أحدث الاتجاهات في تكنولوجيا أفران صهر المعادن

المسابك رائعة. تشع هذه الأفران الضخمة الحرارة ولديها القدرة على تحويل كتل ضخمة من المعدن إلى سوائل نارية ، مما يسهل حدوث عجائب علمية غير عادية كل يوم.

تستكشف هذه المقالة عملية صهر المعادن وتلقي الضوء على أنواع مختلفة من أفران صهر المسبك.

جدول المحتويات
عملية صهر المعدن
أنواع أفران صهر المسبك
كيف تختار فرن الصهر؟
في الختام

عملية صهر المعدن

لآلاف السنين ، كان صهر المعادن والزجاج والمواد الأخرى وسيلة مهمة للحضارات لصنع الأشياء. تسمح عملية تحويل المواد الصلبة إلى سوائل بصبها فيها قوالب قبل أن تصلب إلى أشكال مفيدة. تعتمد عملية صهر المعدن بأكملها على الخطوات التالية:

وضع اللمسات الأخيرة على نسبة خلط المعادن

كل صب التطبيق له متطلبات مختلفة لخصائصها الميكانيكية المعدنية. يضع المصنعون صيغتهم لخلط المعادن وفقًا لفئة المواد التي يستخدمونها ومتطلباتهم الخاصة.

على سبيل المثال ، تبلغ نسبة خلط الألمنيوم في معظم المسابك 40٪ سبائك الألومنيوم + 50٪ خردة الألومنيوم + 10٪ أخرى. تشتمل نسبة 10٪ من المواد الأخرى على مواد مضافة مثل النحاس والسيليكون والزنك ، إلخ.

تحميل المعدن

قبل وضع السبائك والخردة المعدنية في فرنيجب تنظيفها وتسخينها وتجفيفها. هذه خطوة مهمة لإزالة أي رطوبة وأوساخ من المعدن لضمان عدم تلف الفرن أو اتساخه.

قد تفقد بعض الطاقة عند تحميل المواد في الفرن. إذا تم تحميل الفرن عندما لا يكون ساخنًا بدرجة كافية ، فستصبح العملية أقل كفاءة حيث سيستغرق صهر كل شيء وقتًا أطول. ومع ذلك ، إذا كان الفرن يعمل باستمرار ، فهذا يحسن الكفاءة لأنه لا يحتاج إلى التسخين في كل مرة يتم فيها صهر شيء ما.

ومع ذلك ، يمكن أن تتسرب الكثير من الحرارة عند فتح فرن ساخن من أجل إدخال المزيد من المواد. هناك طرق متعددة لإصلاح هذه المشكلة ، بما في ذلك استخدام فرن البئر الجانبي ، حيث يتم إعادة المعدن الساخن إلى الفرن ليتم وضعه. يعاد تسخينه أثناء عملية التحميل.

ذوبان المعدن

يجب أن تكون الأفران شديدة التحمل لأنها تعمل في درجات حرارة شديدة الارتفاع وتتلامس بشكل مباشر مع المعادن المنصهرة وبطانات الأفران والغازات والوقود المحروق. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكونوا قادرين على تحمل الحرارة الناتجة عن مصادر الوقود مثل فحم الكوك أو الغاز الطبيعي أو الكهرباء المستخدمة في صهر المواد.

بشكل عام ، يجب أن تكون الأفران قادرة على إنتاج حرارة تتراوح من 350 درجة مئوية إلى 2000 درجة مئوية من أجل صهر المعدن ، أو الوصول إلى نقطة انصهار المعدن - النقطة التي يتحول عندها من مادة صلبة إلى سائل.

صقل ومعالجة المعادن

التكرير هو عندما تقوم بتنظيف وتحسين جودة المعدن المنصهر عن طريق إزالة أي مخالفات غير مرغوب فيها مثل القطع الصلبة المتبقية أو فقاعات الغاز. الفكرة هي التأكد من أن المعدن يحتوي على المزيج الصحيح من المواد.

قبل تشكيل المعدن في شكل صلب ، يمكن أن تساعد إضافة مواد أخرى أو تنظيف إضافي في جعله أقوى وأكثر مرونة أو متانة. هذه الخطوة مهمة لأنها يمكن أن تؤثر على جودة المنتج النهائي.

نقل المعادن المنصهرة

بمجرد صهر المعدن ، يتم نقله من الفرن إلى خط التشكيل باستخدام نظام الصب.

أنواع أفران صهر المسبك

أفران الصهر تستخدم لتسخين المواد الصلبة لدرجة أنها تتحول إلى سائل. يعتمد هذا التحول المادي على كل من الضغط ودرجة الحرارة ؛ يجب أن يكون فرن الصهر قادرًا على تكوين درجة حرارة معينة والحفاظ عليها بحيث تذوب المادة الداخلية بالتساوي.

يتم استخدام عدة أنواع من الأفران لإجراء اختلافات في هذه العملية. ومن أبرزها ما يلي:

أفران البوتقة

أفران البوتقة هي نوع بسيط من الأفران المستخدمة لصهر المعادن. البوتقة عبارة عن وعاء يمكنه التعامل مع درجات حرارة عالية للغاية وعادة ما يكون مصنوعًا من السيراميك أو مادة أخرى عالية المقاومة للحرارة.

في الوقت الحاضر ، يستخدم الجواهريون والهواة وبعض المصانع الصغيرة أفران بوتقة لصهر المعدن على دفعات صغيرة. تأتي البوتقات بأحجام مختلفة ، من الأحجام الصغيرة لصهر المعدن بموقد اللحام إلى الأصناف الأكبر التي يمكنها استيعاب ما يصل إلى 50 رطلاً من المعدن.

أفران القبة

تم استخدام أفران القبة لفترة طويلة لصهر الحديد لصنع الحديد الزهر ، وهو أفضل من الحديد الخام. غالبًا ما يكون الجزء العلوي من فرن القبة مزودًا بغطاء لمنع تسرب الغازات السيئة ولإبقاء مياه الأمطار خارجًا.

ينتج عن صهر الحديد في فرن القبة وإضافة فحم الكوك والكربون ومواد أخرى أنواعًا مختلفة من الحديد والصلب. في الوقت الحاضر ، لا تُستخدم أفران القبة بشكل عام لأن طرق القوس الكهربائي والحث أكثر كفاءة في إنتاج الحرارة اللازمة.

أفران القوس الكهربائي

تستخدم أفران القوس الكهربائي لصنع الحديد من خام الحديد. يصنع الفرن الحرارة من قوس كهربائي يتم تفريغه كجزء من تفاعل بين قطبين. يتم نفخ الأكسجين في الفرن وكذلك الجير والعناصر وذلك للتخلص من العناصر غير المرغوب فيها وصنع الخبث. ثم يتم سكب الحديد المذاب من صنبور التنصت.

تعمل أفران القوس الكهربائي على إذابة المادة من خلال الاتصال المباشر مع التيار الكهربائي القوسي الذي يمر عبر المادة. هذا يجعل عملية الذوبان أكثر كفاءة من الطرق الأخرى التي تعتمد على الحرارة الخارجية.

أفران الحث

أفران الحث تحتوي على حاوية أو غرفة معدنية محاطة بملف يتدفق من خلالها تيار كهربائي. ينتج عن هذا تيارات دوامة في المعدن ، مما ينتج عنه درجات الحرارة العالية اللازمة لصهره وصنع السبائك بتركيبات دقيقة.

تتولد الحرارة عن طريق جزيئات مثيرة في الحديد نفسه دون إضافة الأكسجين أو الغازات الأخرى. في حين أن هذا يسهل صهر المواد نظرًا لوجود عدد أقل من المتغيرات التي تدعو للقلق ، فهذا يعني أيضًا أنه لا يمكن استخدام الفرن لصنع فولاذ مصبوب عالي الجودة ، حيث أن كل ما يتم وضعه في الفرن يخرج بنفس الطريقة.

كيف تختار فرن الصهر؟

التي فرن الصهر سيؤثر استخدامه على فعالية المسبك والمسبوكات النهائية. لذلك ، من الضروري النظر في النتائج المطلوبة حيث سيؤثر ذلك على تقنيات الفرن المطلوبة.

ستساعد العوامل التالية في تحديد فرن الصهر الذي يناسب عمليات مسبك محددة:

• مساحة متاحة
• السبائك المستهدفة ودرجة انصهارها
• استثمار المالي
• كفاءة الطاقة
• متطلبات الصيانة
• كمية المعدن المطلوبة
• القضايا البيئية

لاحظ أنه لا يوجد مقاس واحد يناسب الجميع لجميع عمليات الصب. قد يكون لكل مسبك معايير مختلفة لحجم إنتاجه ومتطلبات السوق. التحقق من جميع المربعات قبل إجراء المكالمة النهائية فيما يتعلق بتقنية الفرن وعملية الصهر الكلية المطلوبة أمر حيوي.

في الختام

شهدت العقود القليلة الماضية العديد من التطورات في تقنيات صهر المعادن. ومع ذلك ، هناك العديد من الخطوات والعمليات الأساسية التي يمكن أن تساعد العجلات المعدنية على تحسين كفاءة صهر المعادن وتقليل فقد المعدن أثناء الإنتاج. على هذا النحو ، من الضروري أن تراقب المسابك التقنيات المتغيرة والتكيف وفقًا لاتجاهات السوق.