بهینه سازی فناوری کوره بوته گرافیتی برای عملکرد طولانی مدت و کارایی هزینه

تولید بوته های گرافیتی با ظهور فناوری پرس ایزواستاتیک به طور قابل توجهی تکامل یافته است و آن را به عنوان پیشرفته ترین تکنیک در سطح جهانی نشان می دهد. در مقایسه با روش های رمینگ سنتی، پرس ایزواستاتیک باعث ایجاد بوته هایی با بافت یکنواخت، چگالی بالاتر، بازده انرژی و مقاومت برتر در برابر اکسیداسیون می شود. اعمال فشار بالا در طول قالب گیری به طور قابل توجهی بافت بوته را افزایش می دهد، تخلخل را کاهش می دهد و متعاقباً رسانایی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. این روش، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، عملکرد بهتری از فرآیند ramming سنتی دارد که منجر به بهبود قابل توجهی در عملکرد بوته می شود.

1. بیان مشکل

یک نگرانی در زمینه کوره بوته سیمی با مقاومت عایق آلیاژ آلومینیوم با استفاده از بوته های گرافیتی با طول عمر تقریباً 45 روز بوجود می آید. تنها پس از 20 روز استفاده، کاهش قابل توجهی در هدایت حرارتی مشاهده می شود که با ترک های ریز در سطح بیرونی بوته همراه است. در مراحل بعدی استفاده، افت شدید هدایت حرارتی مشهود است که بوته را تقریباً نارسانا می کند. علاوه بر این، ترک های سطحی متعددی ایجاد می شود و تغییر رنگ در بالای بوته به دلیل اکسیداسیون رخ می دهد.

همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، هنگام بازرسی کوره بوته، پایه ای متشکل از آجرهای نسوز انباشته شده استفاده می شود که پایین ترین عنصر گرمایش سیم مقاومت در 100 میلی متر بالای پایه قرار دارد. رویه بوته با استفاده از پتوهای الیاف آزبست، که در حدود 50 میلی متر از لبه بیرونی قرار گرفته اند، مهر و موم شده است، که سایش قابل توجهی را در لبه داخلی بالای بوته نشان می دهد.

2. پیشرفت های فناوری جدید

بهبود 1: استفاده از بوته گرافیتی سفالی فشرده ایزواستاتیک (با لعاب مقاوم در برابر اکسیداسیون در دمای پایین)

استفاده از این بوته به طور قابل توجهی کاربرد آن را در کوره های عایق آلیاژ آلومینیوم، به ویژه از نظر مقاومت در برابر اکسیداسیون، افزایش می دهد. بوته های گرافیت معمولاً در دمای بالاتر از 400 درجه سانتیگراد اکسید می شوند، در حالی که دمای عایق کوره های آلیاژ آلومینیوم بین 650 تا 700 درجه سانتیگراد است. بوته های با لعاب مقاوم در برابر اکسیداسیون در دمای پایین می توانند به طور موثر فرآیند اکسیداسیون را در دمای بالای 600 ℃ کند کنند و از هدایت حرارتی عالی طولانی مدت اطمینان حاصل کنند. به طور همزمان از کاهش استحکام در اثر اکسیداسیون جلوگیری می کند و طول عمر بوته را افزایش می دهد.

بهبود 2: پایه کوره با استفاده از گرافیت از مواد مشابه بوته

همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، استفاده از پایه گرافیتی از همان مواد با بوته، گرمایش یکنواخت کف بوته را در طول فرآیند گرمایش تضمین می کند. این شیب دما ناشی از گرمایش ناهموار را کاهش می دهد و تمایل به ترک های ناشی از گرمایش ناهموار پایین را کاهش می دهد. پایه گرافیتی اختصاصی نیز پشتیبانی پایدار را برای بوته تضمین می‌کند و با کف آن هماهنگ می‌شود و شکستگی‌های ناشی از استرس را به حداقل می‌رساند.

بهبود 3: بهبودهای ساختاری محلی کوره (شکل 4)

1. لبه داخلی پوشش کوره بهبود یافته، به طور موثری از سایش در بالای بوته جلوگیری می کند و به طور قابل توجهی آب بندی کوره را افزایش می دهد.
2. حصول اطمینان از هم سطح بودن سیم مقاومت با کف بوته، گرمای کافی کف را تضمین می کند.
3. به حداقل رساندن تاثیر مهر و موم های الیاف بالایی بر گرمایش بوته، اطمینان از گرمایش کافی در بالای بوته و کاهش اثرات اکسیداسیون در دمای پایین.

بهبود 4: پالایش فرآیندهای استفاده از بوته

قبل از استفاده، بوته را در کوره در دمای زیر 200 درجه سانتیگراد به مدت 1-2 ساعت گرم کنید تا رطوبت از بین برود. پس از پیش گرم کردن، به سرعت دما را به 850-900 ℃ افزایش دهید و زمان ماندن را بین 300-600 ℃ به حداقل برسانید تا اکسیداسیون در این محدوده دما کاهش یابد. سپس دما را تا دمای کار پایین بیاورید و مواد مایع آلومینیومی را برای عملکرد عادی معرفی کنید.

با توجه به اثرات خورنده عوامل تصفیه بر روی بوته، از پروتکل های صحیح استفاده پیروی کنید. حذف منظم سرباره ضروری است و باید زمانی انجام شود که بوته داغ است، زیرا در غیر این صورت تمیز کردن سرباره چالش برانگیز می شود. مشاهده دقیق هدایت حرارتی بوته و وجود پیری روی دیواره های بوته در مراحل بعدی استفاده بسیار مهم است. برای جلوگیری از اتلاف انرژی غیر ضروری و نشت مایع آلومینیوم باید تعویض به موقع انجام شود.

3. نتایج بهبود

طول عمر طولانی بوته بهبود یافته قابل توجه است، که هدایت حرارتی را برای مدت طولانی حفظ می کند، بدون اینکه ترک سطحی مشاهده شود. بازخورد کاربر نشان دهنده بهبود عملکرد است، نه تنها هزینه های تولید را کاهش می دهد، بلکه کارایی تولید را نیز به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

4. نتیجه گیری

1. بوته های گرافیتی سفالی فشرده ایزواستاتیک از نظر عملکرد بهتر از بوته های سنتی هستند.
2. ساختار کوره برای عملکرد بهینه باید با اندازه و ساختار بوته مطابقت داشته باشد.
3. استفاده مناسب از بوته به طور قابل توجهی طول عمر آن را افزایش می دهد و به طور موثر هزینه های تولید را کنترل می کند.

از طریق تحقیقات دقیق و بهینه سازی فناوری کوره بوته، افزایش عملکرد و طول عمر به طور قابل توجهی به افزایش راندمان تولید و صرفه جویی در هزینه کمک می کند.