مطالب آموزشی مهندسی

نمايي از كوره هاي بوته اي

همانطو كه از نام آنها پيداست براي عمل ذوب از بوته استفاده مي شود . انتقال حرارت در اين كوره ها بيشتر از طريق هدايت به مواد موجود در داخل بوته مي رود .
حرارت به سه طريق منتقل مي شود :

1- هدايت. 2- جابجائي. 3- تشعشعي

 
شكل 2 – وسط قسمت تشعشعي

شكل 3 – قسمت جابجايي

 
شكل 4 – مشعل كوره

جنس بوته ها :

جنس بوته ها كه استفاده مي كنند به شرح زير است . بوته هاي آهن خالص- بوته هاي فولادي- بوته هاي چدني- بو ته هاي شاموتي- بوته هاي گرافيتي- بوته هاي سيليكون كاربايدي- بوته هاي ديگر

آهن خالص براي فلزاتي كه نقطه ذوب كمتري نسبت به آهن دارند و خوردگي كمتري دارند- از بوته هاي آهني براي ذوب موادي كه نقطه ذوب آنها پائين تر از نقطه ذوب آهن خالص است (1539-1536درجه سانتيگراد) است . منيزيم را مجبوريم در داخل اين بوته ذوب كنيم چون با بهترين آجر نسوز نمي توان منيزيم را ذوب كرد و دليلش ميل تركيبي منيزيم با اكسيژن است كه اكسيژن نسوز را مي كشد و نسوز متخلخل مي شود.

آهن خالص تجاري:

چون آهن بصورت خيلي خالص بندرت يافت مي شود , بيشتر از اين آهن استفاده مي شود و خلوصش 8/99% است و ناخالصي اش 2/0-1/0% مي باشد. آهن خالص تجاري را در دنيا برخي از شركتها توليد مي كنند . از جمله شركت آرمكو و وستينگ هاوس در آمريكا توليد مي كنند كه براي ذوب آلياژهاي با نقطه ذوب كم مثل روي , منيزيم , سرب و ... از اين ورقها بوته درست كرده (بوته يكپارچه) استفاده مي كنند (بوته را جوش نمي زنند بلكه با آهنگري درست مي كنند بلكه پرس و گرم كاري)- از بوته هاي چدني براي ذوب آلياژهاي روي , آلومينيوم و ساير آلياژها با نقطه ذوب پائين استفاده مي كنند بشرطيكه مشكل آهن در آن آلياژها وجود نداشته باشد . تجربه نشان مي دهد مذاب Al و Zn , آهن را در خود حل مي كند چون چدن داراي انتقال حرارت خوب است (بدليل گرافيتهاي لايه اي) و ارزان ريخته گري مي شود . در ايران بيشتر از بوته هاي چدني استفاده مي شود .

بوته هاي فولادي :

از بوته هاي فولادي براي ذوب آلياژها با نقطه ذوب كم و آلياژهائي كه ميل تركيبي زيادي نسبت به اكسيژن دارد مثل آلياژهاي منيزيم كه علاقه دارند اكسيژن مواد نسوز را بگيرند , استفاده مي كنند . فولادهاي معمولي خوردگي بيشتري دارند و مذاب آلياژهاي مختلف در آن تدريجاً آن را مي خورند (يعني بدنه را در خود حل مي كنند).
بوته از جنس مواد نسوز دوام بيشتري در برابر پوسته پوسته شدن يعني اكسيد شدن دارد . آناليز يك نوع فولاد نسوز عبارتست از 25% كرم و 20% نيكل و بقيه عناصر جزئي ديگر , از آلياژهاي ديگر نيز كه قيمت آنها گران است بعنوان بوته مي توان استفاده كرد , از جمله آلياژ 50% كرم و 50% نيكل يا آلياژ 50% كرم و 50% نيكل و كمي نيوبيوم Nb (كه دوام و مقاومت خوبي دارد) .

بوته هاي گرافيتي :

همانطور كه از نام اين بوته ها پيداست , جنس اين بوته ها از گرافيت مي باشد .
مي دانيم كه كربن در طبيعت به سه صورت ديده مي شود :

1. كربن بي شكل : اين كربن شكل بلوري ندارد و به آن كربن آمولف نيز مي گويند . اين كربن در اثر حرارت در مجاورت اكسيژن , مي سوزد و خاكستر از آن باقي مي ماند.
2. كربن بصورت گرافيت : اين نوع كربن بصورت بلوري (كريستالي) مي باشد و بلوري آن طوري است كه داراي صفحات لغزش است و اين صفحات مي توانند روي هم براحتي بلغزند . بهترين آنها گرافيت چرب نقره اي است . اين گرافيت ماده نسوز است و نقطه ذوبي در حدود بيش از 3000 درجه سانتيگراد دارد گرافيت راسب (رسوب يافته) شده در حين انجماد در چدنهاي خاكستري از اين نوع است كه از مذاب جدا شده .
3. كربن بصورت الماس : بلور اين نوع كربن بصورت يك هشت وجهي است ولي رنگي و شفاف است و با سختي 10 موهس سخت ترين ماده در طبيعت مي باشد .
   بوته هاي گرافيتي بدليل اينكه نقطه ذوب بالا داشته و گرافيت نيز علاوه بر نسوز بودن از انتقال حرارت زيادي نيز برخوردار است هدايت خوبي داشته و حرارت را از جداره خود به داخل بوته هدايت مي كند .

طرز ساخت بوته هاي گرافيتي :

به اين شكل است كه گرافيت را همراه با كمي قير و مواد چسبي آغشته كرده و با فشار زياد پرس مي كنند سپس آن را در مدت زمان طولاني در محيط بسته اي دور از هوا مي پزند (دما در حدود 1600 درجه سانتيگراد) تا عمل تف جوشي (زينتر) روي آن انجام شود و به آرامي در كوره سرد مي شود .

بوته هاي سيليكون كاربايد :

اين نوع بوته ها از استحكام بيشتري برخوردارند و خود ماده سيليكون كاربايد در اثر حرارت , كمي منقبض و منبسط مي شود . يكي از بهترين موادي است كه به شك حرارتي مقاوم است . براي ذوب چدن بيشتر از بوته هاي سيليكون كاربايدي استفاده مي شود چون چدن آلياژيست از آهن- كربن- سيلسيم , پس كمتر علاقه دارد جداره را بخورد .

بوته هاي شاموتي :

اين بوته ها از خاك رس نسوز ساخته مي شود . از ريختن رس نسوز در اثر حرارت اصطلاحاً شاموت به دست مي آيد . البته درجه نسوز بوته هاي شاموتي بستگي به درجه خلوص شاموت دارد . بهترين ماده شاموت آن است كه پس از پخت , مقدار فازهاي موليت در حداكثر خود قرار گيرد (1800 0C . 3Al2O3 . 2SiO2).
موليت نسوزي است كه تا دماي 1800 0C مي تواند دوام بياورد , در ضمن از نظر مقاومت مكانيكي در دماي بالا نيز خوب است . در بوته هاي شاموتي آلياژهاي غير آهني و بندرت چدن ذوب مي شود . معمولاً دوام بوته هاي شاموتي تا دماي 1650 0C است .

انواع كوره هاي بوته اي ( Crucible Furnaces ):

الف) كوره بوته اي چرخان:

1. چرخان حول تقريباً كمي بالاتر از مركز ثقل
2. چرخان حول محور ناوداني كوره

 ب) كوره بوته اي ثابت (زميني) :

1. با سوخت جامد : اين نوع كوره ها دو نوعند,يكي كوره سنتي است كه از سوخت جامد زغال سنگ يا كك براي عمل ذوب استفاده مي كردند.اين نوع كوره نياز به برق نداشت و با هواي طبيعي كه از زير كوره از لابه لاي ميله هاي كف به داخل كشيده مي شد زغال سنگ يا ككها را مشتعل مي ساخت . براي ذوب فلزات مخصوصاً چدن بوته را در داخل ككها دفن مي كردند تا هم از بالا و هم از بغل ها و هم از زير حرارت به فلز برسد و ذوب خوب و كامل انجام شود. (براي ذوب چدن در اين كوره ها اول بايد ككها را الك كرد يعني ككها را دسته بندي كرد از درشت به ريز و پودر,كك درشت در زير و بعد بوته و بعد شارژ و چند كك گنده در داخل بوته و كك متوسط در اطراف و ريزها را در اطراف مي ريزيم و بقيه را در بالا مي گذاريم.
2. با سوخت مايع : نقشه اين كوره در شكل آمده است كه براي ذوب 100-150 كيلوگرم چدن مي باشد, سوخت اين كوره ها از گازوئيل با ارزش حرارتي 9300 كيلو كالري بر ليتر درجه سانتيگراد يا مازوت با ارزش حرارتي 1100 كيلو كالري بر ليتر درجه سانتيگراد است و مي توان با استفاده از بوته هاي گرافيتي در آن چدن ذوب كرد. مشعل آن از نوع فارسونگاهي(يك نوع مشعل ساده صنعتي كه از طريق يك لوله رابط به يك ونتيلاتور(دمنده هوا) وصل شده است).نوع ونتيلاتور يا دمنده هوا بستگي به ظرفيت كوره انتخاب مي شود , معمولاً دمنده هائي كه پس از ساخت بالانس شده اند را در اين كوره ها قرار مي دهند (در تهران ,مظفريان و در تبريز,كارخانه متحد) بدنه كوره از اسكلت فلزي است , از تكه لوله هاي 40 اينچي يا بالاتر از آن به ارتفاع 130 سانتيمتر و اگر نبود از ورق 6 mm به بالا رول كرده و به هم جوش مي زنيم .قطر داخلي 100 و ارتفاع 130- 110 cm پس 100*14/3=314 cm قطر داخلي بدنه مي باشد كه از جوش زدن ورق گسترده بدست مي آيد. و در كف بدنه رول شده رينگ مي زنيم و ميله هاي در جاي خالي رينگ جوش مي دهيم رويش آجر نسوز با كمي شيب قرار مي دهيم تا سرباره ها بيرون رود , بعد كف بوته قرار داده مي زنيم كه كف بوته مي تواند بوته شكسته باشد و سپس از پائين به بالا نسوز كاري مي كنيم كه نسوز جداره 20- 15 cm است. فارسونگاه را طوري مي گذاريم كه بصورت مماس به كف بوته بخورد تا شعله دور بزند.

3. كوره تشعشعي (Radiation or Reverberatory Furnaces)

   از كوره هاي تشعشعي ثابت براي ذوب آلياژهاي غير آهني مخصوصاً آلومينيوم استفاده مي كنند , در اين كوره ها شعله مستقيماً به مذاب نمي خورد , زيرا اگر مستقيماً به مذاب بخورد موجب اكسيده كردن آن مي شود.   كوره هاي تشعشعي نيمه چرخان : از اين كوره ها نيز براي ذوب آلياژهاي غير آهني استفاده مي كنند و موقع تخليه مذاب , كوره چرخانده مي شود يا در هنگام شارژ كوره چرخانده شده و شارژ را تحويل مي گيرد. در اين كوره ها نيز سعي مي شود شعله به ديواره ها برخورد كرده و برخورد مستقيم با مذاب نداشته باشد. كوره الكتريكي (Electric Furnace) اگر سيمي به مقاومت R اهم جرياني به شدت I آمپر در مدت t ثانيه كه اختلاف پتانسيل دو سر آن V ولت باشد عبور كند، مطابق قانون ژول انرژي مصرفي عبارت است از: W =VIt = RI2t و اگر قسمتي از مدار كه انرژي نامبرده مصرف مي شود هيچ گونه فعل و انفعال شيميايي صورت نگيرد تمام انرژي به گرما تبديل مي شود و به اندازه Q= RI2t كالري گرما توليد مي كند. كوره هاي الكتريكي مانند كوره هاي شعله اي متنوع و با توجه به موارد كاربرد آن ها، شكل و كارشان تغيير مي كند و با توجه به سه عامل زير ساخته مي شوند: تاثير شدت جريان الكتريكي شكل و جنس ماده گرماده فشار داخل كوره كوره هاي الكتريكي از شش قسمت اصلي تشكيل مي شوند: محفظه خارجي جسم عايق گرما نسوز ماده گرماده محفظه داخلي يا بوته وسايل لازم براي ورود و خروج جريان الكتريكي   انواع كوره هاي الكتريكي كوره هاي مارپيچي نيكروم : در اين كوره فلز گرماده از جنس نيكروم با مقطع 4 ميلي متر، طول 15 متر و تعداد 58 عدد حلقه به وسيله سيمان مخصوصي روي لوله ثابت شده است كه تا 1300 درجه سانتيگراد حرارت را تحمل مي كند. كوره مقاومتي با مارپيچ پلاتيني: براي دماي زيادتر از 1300 درجه از كوره ديگري استفاده مي شود كه فلز گرماده آن به جاي نيكروم نوار بسيار نازك پلاتين است. بايد مواظب بود كه سيليس خالص در مجاورت پلاتين قرار نگيرد. كوره با مارپيچ موليبدن: در اين كوره قطر حلقه مارپيچ 6 سانتي متر، طول سيم 20 متر، مقاومت الكتريكي 10 اهم، توان 200 وات، ولتاژ 110 ولت و دماي حاصل 1560 درجه سلسيوس است. كوره القايي :اگر يك جسم هادي الكتريسيته را داخل مدار مارپيچي شكل فلزي كه از آن شدت جريان الكتريكي متناوب با فركانس 2000 تا 5000 عبور مي كند قرار دهيم، در جسم هادي، جريان هاي القايي موسوم به جريان فوكو ايجاد مي شود. اين جريان ها جسم را گرم مي كند. كوره قوسي:اگر ميان دو قلم زغال كه دو نوك آن در مقابل يكديگر قرار گرفته اند اختلاف سطح الكتريكي برقرار كنيم، اثر پديده هاي الكتريكي و حرارتي مقداري الكترون از كاتد خارج و به طرف آند متوجه مي شود و در نتيجه، مثل اين است كه مدار به وسيله الكترون ها بسته و جريان الكتريكي در مدار بر قرار شده است. كوره تابشي: اگر جسم سيّالي را در مقابل آفتاب قرار دهيم هر سانتي متر مربع آن در هر دقيقه 2 كالري انرژي از شعاع هاي نوراني آفتاب جذب مي كند. با استفاده از اين انرژي مي توان كوره تابشي ساخت. ساختمان كوره هاي تابشي عبارت است از استفاده از يك يا چند آيينه مسطح و يك يا چند آيينه مقعر. شعاع هاي نوراني آفتاب نخست روي آيينه مسطح برخورد مي كند و با امتداد موازي محور اصلي آيينه مقعر روي آن تابيده مي شود.آيينه مقعر اشعه را بازگشت مي دهد و در كانون خود متمركز مي كند. بوته را در كانون آيينه قرار مي دهند با اين دستگاه ممكن است چندين كيلووات انرژي به دست آورد و حرارتي متجاوز از 3000 درجه سانتيگراد كرد. كوره القايي (Induction Furnace) تكنولوژي كوره القايي يك تكنولوژي استراتژيك و پركاربرد است كه از جمله در ذوب فلزات با استفاده از انرژي الكتريكي كاربرد دارد.زيربناي صنايع سنگين هر كشور، صنايع ذوب فلزات است. زيربناي صنايع ذوب نيز صنايع كوره سازي است.لذا از اينجا اهميت صنايع كوره­سازي بوضوح روشن مي گردد. در گذشته بيشتر از كوره هاي سوخت فسيلي براي ذوب فلزات استفاده مي شد . آلودگي محيط زيست، راندمان پايين، سروصداي زياد، عدم يكنواختي مذاب، عدم توانايي ذوب فلزات ديرگداز و مسائلي از اين قبيل، مشكلاتي بود كه اين كوره ها به همراه داشتند. در چند دهه اخير توجه متخصصين و دست اندركاران كوره سازي به استفاده از انرژي الكتريكي در اين زمينه جلب شد و نسل جديدي از كوره هاي الكتريكي بوجود آمد كه از اين ميان به دو مدل از كوره هاي ذوب مي توان اشاره نمود: كوره هاي قوس الكتريك كوره هاي القايي كوره هاي قوس الكتريك براي ذوب فولاد و به منظور فولادسازي مورد استفاده قرار مي­گيرد كه فعلاً بحث درباره آن مورد نظر نيست. اما درباره كوره هاي القايي و يا به عبارتي تكنولوژي گرمايش القايي، زمينه بحث بسيار گسترده و عميق است كه مختصري درباره آن صحبت مي كنيم: تكنولوژي گرمايش القايي در واقع توليد حرارت توسط ميدان متغير مغناطيسي قوي است كه توسط سيستمهاي مختلفي قابل توليد است.در گذشته اين ميدانها را توسط ژنراتورهاي ديناميكي توليد مي كردند. بدين شكل كه يك ژنراتور فركانس متوسط را با يك موتور سه فاز كوپل مي كردند و با اضافه كردن يكسري خازن در مدار رزونانس، جريان­هاي متغيري را در داخل كويل گرمكن بوجود مي آوردند. بر اين مبنا حرارت در قطعه قرارداده شده در كويل بوجود مي آمد. با پيشرفت تكنولوژي "الكترونيك قدرت" و ساخته شدن سوئيچهاي سريع و قوي، نسل جديدي از ژنراتورها بوجود آمد كه اصطلاحاً به آنها ژنراتورهاي استاتيكي گفته مي­شود. در اين نوع ژنراتورها حركت مكانيكي وجود ندارد. به­اضافه اينكه كنترل قدرت ژنراتور بسيار دقيقتر و كاملتر ميسر است. نكته مهم ديگر اينست كهساخت كوره القايي يك كار تكنولوژي‌بر است.حداكثر 20 الي 30 درصد قيمت يك كوره, مواد به كار رفته در آن مي‌باشد و بقيه قيمت تكنولوژي آن است. به همين دليل است كه تكنولوژي آن را به ما نمي‌فروشند. البتهدولت ارزش اين تكنولوژي را درك نمي­كند و براي وام گرفتن، تنها ملك و زمين را به عنوان وثيقه قبول دارند و تكنولوژي را كه 50 ميليون دلار ارزش دارد به عنوان وثيقه قبول ندارند و براي آن ريالي ارزش قائل نيستند. اهميت اين تكنولوژي در اين مطلب نهفته است كه زير بناي بسياري از تكنولوژيها و صنايع مي باشد و به عبارتي اكثر صنايع سنگين به نوعي به اين تكنولوژي وابسته اند. مطلب دوم اينكه اين تكنولوژي خود بسترساز بسياري از تكنولوژيهاي ديگر است كه به نوبه خود براي كشور مفيد خواهند بود. با توجه به نياز كشور به اين تكنولوژي به نظر مي رسد مي بايد نظر مسئولين مربوطه نسبت به اين صنعت بيشتر جلب گردد تا در آينده بتوانيم شاهد شكوفايي و رشد و ترقي روزافزون اين تكنولوژي در كشور باشيم. مزاياي كوره هاي القايي نسبت به ساير كوره ها اپراتوري بسيار ساده بعلت وجود بخش كنترل كامل الكترونيك عدم آلودگي و اكسيداكسيون بار به علت عدم وجود گاز و شعله اكسيدكننده شروع به كار سريع و عدم نياز به پيش گرم يا ذوب اوليه سرعت بالاي انجام عمليات در مقايسه با ساير كوره ها راندمان بسيار بالاترنسبت به كوره هاي سوختي قابليت تهيه آلياژهاي يكنواخت به علت چرخش داخل مذاب قابليت تهيه و نگهداري ذوب در ظرفيت هاي مختلف سادگي عمل تغذيه و تخليه امكان كنترل دقيق درجه حرارت قابليت ذوب قراضه اشغال فضاي كمتر نسبت به ساير كوره ها عدم تاثير بر آلودگي محيط زيست مشخصات كوره هاي ذوب القايي Specification 5 Kg/Hr        10 Kg/Hr        20 Kg/Hr Power Supply Three Phase Three Phase Three Phase Voltage 415V 50Hz/60Hz 415V 50Hz/60Hz 415V 50Hz/60Hz Absorbed Power 5 KVA 10 KVA 18 KVA Frequency 13 Khz 10 Khz 10 Khz Capacity of Crucible 5 Kg 10 Kg 20 Kg Maximum Temperature 1600°C 1600°C 1600°C Melting Time 20 min 20 min 20 min Temperature Measurement Digital K-Type Digital K-Type Digital K-Type Cooling Water Temperature 20°C - 35°C 20°C - 35°C 20°C - 35°C Water Pressure 4 Bar 4 Bar 4 Bar Maximum Water Flow 4 ltr/min 4 ltr/min 4 ltr/min Crucible Alumina Alumina Alumina كورهٔ هوفمن (Hoffmann kiln Furnace) كورهٔ هوفمن يا كورهٔ هوفمان (Hoffmann kiln) يكي از كوره‌هاي مورد استفاده در شاخه‌هاي مختلف صنايع سراميك است. اين كوره در سال ۱۸۵۶ توسط فردي به همين نام ابداع شد و در حال حاضر در صنايع آجر، سفال و مواد ديرگداز مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين كوره در گروه كوره‌هاي پيوسته يا مداوم قرار دارد. در اين كوره، محصولات ثابت و آتش متحرك است. چگونگي پخت محصولات در كورهٔ هوفمن: كورهٔ هوفمن، تونل طويلي است كه به شكل حلقه يا بيضي ساخته مي‌شود و با استفاده از ديواره‌ها يا تيغه‌هايي به اتاقك‌هايي تقسيم مي‌شود. اتاقك‌هاي كورهٔ هوفمن از كانال دريچه‌ها يا درهايي كه در تيغه‌هاي جداكنندهٔ اتاق‌ها تعبيه شده‌است، با يكديگر در ارتباط هستند. هر يك از اتاق‌ها نيز يك درب خروجي به بيرون دارند كه براي بارگيري و تخليهٔ كوره مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به اين درها خميره يا قميره مي‌گويند. اندازهٔ كورهٔ هوفمن با استفاده از اين درها بيان مي‌شود؛ مثلا يك كورهٔ ۳۲ قميره‌اي، كوره‌اي است با ۳۲ درب كه هر درب به يك اتاقك براي چيدن آجرها (يا ساير محصولات) مرتبط است. محل استقرار سوخت‌پاش‌ها نيز در سقف قرار دارد. در كورهٔ هوفمن، محصولات قبل از آنكه مستقيما توسط آتش پخته شوند، با حرارت ساير اتاقك‌ها گرم مي‌شوند كه اصطلاحا پيش‌گرمايش ناميده مي‌شود. اين حرارت همراه با گاز خروجي اتاقك پخت و از طريق دريچه‌هايي كه قبلا تعبيه شده‌است حركت مي‌كند و به اتاق‌هاي مجاور وارد مي‌شود و محصولات موجود در آن‌ها را پيش‌گرم مي‌كند. زماني كه در يك اتاق، عمليات پخت در جريان است، در اتاقك مقابل (دورترين اتاق)، عمليات تخليه و بارگيري در جريان است. اين كار با استفاده از دري كه اتاقك به بيرون كوره دارد انجام مي‌شود. ضمن بار گيري، هواي خنك نيز وارد كوره مي‌شود كه به وسيلهٔ آتش موجود در اتاقك پخت و از طريق دريچه‌هاي تعبيه شده بين اتاق‌ها مكيده مي‌شود. بنابراين هوا از اتاق‌هايي كه عمليات پخت قبلا در آنها صورت گرفته‌است حركت مي‌كند و باعث خنك شدن محصولات پخته‌شده مي‌شود. به اين ترتيب در حلقهٔ كورهٔ هوفمن دو جريان هوا وجود دارد؛ هوايي كه در نيم‌دايرهٔ اول، از اتاق پخت به سمت بيرون جريان دارد و اتاق‌هاي بعدي را پيش‌گرم مي‌كند. هوايي كه در نيم‌دايرهٔ مقابل، از بيرون به سمت اتاقك پخت جريان دارد و اتاق‌هاي قبلي را خنك مي‌كند. با اتمام عمليات پخت در اتاق پخت، در اتاق روبرويي حلقهٔ هوفمن نيز عمليات بارگيري تمام مي‌شود و درب آن به بيرون بسته مي‌شود. در اين مرحله، مشعل‌ها از سقف اتاق پخت به سقف اتاق بعدي منتقل مي‌شوند و درب اتاق روبرويي اين اتاق (اتاق پخت جديد) براي تخليه و بارگيري گشوده خواهد شد. انواع كورهٔ هوفمان: كوره‌هاي هوفمان در چند مدل مختلف ساخته مي‌شود: كورهٔ حلقوي كورهٔ زيگ‌زاگ (zig-zag) كورهٔ بوكس (Bocks) كورهٔ هاريزن (Harrizon) اما معمولا به كورهٔ حلقوي، كورهٔ هوفمن اطلاق مي‌شود.   كوره تونلي (Tunnel Furnace) كورهٔ تونلي يا Tunnel Kiln يكي از كوره‌هاي مورد استفاده در شاخه‌هاي مختلف صنايع سراميك است. اولين كورهٔ تونلي در سال ۱۷۵۱ توسطي فردي به نام وينسنز ابداع شد [1] و در حال حاضر در صنايع آجر، سفال، مواد ديرگداز و چيني مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين كوره در گروه كوره‌هاي پيوسته يا مداوم قرار دارد. در اين كوره، محصولات متحرك و آتش ثابت است. ساختار كورهٔ تونلي: كورهٔ تونلي يك تونل دراز و باريك است كه كف آن ريل‌گذاري شده‌است و محصولات، با عبور از درون آن در معرض حرارت قرار مي‌گيرند و پخته يا زينتر مي‌شوند. محصولات براي عبور از كورهٔ تونلي مي‌بايست بر روي واگن‌هاي مخصوصي چيده شوند. كورهٔ تونلي شامل سه مرحلهٔ پيش‌گرمايش، پخت و خنك‌كن مي‌باشد. در ساده‌ترين نوع كورهٔ تونلي، مشعل‌هاي موجود در منطقهٔ پخت باعث گرم شدن هواي كوره مي‌شود. اين هوا با حركت به سمت ورودي تونل (پيش‌گرمايش) آرام آرام حرارت خود را به واگن‌هاي اين منطقه منتقل مي‌كند و در نهايت از دودكش خارج مي‌شود. از سوي ديگر هواي تازه از خروجي تونل وارد مي‌شود و در مواجهه با واگن‌هايي كه مرحلهٔ پخت را پشت سر گذاشته‌اند، آنها را آرام‌آرام خنك مي‌كند و دمايش به تدريج افزايش مي‌يابد تا به منطقهٔ پخت برسد و اكسيژن لازم براي احتراق مشعل‌هاي اين منطقه را فراهم نمايد. البته قسمتي از هواي گرم شده به بيرون از كوره هدايت مي‌شود تا در خشك‌كن و بعضا براي تنظيم دماي هواي سالن توليد مورد استفاده قرار بگيرد. معمولا ۶۰درصد از طول كوره به منطقهٔ پخت، ۲۰درصد به منطقهٔ پيش‌گرمايش و ۲۰درصد به منطقهٔ خنك‌كن اختصاص دارد. دماي مناطق مختلف كوره از طريق ترموكوبل و سيستم‌هاي كنترل اندازه‌گيري و تنظيم مي‌شود. همچنين اتمسفر كوره نيز از نظر اكسيدي، احيايي يا خنثي بودن قابل كنترل است. مزاياي كورهٔ تونلي: استفاده از كورهٔ تونلي در مقايسه با ساير انواع كوره‌ها (كوره‌هاي سنتي، هوفمن و متناوب) داراي مزايايي است كه برخي از آنها را مي‌توان بدين شرح برشمرد: كنترل مناسب‌تر دماي كوره و يكنواختي حرارت افزايش كيفيت توليد تشابه كيفي محصولات افزايش سرعت توليد كاهش نيروي انساني كاهش مصرف انرژي كاهش آثار زيان‌بار زيست‌محيطي كاربرد كورهٔ تونلي در صنايع آجر و سفال: كورهٔ تونلي يكي از پيشرفته‌ترين انواع كوره‌است كه در صنايع آجر و سفال مورد استفاده قرار مي‌گيرد. خشت‌هاي خام كه قبلا از خشك‌كن تونلي عبور كرده‌ و بيشتر آب خود را از دست داده‌اند، وارد منطقهٔ پيش‌گرمايش مي‌شوند و تا ۳۵۰ درجهٔ سانتي‌گراد گرم مي‌شوند. خشت‌ها سپس وارد منطقهٔ پخت مي‌شوند و با توجه به نوع مواد اوليه، در دمايي بين ۸۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتي‌گراد پخته مي‌شوند.   كوره ايستاده (كوپل) ( Vertical Shaft (Couple) Furnace) كوره كوپل داراي مكانيسم عملكرد ساده بوده و بيشتر براي ذوب قراضه هاي چدني استفاده ميشود.همچنين نحوه كار اين كوره با كوره بلند شباهت زيادي دارد با اين تفاوت كه كوره بلند براي احيائ سنگ معدن آهن استفاده ميشود.اين نوع كوره ذوب در اندازه هاي متنوع و با قدرت ذوب بين 100 تا چند ده تن چدن وجود دارد. اجزاء كوره كوپل: كوره كوپل به طور ساده به دو بخش اساسي تقسيم ميشود: ساختمان اصلي بخشهاي جانبي ساختمان اصلي كوره: بدنه فلزي نسوز محل شارژ ورودي هوا خروجي مذاب بخشهاي جانبي محل توزين شارژ تصفيه گازهاي خروجي پيش گرم هوا ريل شارژ بدنه: بدنه كوره از جنس فولاد بوده و ضخامت آن در كورههاي بزرگ به 30تا40 ميليمتر هم ميرسد.بر روي بدنه محلهايي براي ورود مواد شارژ،هواي مصرفي،خروج سرباره و خروج مذاب تعبيه شده است.قسمت كف كوره به صورت درب بوده كه براي تعمير و خالي كردن مواد نسوز قبلي و جايگزيني مواد نسوز جديد استفاده ميشود.همچنين اين كوره به طور يكپارچه نبوده و اين امكان را دارد كه قسمتهاي مختلف از يكديگرجداشود.در دور بدنه يك قوطي فولادي به صورت كمربند قرار داده شده كه هواي مصرفي كوره ابتدا وارد اين قسمت شده و سپس وارد كوره ميشود،اين عمل براي يكنواختي در ميزان هواي وارده به كوره از مجراههاي موجود صورت ميگيرد. نسوز: نسوز اين نوع كوره ها بسته به نوع سرباره به دو دسته بازي و اسيدي تقسيم ميشود.همچنين در حالت ايده ال در قسمتهاي مختلف كوره از نسوزهاي مختلف استفاده ميشود به اين صورت كه در محل خروج مذاب يا محل ذخيره مذاب از نسوز با خواص مكانيكي متوسط استفاده شده اما در قسمتي كه مجراي ورود هوا قرار دارد از نسوزهاي با خواص مكانيكي بالاتر استفاده ميشود زيرا اين محلها به شدت در معرض هواي وارده قرار دارد. در قسمت كف كوره از نسوزهاي كوبيدني استفاده شده زيرا در هنگام تعويض نسوز كوره از اين محل براي خروج مواد قبلي و جايگزيني مواد نسوز جديد استفاده ميشود. در اين كوره ها شارژ از يك دريچه كه در روي بدنه در قسمت بالاي كوره قرار دارد انجام ميشود. نحوه شارژ اين كوره ها بدين صورت است كه ابتدا مقدار معيني كك در كوره ريخته تا مقداري رماي كوره را بالا برده و براي ذوب آماده كند و سپس اقدام به ريختن متوالي قراضه چدن و فولاد و كك مينمايند. بر روي جداره خارجي كوره سوراخ هايي وجود دارد كه براي ورود هوا به داخل محفظه كوره تعبيه شده است،اين سوراخ ها با يك محفظه به صورت كمربند پوشيده شده است كه ابتدا هوا از دمنده به داخل اين كمربند رفته و سپس وارد كوره ميشود.اين محفظه ايجاد شده نقش مهمي در يكنواختي هواي وارد شده به كوره را ايفا ميكند. محل خروج مذاب در پايين ترين قسمت كوره قرار دارد وبه دو صورت ميباشد: مذاب در خود كوره تجمع يابد سپس آنرا خارج كنند. همزمان با ذوب مذاب را خارج مي كنند. در كارخانجات بزرگ مذاب توليد شده به داخل يك نگهدارنده ريخته ميشود و پس از تجمع مقدار مناسب مذاب اقدام به تخليه ان به پاتيل و ريخته گري ميكنند. استفاده از گازهاي خروجي از كوره در واحد هاي صنعتي بزرگ صورت گرفته و در واحد هاي كوچكتر عموميت ندارد. نحوه اين كار بدين صورت است كه گازهاي خروجي را به برج هايي كه در داخل آنها اجرهاي نسوز به صورت لانه زنبوري چيده شده هدايت ميكنند،اين كار به طور متوالي انجام ميشود. در حالي كه گازهاي خروجي به داخل يكي از دو برج پيش گرم هدايت ميشود در حالي كه هواي لازم براي كوره از برج ديگر كه به همين صورت پيش گرم شده است تامين ميشود. اين عمل به صورت متوالي ادامه دارد. كوره دوار (Rotary Furnace) كوره هاي دوار كه براي ذوب چدن در سال 1930 در آلمان ساخته شد ولي در حال حاضر در دنيا بيشتر انگليسي ها از آن استفاده مي كنند . يك شركت در انگلستان به نام Manometer سازنده اين نوع كوره ها است.      Rotary Furnace كه با ظرفيت هاي 250Kg تا 70 تن مذاب چدن و تا 12 تن مذاب آلومينيوم مي سازد . سوخت اين نوع كوره ها گاز , گازوئيل و مازوت است . كوره هائي با ظرفيت كمتر با دست و كوره هاي با ظرفيت بيشتر به كمك جراثقيل شارژ مي شوند. كوره روي جكهاي مربوطه به اندازه 45 درجه بلند مي شود و بعد از شارژ دوباره به جاي خودش بر مي گردد. جداره نسوز اين كوره ها براي ذوب چدن , خاك نسوز سيليسي و براي ذوب آلياژهاي آلومينيوم خاك نسوز آلومينائي است . ساختمان اين كوره ها : اين كوره ها شامل يك اسكلت فلزي كه به شكل يك استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنچ روي استوانه و مخروط ها به يكديگر متصل مي شود .         به طرف دهانه بزرگ مخروط ها و هر دو طرف استوانه فلنچ نصب شده و روي استوانه دو غلطك وصل مي شود. غلطكهاي محرك , كوره را با سرعت يك دور در دقيقه مي چرخانند 1 r.p.m و در ايران با سرعت تقريباً 2 r.p.m درست مي شود . در كشور كوره هاي دوار توسط بعضي از افراد ساخته مي شود , يكي از سازندگان خوب اين كوره ها حاج صادق مهامي در تهران (ايران ذوب) كه كوره هائي با ظرفيت 250- 350- 500 Kg و 1 تن را مي سازد . اولين كوره كه در ايران در تسليهات ارتش تهران توسط مهندس پسيان و مهندس گرنسر آلماني ساخته شد و شروع به ذوب چدن نمود . در ايران ظرفيت 500 Kg در ريخته گريهاي چدن زياد استفاده مي شود , زيرا خاك نسوز داخل آن خاك سيليسي بودكه قابل تهيه در داخل كشور است . چون بوته هاي گرافيتي گران است , بيشتر از اين كوره ها در ايران استفاده مي شود. در يك طرف مخروط ناقص مشعل و در طرف ديگر دودكش است , در بعضي از طرح كوره ها دود از سقف كارگاه با كانالي خارج مي شود و در تعدادي از آنها نيز دود توسط كانالهائي به زيرزمين كارگاه كشيده شده و از گرماي آن براي پيش گرم كردن هواي ورودي استفاده مي كنند . تجربه نشان مي دهد كه به راحتي مي توان با استفاده از گرماي دود , هواي ورودي را حدود 250- 350 درجه سانتيگراد گرم كرد. اين عمل باعث مي شود راندمان حرارتي كوره بالا رفته و حدود 50 درجه سانتيگراد مذاب داغتر بيرون بيايد. (مي توانيم ونتيلاتور را از دودكش كوره به طرف دهانه منتقل داد.) طرز بهره برداري از كوره : ابتدا كوره را روشن مي كنند و كوره را به دوران در مي آورند تا كاملاً بطور يكنواخت مواد نسوز داخل كوره حرارت ديده و گرم شود و تا آن مدتي روشن مي كنيم كه نسوزهاي داخل كوره از حرارت اشباع شود.