کوره‌ها جهت دستیابی به دماهای فرآیندی بالاتر از دمای محیط استفاده می‌شوند. فرآیند کنترل حرارت و دما در کوره‌های صنعتی با کنترل بیشتری انجام میشود؛ به همین دلیل در صنایع مختلفی هم‌چون صنعت سرامیک بسیار کاربرد دارند. در ادامه به معرفی بیشتر کوره‌ها و انواع کوره‌های مورد استفاده در صنعت سرامیک خواهیم پرداخت. همچنین در صورتی که به تکنولوژی پرینترهای سه بعدی علاقه دارید، می‌توانید سایر مقالات گروه ژئومارس را مطالعه کنید. ژئومارس از پیشتازان صنعت پرینتر های سه بعدی در تولید محصولات دکوری پرینت شده است.
کوره چیست و انواع آن کدامند؟
کوره‌ها ابزارهای گرمایشی هستند که از دیرباز برای ساخت ابزار و وسایل سرامیکی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. کوره صنعتی نیز به ابزاهایی جهت گرم کردن مواد برای ایجاد واکنش‌های شیمیایی اطلاق میشود. انرژی گرمایشی کوره‌ها می‌تواند مستقیما به وسیله احتراق سوخت تامین شود، یا با استفاده از الکتریسیته (مانند کوره قوس الکتریکی) و یا با گرمای القا شده (مانند کوره القایی) گرم شوند.
کوره‌ها به صورت کلی به دو دسته کوره‌های خانگی و کوره‌های صنعتی تقسیم بندی می‌شوند:
- کوره خانگی به کوره‌هایی که جهت تامین گرمای محیط بسته مورد استفاده قرار می‌گیرند، گفته میشود. این کوره ها با استفاده از سیالات مانند هوا، بخار یا آب داغ عمل می‌کنند.
- کوره صنعتی جهت آماده سازی مواد یا ایجاد تغییر شکل حاصل از واکنش‌های شیمیایی و مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از کاربردهای آن می‌توان به تغییر شکل فلزات، شیشه‌ها و یا نرم کردن فلز اشاره کرد. جهت انجام عملیاتی نظیر فورجینگ، حدیده کردن، نور، پرس کردن، خم، اکستروژن و … از کوره‌های صنعتی استفاده میشود. این نوع از کوره ها در انواع مختلفی ساخته می‌شوند. یکی از انواع کوره‌ها با نام آون (Oven) شناخته میشود که در دماهای پایین کار می‌کند. از کوره‌های مورد استفاده در صنعت سرامیک سازی نیز می‌توان به کوره کلین (Klin) اشاره کرد.
کوره پخت سرامیک
برای پخت سرامیک در روش سنتی، کوره‌هایی به صورت زمینی یا چینه ایجاد می‌شدند و سپس با استفاده از مواد سوختنی مانند هیزم، نفت و یا گاز، محصول خام را حرارت می‌دادند. در این حالت حفظ نسبت کیفیت و حرارت مطلوب امری دشوار و پیچیده بود و استاد کاران حرفه ای تنها با سعی و خطا به این نسبت دست می‌یافتند.
با ظهور انقلاب صنعتی، کوره‌های صنعتی روی کار آمدند و جای کوره‌های سنتی را گرفتند. این نوع کوره‌ها در پخت انواع سرامیک، کاشی، ظروف آزمایشگاهی سرامیکی و نیز برخی از ظروف دکوری، مورد استفاده قرار می‌گیرند. کوره صنعتی پخت سرامیک در مقایسه با کوره‌های صنعتی دیگر حرارت بالاتری دارد و با هزینه کمتری می‌توان اقدام به پخت سرامیک کرد.
کوره‌های صنعتی پخت سرامیک به صورت محفظه‌ای و واگن دار بر اساس نیاز خریدار در ابعاد مختلف و محدوده دمایی مورد نیاز ساخته می‌شوند. این کوره‌ها می‌توانند به صورت الکتریکی یا المنتی عمل کنند و یا از سوخت‌های گازی استفاده کنند. برای پخت سرامیک‌های خاص تا دمای 1700 درجه سانتی گراد می‌توان از کوره های سوختی (گاز سوز) مجهز به رکوپراتور استفاده کرد. بیشترین استفاده از کوره‌های پخت سرامیک صنعتی در مصارف سرامیک سازی بهداشتی و سرامیک ساختمانی است.
انواع کوره‌های صنعتی مورد استفاده در صنعت سرامیک
از جمله کوره‌های صنعتی پرکاربرد در صنایع سرامیکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کوره تونلی
- کوره هافمن
- کوره رولری
در ادامه بیشتر با این کوره‌ها، مزایا و نحوه کارکرد آن‌ها آشنا خواهیم شد؛ با ما همراه باشید.
کوره صنعتی تونلی
کوره تونلی (Tunnel Kiln) از پرکاربردترین کوره‌های مصرفی در صنعت سرامیک هستند. این کوره اولین بار در سال 1751 توسط وینسنز ابداع شد و در صنایع هم‌چون آجرپزی، سفال، چینی و مواد دیرگداز کاربرد دارند. این کوره‌ها در دسته کوره‌های پیوسته قرار دارند و محصولات به صورت متحرک و آتش به صورت ثابت است. از مزیت‌های استفاده از کوره‌های تونلی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دمای قابل کنترل و یکنواخت
- کیفیت مناسب محصول خروجی
- کیفیت یکسان کلیه محصولات تولیدی
- افزایش راندمان و کاهش میزان مصرف انرژی
- کم شدن آسیب‌ها و خطرات ناشی از حضور نیروی انسانی
- کاهش آلودگی زیست محیطی
کوره تونلی به صورت یک تونل دراز و باریک است که فرآیند حرارت دهی آن در کف قرار دارد و سرامیک‌ها با عبور از روی حرارت از طریق ریل گذاری کف تونل، پخته می‌شوند. کوره صنعتی تونلی دارای سه مرحله پیش گرمایش، پخت و خنک کننده است. مشعل‌های پخت باعث گرمایش هوای کوره شده و با حرکت هوای گرم به سمت ورودی تونل، حرارت آرام آرام در سرتا سر تونل حرکت می‌کند و پخت سرامیک انجام میشود. در مرحله بعد هوای تازه از محل خروجی تونل وارد شده و پس از برخورد با واگن‌هایی که عملیات پخت در آن انجام شده است، باعث خنک شدن آن میشود.
دمای قسمت‌های مختلف کوره توسط ترموکوبل و سیستم‌های کنترل اندازه گیری و تنظیم می‌گردد. همچنین میزان اکسیدی بودن، احیایی و خنثی بودن هوای داخل کوره قابل کنترل است. در این کوره صنعتی به ترتیب 60، 20 و 20 درصد از طول کوره به منطقه پخت، پیش گرمایش و خنک کن اختصاص دارد.
کوره صنعتی هوفمن
کوره هافمن یا هوفمن (Hoffman kiln) یکی دیگر از پرکاربردترین انواع کوره‌های مورد استفاده در صنایع سرامیک است. این کوره صنعتی به صورت تونلی طویل به شکل بیضی یا حلقه‌ای است که اولین بار در سال 1856 توسط هافمن ابداع شد. کوره هوفمان از نوع کوره‌های مداوم یا پیوسته است که محصولات به صورت ثابت و آتش به صورت متحرک می‌باشد.
با استفاده از دیواره‌ها یا تیغه‌هایی در این کوره طویل، اتاقک‌هایی ایجاد میشود که این اتاقک‌ها از طریق در یا دریچه‌هایی با هم در ارتباط هستند. در هر اتاق نیز یک درب خروجی به بیرون تعبیه شده است که جهت بارگیری و تخلیه کوره استفاده میشود؛ به این درها قمیره گفته میشود. برای بیان اندازه کوره صنعتی هافمن از واحد تعداد درب آن استفاده میشود. به عنوان مثال کوره 24 قمیره، کوره‌ای است که برای چیدن محصولات مانند آجر یا سرامیک در آن 24 درب یا 24 اتاقک وجود دارد. سوخت پاش این نوع کوره‌ها در سقف آن قرار گرفته است.
در کوره صنعتی هوفمن پیش از قرار گرفتن سرامیک در درون اتاقک‌ها، ابتدا عملیات پیش گرمایش انجام میشود. حرارت ایجاد شده از طریق دریچه‌های مابین اتاقک‌ها، به اتاق‌های مجاور می‌رسد. زمانی که در یک اتاقک، عملیات پخت انجام میشود، در دورترین اتاقک عملیات تخلیه و بارگیری در حال انجام است. در زمانی که درب خروجی اتاقک در حال تخلیه باز است، هوای خنک وارد کوره شده و از طریق آتش موجود در اتاقک پخت و دریچه‌های بین اتاقک‌ها، مکیده میشود. بنابراین هوا از اتاقک‌های که در آن پخت انجام گرفته عبور کرده و باعث خنک شدن محصولات سرامیکی میشود.
کوره صنعتی رولری
کوره رولری (Roller Kiln) به عنوان جدیدترین و اقتصادی‌ترین کوره صنعتی برای پخت سریع محصولات سرامیکی استفاده میشود. برای تولید محصولات سرامیکی از جمله کاشی و ظروف چینی، استفاده از این کوره در مقایسه با دیگر انواع کوره‌های صنعتی هزینه کمتری دارد و مقرون به صرفه است.
این کوره‌ها دارای ابعاد مشخص و زمان پخت کمی هستند؛ به همین دلیل نمی‌توان جهت پخت قطعات دارای ارتفاع زیاد و نیز قطعاتی با فرمول پخت متفاوت (بدنه و لعاب) از آن استفاده کرد. پخت در کوره رولری به دو صورت تک پخت و دو پخت برای انواع کاشی‌های دیواری، سرامیک بهداشتی و ظروف چینی انجام میشود.
از مزایای کوره‌های رولری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پخت یکنواخت به دلیل وجود مشعل‌های ویژه با اختلاط مناسب هوا و گاز
- فشار ثابت در طول زمان
- عدم نیاز به پی و فونداسیون قوی
- عدم نیاز به فضای زیاد
- کاهش میزان مصرف انرژی و اتلاف آن به دلیل عایق بندی مناسب
- قابلیت استفاده از گرمای اتلاف شده برای پیش گرمایش هوای ثانویه
- کاهش احتمال ورود ناخالصی ناشی از ساختار کوره
- کنترل آسان و بازده بالا
- افزایش سرعت تولید و حجم آن
- وزن پایین تجهیزات کوره
- سرعت بالای تشخیص عیوب فرمولاسیون محصول و بر طرف کردن آن
- هزینه نگهداری و تعمیر پایین
کوره صنعتی رولری به صورت یک محفظه تونلی شکل طویل است که بر اساس نیاز مشتری به صورت پیش ساخته از نسوزهای سبک تولید میشود. این کوره‌ها مقطع مستطیلی دارند و در یک خط مستقیم قرار دارند. کاشی و سرامیک خام از یک طرف وارد کوره شده و پس از کامل شدن سیکل پخت در طول کوره، از سمت دیگر خارج می‌شوند. رولرها نسبت به وسط کوره کمی بالاتر قرار می‌گیرند و مشعل‌ها نیز به صورت متناوب در سمت راست و چپ کوره و نیز بالا و پایین رولرها قرار داده می‌شوند. در نتیجه هر قسمت کوره رفتار و کارکرد خاص خود را داشته و باعث ایجاد شرایط بهینه جهت تبادل حرارتی مناسب در محصولات میشود.
