارای PLC، حسگرهای دما (Thermocouple)، کنترلرهای جریان سوخت، حسگرهای فشار و سیستمهای ایمنسازی هستند. این سیستمها امکان تولید پروفایل حرارتی، مدیریت سوخت و ثبت دادههای عملکرد را فراهم میکنند.
ویژگیهای کوره دوار ذوب آلومینیوم نسبت به سایر کورههای ذوب
۱-راندمان حرارتی بالا: به دلیل اختلاط مداوم مواد و افزایش انتقال حرارت، مصرف سوخت در مقایسه با کورههای شعله مستقیم یا بوتهای کمتر است.
۲-مناسب برای شارژهای ناهمگن: کوره دوار برای ذوب قراضههای مخلوط، تراشهها، پروفیلها و آلیاژهای غیرهمگن بسیار کارآمد است.
۳-کاهش اکسیداسیون و سرباره: دوران پیوسته موجب تشکیل جریان مذاب یکنواخت شده و لایه اکسیدی کاهش مییابد.
۴-کیفیت مذاب بهتر: توزیع حرارت همگون و کاهش نقاط سرد سبب بهبود خواص ریختهگری و کاهش گازهای حل شده میشود.
۵-نگهداری نسبتا ساده: تعمیر و تعویض نسوز در این نوع کوره به دلیل ساختار یکپارچه و دسترسی مناسب آسانتر است.
مهمترین پارامترهای مهندسی هنگام انتخاب و خرید کوره دوار آلومینیوم
۱-ظرفیت نامی (Tonnage)
ظرفیت تولید به صورت کیلوگرم در ساعت یا تن در شارژ بیان میشود. انتخاب ظرفیت وابسته به حجم تولید، نوع خط ریختهگری و دوره ذوب است. انتخاب ظرفیت کمتر از نیاز منجر به توقفهای متعدد و افت راندمان، و بیشظرفیت موجب هدررفت انرژی میشود.
۲-نوع سوخت و راندمان انرژی
انتخاب مشعل استاندارد با کنترل مدرن برای صنایع دارای تعرفه گازی اهمیت ویژه دارد. در صورت محدودیت گاز، مشعلهای دوگانهسوز (گاز/گازوئیل) توصیه میشوند. وجود سیستم بازیابی حرارتی (Recuperator) میتواند مصرف سوخت را تا ۱۵–۲۵% کاهش دهد.
۳-طراحی نسوز و عمر کاری
جنس پوشش کاری، ضخامت لایههای عایق و مقاومت به خوردگی سرباره از عوامل کلیدی عمر کوره هستند. مواد نسوز با درصد بالای آلومینا (Al₂O₃ > 60%) برای محیطهای خورنده توصیه میشوند.
۴-سیستم دوران و تکیهگاه
شل از رینگهای مقاوم به سایش و یاتاقانهای صنعتی بهره میبرد. کیفیت گیربکس، کنترل سرعت و بالانس دینامیکی درام در جلوگیری از لرزش، کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر بسیار مهم است.
۵-مکانیزم درب و ایمنی
درب باید آببندی مناسب، حرکت یکنواخت و سیستم قفل ایمن داشته باشد. استفاده از سیستمهای هیدرولیک با سنسور موقعیت و قطع اضطراری، استانداردهای ایمنی را افزایش میدهد.
سیستم احتراق کوره دوار ذوب آلومینیوم
- نوع مشعل: Low NOx، شعلهپایدار، امکان کنترل ماژولاسیون
- کنترل هوا/سوخت: سنسور اکسیژن و دبیسنج برای دستیابی به نقطه استوکیومتری مطلوب
- اتوماسیون احتراق: شیرهای ایمنی، کنترلر پایش شعله، سیستم پرج قبل و بعد از اشتعال
- محل نصب: زاویه و فاصله شعله نسبت به مذاب باید طوری طراحی شود که انتقال حرارت رادیانت غالب باشد، نه ضربه مستقیم شعله به شارژ.
مکانیزم عملکرد درب و تخلیه ذوب آلومینیوم
- درب جانبی یا جلو: باز/بسته شدن با سیلندر هیدرولیکی، مجهز به آجر نسوز سبک و نوار آببندی
- تخلیه مذاب:
۱- تخلیه واژگونی (Tilting Furnace): کوره حول محور پایهها چرخیده و مذاب به پاتیل هدایت میشود.
۲- خروجی کف (Tapping): در برخی مدلها برای جریان پیوسته ذوب استفاده میشود.
مکانیزم گردش کوره دوار مذاب آلومینیوم
- Drive Train: موتور الکتریکی + گیربکس حلزونی/سیارهای
- تکیهگاهها: رولرهای فولادی مقاوم به سایش یا رینگگیرها
- کنترل سرعت: اینورتر یا سیستم کنترل فرکانس برای تنظیم دقیق دوران، جلوگیری از شوک و افزایش کیفیت ذوب.
عایق و نسوز کوره دوار ذوب آلومینیوم
- نسوز کاری: آجرهای آلومینایی، کستبلها (Castable)، نسوزهای ریختنی
- عایق حرارتی: پشم سرامیک، آجرهای سبک ISOLITE
- ضدخوردگی سرباره: لایههای محافظ مخصوص آلومینیوم و آلیاژهای سیلیکونی که واکنش شیمیایی با مذاب را کاهش میدهند.
ظرفیت و محدوده کاربرد کوره دوار مذاب آلومینیوم
کورههای دوار ذوب آلومینیوم معمولاً در ظرفیتهای ۱ تا ۳۰ تن در هر بار ذوب و توان ذوب ۵۰۰ تا ۴۰۰۰ کیلوگرم بر ساعت طراحی میشوند. ظرفیتهای پایین برای واحدهای قطعهسازی و خطوط ریختهگری نیمهمستمر مناسب هستند؛ در حالی که ظرفیتهای بالاتر در کارخانههای بازیافت قراضه، تولید شمش آلومینیوم و صنایع ثانویه فلز به کار میروند. کاربرد اصلی این کورهها زمانی است که شارژ ورودی ناهمگن، حجیم یا شامل درصد بالای جدارههای اکسیدی است؛ جایی که کورههای بوتهای یا شعله مستقیم عملکرد مناسب ندارند.
جمعبندی
کورههای دوار ذوب آلومینیوم با طراحی مهندسی پیشرفته، راندمان حرارتی بالا و قابلیت پردازش شارژهای متنوع، یکی از بهترین گزینهها برای صنایع ریختهگری و بازیافت آلومینیوم هستند. شناخت دقیق اجزا، سیستم احتراق، مکانیزم دوران، کیفیت نسوز و ظرفیت مناسب، کلید یک انتخاب اقتصادی و پایدار برای خطوط تولید صنعتی است.
گروه صنعتی مهار، آماده دریافت سفارش های ساخت کوره دوار مذاب آلومینیوم در طرفیت های مختلف می باشد.
