کوره ذوب القایی

کوره ذوب القایی

یکی از فن آوری های امیدوار کننده که خلوص بالای فلز فرآوری شده را تضمین می کند ، ذوب القایی است. کیفیت فرآیند ذوب در چنین سیستمی به شدت به طراحی بوته سرد بستگی دارد. از این رو ، تحقیق تجربی ذوب بوته سرد انجام شد. از نتایج آن تجزیه و تحلیل برای ارزیابی دمای آلیاژ در طول فرآیند ، شکل سطح آزاد و مساحت و همچنین انتشار پذیری فلز مایع استفاده شد. علاوه بر این ، نتایج حاصل از آن تجزیه و تحلیل نشان داد که دندانه های مشخص دندان شکل بیشتر در مرکز بخشهای بوته سرد ایجاد می شوند.

بیشتر بخشهای صنعتی خواهان فلزات و آلیاژهای با خلوص بالا هستند. به دلیل خواص برجسته آلیاژهای تیتانیوم با کیفیت بالا مانند مقاومت در برابر خوردگی یا سازگاری زیستی ، این آلیاژها بیشتر به عنوان ماده برای کاشت های پزشکی استفاده می شوند. علاوه بر این ، اهمیت آلیاژ با کیفیت بالا برای پره های توربین گازحائز اهمیت است. علاوه بر این ، فلزات مورد استفاده برای این فن آوری های پیشرفته ، مانند تیتانیوم یا آلومینیوم ، بسیار واکنش پذیر هستند. یکی از روشهای نیمه سنگین سازی استفاده از کوره بوته سرد (CCF) است. ذوب یا ذوب CCF معمولاً در فضای خلأ یا خنثی انجام می شود ، مثلاً آرگون. به دلیل یک میدان الکترومغناطیسی ، فلز پردازش شده از دیواره های بوته دور می شود. علاوه بر این ، دیواره های بونه و ته بوته با آب خنک می شوند. اختلاف درجه حرارت بالا بین فلز مذاب و ته بوته منجر به تشکیل به اصطلاح جمجمه می شود.

جمجمه به عنوان یک لایه محافظ کار می کند که از آلودگی فلز فرآوری شده از بوته جلوگیری می کند. انواع فلزات بسیار واکنش پذیر را در داخل کوره بوته سرد مورد پذیرش قرار گرفته است نویسندگان مطالعه فوق اشاره کردند که جمجمه از گرم شدن بیش از حد فلز مایع جلوگیری می کند. از طرف دیگر ، جمجمه را می توان به عنوان از بین برنده بار بوته در نظر گرفت. بنابراین ، ساخت بوته باید به دقت طراحی شود تا جرم جمجمه به حداقل برسد. علاوه بر این ، روش های ذوب باید برای یک جرم و شکل انتخاب شده از بار تنظیم شود.

طراحی کلی کوره بوته سرد بدون در نظر گرفتن روش ذوب اعمال شده یکسان است. ساختار معمول CCF مونتاژ دیوارهای بتونی تقسیم شده و سیم پیچ محصور کننده بوته است. بخشهای بتونه با شکافهای نازک از یکدیگر جدا می شوند. در نتیجه ، بتونه برای میدان الکترومغناطیسی تا حدی شفاف است. بنابراین ، بوته به عنوان یک سلف ثانویه عمل می کند. همانطور که قبلاً ذکر شد ، دیواره های بوته ، ته و سیم پیچ توسط آبی که از مجاری داخلی این اجزا جریان دارد ، خنک می شوند. بنابراین ، بخشهای بتونه و ته آن بطور قابل توجهی سردتر از فلز یا آلیاژ داخل بوته باقی می ماند. در مورد بوته مورد بررسی ، کانالهای خنک کننده دیواره های بوته از کانال پایین بوته جدا شدند.

شرح دقیق تری از بوته مورد بررسی در فرقه ارائه شده است. ۲ مقاله با وجود مونتاژ بوته نسبتاً ساده ، مطالعات اخیر نشان داده است که عملکرد بوته کاملاً با طراحی بوته مرتبط است. رابطه بین طرح بوته و عملکرد آن توسط نویسندگان زیادی بررسی شد. تعداد بخشهای بتونی ، و همچنین عرض شکافهای بین بخشها ، به طور قابل توجهی بر میدان الکترومغناطیسی و در نتیجه ، عملکرد بوته تأثیر می گذارد. با توجه به نتایج ارائه شده ، طراحی دیواره های بوته به طور قابل توجهی بر عملکرد الکتریکی دستگاه تأثیر می گذارد.

بسته به طرح بوته ، کارایی بوته از ۲۶٪ تا ۵۳٪ متفاوت است. نتایج ارائه شده توسط این نویسندگان نشان داد که چگونه عملکرد بوته با تغییر موقعیت سیم پیچ ، نسبت ارتفاع فلز به طول یا تعداد رینولد مغناطیسی متفاوت است. با در نظر گرفتن اهمیت طراحی بوته و تأثیر روش ذوب بر عملکرد روش ذوب ، اخیراً مدلهای ریاضی CCF برای بررسی عملکرد دستگاه به کار رفته اند.

ذوب فلز یک پدیده نسبتاً پیچیده است. بنابراین ، نویسندگان بی شمار آن فرآیند را به صورت آزمایشی و عددی بررسی می کنند. به طور خاص ، شکل سطح آزاد ، جریان همرفت و دمای فلز مذاب در محدوده مطالعات مختلف است.

با در نظر گرفتن پیچیدگی تغییر فاز و جریان چند فازی در حین ذوب فلز و مشکلات مربوط به تحقیق آزمایشی آن فرآیند ، از مدلهای ریاضی بیشتر برای شبیه سازی جریان و تغییر فاز فلز استفاده می شود . به طور خاص ، مدل های ریاضی که در طول تجزیه و تحلیل CCF اعمال می شوند باید شامل پدیده هایی مانند تغییر فاز فلز در هنگام ذوب ، نوسانات سطح آزاد ، انتقال گرما در بار و بوته و مخلوط شدن فلز مایع باشند. بنابراین ،گروهی از دانشمندان روش اتصال را برای مدلهای انتقال الکترومغناطیسی و گرما و سیال پیشنهاد کرد. در چنین رویکردی ، هر زیر مدل باید با دقت تهیه و اعتبار سنجی شود تا نتایج رضایت بخش را تضمین کند.. نتایج جمع آوری شده توسط نویسندگان آن مطالعه نشان داد که اختلاف معنی داری بین زمینه های سرعت و گرداب های به دست آمده با استفاده از مدل k − ϵ ، k − ω و انتقال SST وجود دارد.