تولید بوته گرافیتی با ظهور فناوری پرس ایزواستاتیک به طور قابل توجهی تکامل یافته و آن را به عنوان پیشرفته‌ترین تکنیک در سطح جهان معرفی کرده است. در مقایسه با روش‌های سنتی کوبش، پرس ایزواستاتیک منجر به بوته‌هایی با بافت یکنواخت، چگالی بالاتر، راندمان انرژی و مقاومت برتر در برابر اکسیداسیون می‌شود. اعمال فشار بالا در طول قالب‌گیری، بافت بوته را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد، تخلخل را کاهش می‌دهد و متعاقباً رسانایی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. در یک محیط ایزواستاتیک، هر قسمت از بوته فشار قالب‌گیری یکنواختی را تجربه می‌کند و ثبات مواد را در سراسر آن تضمین می‌کند. این روش، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، از فرآیند کوبش سنتی بهتر عمل می‌کند و منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد بوته می‌شود.
۱. بیان مسئله
نگرانی در مورد کوره بوته‌ای سیم عایق آلیاژ آلومینیوم با استفاده از بوته‌های گرافیتی کوبیده شده، با طول عمر تقریبی ۴۵ روز، مطرح می‌شود. تنها پس از ۲۰ روز استفاده، کاهش قابل توجهی در رسانایی حرارتی مشاهده می‌شود که با ترک‌های ریز روی سطح بیرونی بوته همراه است. در مراحل بعدی استفاده، افت شدید رسانایی حرارتی مشهود است و بوته را تقریباً نارسانا می‌کند. علاوه بر این، ترک‌های سطحی متعددی ایجاد می‌شوند و به دلیل اکسیداسیون، تغییر رنگ در بالای بوته رخ می‌دهد.
همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، در بازرسی کوره بوته‌ای، از پایه‌ای متشکل از آجرهای نسوز روی هم چیده شده استفاده شده است که پایین‌ترین عنصر گرمایش سیم مقاومتی در فاصله 100 میلی‌متری بالای پایه قرار دارد. بالای بوته با استفاده از پتوهای الیاف آزبست که در فاصله حدود 50 میلی‌متری از لبه بیرونی قرار گرفته‌اند، آب‌بندی شده است که نشان‌دهنده سایش قابل توجه در لبه داخلی بالای بوته است.
۲. پیشرفت‌های جدید فناوری
بهبود ۱: استفاده از بوته گرافیتی رس فشرده ایزواستاتیک (با لعاب مقاوم در برابر اکسیداسیون در دمای پایین)
استفاده از این بوته، کاربرد آن را در کوره‌های عایق آلیاژ آلومینیوم، به ویژه از نظر مقاومت در برابر اکسیداسیون، به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. بوته‌های گرافیتی معمولاً در دماهای بالاتر از ۴۰۰ درجه سانتیگراد اکسید می‌شوند، در حالی که دمای عایق کوره‌های آلیاژ آلومینیوم بین ۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد است. بوته‌های دارای لعاب مقاوم در برابر اکسیداسیون در دمای پایین می‌توانند به طور موثری فرآیند اکسیداسیون را در دماهای بالاتر از ۶۰۰ درجه سانتیگراد کند کنند و رسانایی حرارتی عالی را برای مدت طولانی تضمین کنند. همزمان، از کاهش استحکام ناشی از اکسیداسیون جلوگیری می‌کند و طول عمر بوته را افزایش می‌دهد.
بهبود ۲: پایه کوره با استفاده از گرافیت از همان جنس بوته ذوب
همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده است، استفاده از پایه گرافیتی از جنس همان جنس بوته، گرمایش یکنواخت کف بوته را در طول فرآیند گرمایش تضمین می‌کند. این امر گرادیان‌های دمایی ناشی از گرمایش ناهموار را کاهش می‌دهد و تمایل به ترک خوردن ناشی از گرمایش ناهموار کف را کاهش می‌دهد. پایه گرافیتی اختصاصی همچنین پشتیبانی پایدار از بوته را تضمین می‌کند، با کف آن هم‌تراز می‌شود و شکستگی‌های ناشی از تنش را به حداقل می‌رساند.
بهبود ۳: بهبودهای ساختاری موضعی کوره (شکل ۴)
- لبه داخلی پوشش کوره بهبود یافته است، که به طور موثر از سایش در بالای بوته جلوگیری کرده و آب‌بندی کوره را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
- اطمینان حاصل کنید که سیم مقاومت با کف بوته هم‌سطح است و گرمایش کافی کف را تضمین می‌کند.
- به حداقل رساندن تأثیر آب‌بندهای پتویی الیافی بالایی بر گرمایش بوته، تضمین گرمایش کافی در بالای بوته و کاهش اثرات اکسیداسیون در دمای پایین.
بهبود ۴: پالایش فرآیندهای استفاده از بوته ذوب
قبل از استفاده، بوته را به مدت ۱ تا ۲ ساعت در کوره با دمای زیر ۲۰۰ درجه سانتیگراد گرم کنید تا رطوبت آن از بین برود. پس از پیش گرم کردن، دما را به سرعت تا ۸۵۰ تا ۹۰۰ درجه سانتیگراد افزایش دهید و زمان توقف را بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد به حداقل برسانید تا اکسیداسیون در این محدوده دمایی کاهش یابد. متعاقباً، دما را تا دمای کاری پایین آورده و ماده مایع آلومینیوم را برای عملکرد عادی وارد کنید.
با توجه به اثرات خورندگی عوامل پالایش بر روی بوته‌ها، از دستورالعمل‌های صحیح استفاده پیروی کنید. حذف منظم سرباره ضروری است و باید زمانی که بوته داغ است انجام شود، زیرا در غیر این صورت تمیز کردن سرباره چالش برانگیز می‌شود. مشاهده دقیق رسانایی حرارتی بوته و وجود پیری روی دیواره‌های بوته در مراحل بعدی استفاده بسیار مهم است. برای جلوگیری از اتلاف انرژی غیرضروری و نشت مایع آلومینیوم، باید تعویض به موقع انجام شود.
۳. نتایج بهبود
طول عمر بیشتر بوته‌ی بهبود یافته قابل توجه است، زیرا رسانایی حرارتی را برای مدت طولانی حفظ می‌کند و هیچ ترک سطحی مشاهده نمی‌شود. بازخورد کاربران نشان دهنده‌ی بهبود عملکرد است که نه تنها هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد، بلکه راندمان تولید را نیز به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
۴. نتیجه‌گیری
- بوته‌های گرافیتی رسی فشرده ایزواستاتیک از نظر عملکرد، از بوته‌های سنتی بهتر عمل می‌کنند.
- ساختار کوره باید با اندازه و ساختار بوته برای عملکرد بهینه مطابقت داشته باشد.
- استفاده صحیح از بوته، طول عمر آن را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد و به طور مؤثر هزینه‌های تولید را کنترل می‌کند.
از طریق تحقیقات دقیق و بهینه‌سازی فناوری کوره بوته‌ای، عملکرد و طول عمر بهبود یافته به طور قابل توجهی به افزایش راندمان تولید و صرفه‌جویی در هزینه کمک می‌کند.
زمان ارسال: ۲۴ دسامبر ۲۰۲۳