مقدمه
کوره ها وسیله و محل تولید حرارت هستند. کوره ها در صنایع برای تولید حرارت در پالایشگاه‌ها، برج‌های تقطیر، آهنگری‌ها، استخراج فلزات، کارخانجات سرامیک‌سازی و واحدهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. از این رو با توجه به دامنه دمایی که هر کوره تامین می کند، محفظه آن از مواد مختلف ساخته می شود. برای مثال کوره هایی که برای پیشگرم مورد استفاده قرار می گیرند و در محدوده دمایی پایین کار می کنند معمولا از ورق استیل نسوز مانند ورق استیل 309 و ورق استیل 310 ساخته می شوند. برای دماهای بالاتر معمولا جنس آستر کوره از آلیاژ نیکل و یا سرامیک های نسوز ساخته می شود. کوره های ذوب فلزات آستر سرامیکی دارند چراکه این مواد در حرارت های بالا مقاومند و با مذاب واکنش شیمیایی نمی دهند. هرچقدر یک کوره قابلیت کنترل دمایی بیشتری داشته باشد و تلرانس دمای آن کمتر باشد، کیفیت و قیمت بالاتری دارد.
برای ساخت کوره های مدرن امروزی از ورق استیل نسوز، فولاد آلومینایز شده، آلومینیوم، برنج، مس و فایبرگلاس استفاده می شود. در مبدل های حرارتی معمولا از ورق استیل 309 و ورق استیل 310 که مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارند، استفاده می شود. برای ساخت بدنه ی کوره، دمنده ها و مشعل ها از فولاد آلومینایز شده استفاده می شود. از برنج برای شیرها، از مس در سیم کشی برق و از فایبرگلاس برای عایق کاری محفظه کوره استفاده می شود. کوره ها برای تامین حرارت مورد نیاز از انواع سوخت جامد، مایع، گاز و یا برق بهره می برند. انرژی الکتریکی در کوره های قوس الکتریکی، کوره های القایی و کوره¬های مقاومتی به گرما تبدیل می شود. کوره های الکتریکی دارای یک سیستم کنترل و تغذیه برق می باشند که این مجموعه در کوره های آزمایشگاهی و کوچک جزئی از شاسی کوره محسوب می شود و در قسمت زیرین یا کنار شاسی قرار می گیرد. در کوره های صنعتی، سیستم کنترل دارای جعبه ای جداگانه می-باشد که معمولاً در کنار کوره روی دیوار یا پایه نصب می گردد. در این تابلو ها تجهیزات کنترلی (فیوز، رله و ...) نصب می شوند.
برای طراحی و ساخت کوره دو پارامتر دما و حجم کوره بسیار مهم هستند. کوره های کوچک با دمای کاری زیر 1200 درجه سانتیگراد طراحی های ساده تری دارند. در حالیکه برای کوره های بزرگ تر با دمای کاری بالا نیاز به محاسبات و طراحی های پیچیده تری می باشد. برای مثال چنین کوره هایی می توانند با کف متحرک، درب از دو طرف، طراحی المنت روی در و کف کوره و غیره ساخته شوند. کوره ها با توجه به کاربرد آنها با مصالح مختلف ساخته می شوند. چنانچه کوره سبک باشد و حجم کمی داشته باشد، می توان از آجر سبک و پنبه های سرامیکی و برد سرامیکی برای ساخت آن ها استفاده کرد. در صورتیکه حجم کوره زیاد و دمای کاربردی بالاتر از ۱۱۰۰ درجه باشد، آجرهای دما بالا با چگالی بالاتر به کار می رود و ضخامت عایق بیشتر در نظر گرفته می شود. بدنه ی کوره های دما بالا از فولاد و ورق روغنی قابل رنگ آمیزی ساخته می شود .هرچقدر حجم کوره بیشتر باشد از پروفیل ها و ناودانی های فولادی قویتری استفاده می گردد. در ادامه به بررسی کوره هایی که در صنایع ذوب و ریخته گری استفاده می شوند می پردازیم.
انواع کوره های صنعتی
کوره بوته ای
کوره ی بوته ای ساده‌ترین شکل کوره‌های صنعتی است. این نوع کوره یک محفظه از جنس مواد نسوز است و با حرارت جداره، فلز داخل آن ذوب می‌شود. حرارت از طریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی تامین می‌شود. بازده حرارتی پایین، عدم یکنواختی دما در نقاط مختلف کوره، آلایندگی بواسطه ی مصرف سوخت های فسیلی، کاربری و استفاده ی آسان و قیمت پایین از مهمترین ویژگی های این کوره هاست.
کوره مقاومتی
در کوره های مقاومتی به جای استفاده از سوخت‌های فسیلی برای تامین حرارت مورد نیاز، از جریان الکتریسیته استفاده می‌شود. جریان برق با عبور از المنت‌های حرارتی گرما تولید کرده و دمای کوره را بالا می‌برد. تنظیم دقیق دما در این نوع کوره امکان پذیر است و اپراتور می‌تواند به سادگی دمای کوره را تنظیم کند. از طرف دیگر، مصرف زیاد برق و درنتیجه هزینه بالای انرژی از نقاط ضعف این نوع کوره است. با توجه به سرعت پایین و مصرف بالای انرژی، کوره‌های مقاومتی معمولا برای نگهداری ماده مذاب در فرآیند خط تولید مورد استفاده قرار می‌گیرند و انتخاب مناسبی برای ذوب کردن فلزات نیستند.
کوره القایی
تکنولوژی کوره القایی از نوع مقاومتی پیچیده‌تر است. در این کوره‌ها حرارت از طریق تغییر متناوب جهت میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود (مشابه عملکرد مایکرو ویو). تغییر پیاپی جهت میدان مغناطیسی با فرکانس بالا، اتم های فلز را وادار به حرکت می کند و همین امر موجب افزایش دمای فلز و ذوب آن می‌شود. کوره القایی باعث حرکت مواد مذاب می‌شود و از این رو برای آلیاژ سازی انتخاب بسیار مناسبی است و ترکیب به دست آمده یکنواخت خواهد بود.
کوره قوس الکتریکی
یکی دیگر از انواع کوره‌های صنعتی، کوره قوس الکتریکی است. در این کوره‌ها، جریان الکتریسیته با عبور از میان الکترود و فلز و ایجاد قوس الکتریکی بین آنها، حرارت قابل توجهی ایجاد کرده و سبب ذوب فلز در ناحیه پیوند الکترود و فلز خواهد شد. مکانیزم ذوب فلز در این کوره ¬ها مشابه فرایند جوشکاری الکتریکی می باشد. کوره‌های قوس الکتریکی سرعت و دقت بالایی دارند و در کارخانجات بزرگ ذوب فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این کوره‌ها برای ذوب فلزاتی با دمای ذوب بالا، مانند فولاد و تیتانیوم استفاده می شود و در صنایع ذوب آلومینیوم، مس و نظیر آن ها که دمای ذوی پایینی دارند کاربرد ندارند.
