بوتقات الجرافيت في أفران الحث

في عملية الصهر التعريفي للمعادن غير الحديدية (على وجه التحديد النحاس, الألومنيوم, ذهب, والفضة), ال الجرافيت بوتقة ليست مجرد حاوية; إنه المكون الأساسي لنظام التدفئة ونقل الحرارة.

يعد فهم خصائصها الفيزيائية وإتقان تقنيات الصيانة الأساسية أمرًا بالغ الأهمية لإطالة عمر البوتقة, ضمان نقاء المعدن المنصهر, وخفض تكاليف الإنتاج.

1. الخصائص الأساسية: لماذا تختار الجرافيت?

في بيئة الفرن التعريفي, الخصائص الفريدة لبوتقات الجرافيت تجعلها الخيار الأمثل لصهر المعادن عالية الموصلية.

الموصلية الكهربائية: بصفته أ “متعهد”

للمعادن عالية التوصيل مثل الذهب (الاتحاد الأفريقي), فضي (حج), والنحاس (النحاس), قد يكون الاعتماد فقط على المجال المغناطيسي التحريضي لتوليد تيارات إيدي داخل المعدن نفسه غير فعال في بعض الأحيان (خاصة أثناء البداية الباردة).

• آلية: يتمتع الجرافيت نفسه بموصلية كهربائية ممتازة. تحت المجال المغناطيسي المتناوب للملف التعريفي, يتم إنشاء تيارات مستحثة قوية داخل جدران بوتقة الجرافيت, مما يؤدي إلى تسخينه بسرعة.
• نتيجة: تسخن البوتقة أولاً, ثم ينقل الحرارة إلى الشحنة المعدنية الداخلية عبر التوصيل الحراري و إشعاع. هذا “الحاوية تسخن المادة” تضمن الطريقة ذوبانًا موحدًا.

الموصلية الحرارية: تسخين موحد فعال

يمتلك الجرافيت موصلية حرارية عالية للغاية.

• استجابة سريعة: يمكنه نقل الحرارة الناتجة عن الحث بسرعة إلى المعدن, تقصير وقت الذوبان وتقليل استهلاك الطاقة.
• تجانس: تساعد الموصلية الحرارية الجيدة على معادلة درجة الحرارة عبر جدران البوتقة, التقليل من شقوق الإجهاد الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية.

2. اعتبارات محددة للمعادن المختلفة

3. صيانة: ثلاث نقاط الألم الأساسية & الحلول

أوضاع الفشل الثلاثة الأكثر شيوعًا لبوتقات الجرافيت هي أكسدة, انفجار الرطوبة (سبالينج), و تكسير الصدمة الحرارية. فيما يلي التدابير الوقائية المستهدفة:

أ. منع الأكسدة

الجرافيت هو الكربون; عند ملامسة الأكسجين في درجات حرارة عالية, يتفاعل لتكوين ثاني أكسيد الكربون. وهذا يؤدي إلى ترقق جدران البوتقة, تقليل القوة وكفاءة نقل الحرارة.

• حماية الصقيل: لا تخدش أبدًا الطبقة الزجاجية المضادة للأكسدة الموجودة على سطح البوتقة أثناء المناولة.
• التحكم في الغلاف الجوي: إذا كان ذلك ممكنا, استخدم غطاء تدفق أو حماية من الغاز الخامل عند صهر الذهب أو الفضة لحماية كل من المعدن والبوتقة.
• تقليل التباطؤ: قلل من الوقت الذي تبقى فيه البوتقة فارغة عندما تكون ساخنة جدًا. بمجرد سكب المعدن المنصهر, أضف على الفور مادة جديدة أو قم بتغطية الفرن لتجنب تعريض الجرافيت لدرجة حرارة عالية للهواء لفترات طويلة.
• التحكم في اللهب: في حالة استخدام التسخين بمساعدة الغاز, تأكد من أن اللهب محايد أو مخفض. تجنب رش اللهب المؤكسد مباشرة على جدار البوتقة.

ب. منع الرطوبة

بوتقات الجرافيت عبارة عن مواد مسامية وتمتص الرطوبة من الهواء بسهولة. في درجات حرارة عالية, يتبخر هذا الماء على الفور; توسيع الحجم يؤدي إلى تشظي أو حتى انفجارات.

• تخزين بيئة: يجب أن يتم تخزينها في مكان جاف, منطقة التهوية على المنصات الخشبية (الرطوبة النسبية < 50%). لا تضعه مباشرة على الأرضيات الخرسانية أو في المناطق الرطبة.
• التسخين المسبق الصارم (الخبز):
  • البوتقات الجديدة/الخاملة الطويلة: إجراء الخبز الصارم إلزامي. يوصى عادةً بالاحتفاظ به تقريبًا. 200⁄ ل 2-4 ساعات لطرد الرطوبة الممتصة قبل زيادة درجة الحرارة ببطء.
  • الاستخدام اليومي: حتى في الإنتاج المستمر, يجب إجراء التسخين المسبق المناسب منخفض الطاقة قبل بدء الفرن البارد.

ج. الوقاية من الصدمة الحرارية & الأضرار الجسدية

تشير الصدمة الحرارية إلى تشقق البوتقة الناتج عن الإجهاد الحراري بسبب التغيرات الجذرية في درجات الحرارة.

• تحميل البروتوكولات:
  • لا الزفاف: عادة ما يكون للمعادن معامل تمدد حراري أعلى من البوتقة. إذا تم تثبيت كتل معدنية باردة كبيرة أفقيًا في البوتقة, سوف تتوسع عند التسخين وتنفجر البوتقة. يستخدم تحميل فضفاض: ضع المواد الصغيرة في الأسفل واخفض السبائك الكبيرة بلطف.
  • تجنب التأثير: قم بإسقاط المواد الثقيلة بلطف لتجنب إتلاف قاع البوتقة.
• منحنى التعلية:
  • لا تكثف الطاقة الكاملة على الفور, خاصة في المرحلة أقل من 600 درجة مئوية (المنطقة الهشة للجرافيت). استخدم التسخين المرحلي.
• إزالة الخبث:
  • كن لطيفًا عند تنظيف الخبث من جدران البوتقة بعد الذوبان. الخبث له معامل تمدد مختلف عن الجرافيت; إذا كانت طبقة الخبث سميكة جدًا أثناء التبريد, يمكنها سحب وكسر سطح البوتقة.

4. ملخص & التوصيات

تعمل بوتقة الجرافيت بمثابة “قلب” من فرن الحث أثناء ذوبان المعادن غير الحديدية.

1. حدد المادة المناسبة: اختر الصيغة الصحيحة (الجرافيت عالي النقاء مقابل الجرافيت. كربيد السيليكون الجرافيت) بناءً على ما إذا كنت تقوم بإذابة Au/Ag, النحاس, شفوي.
2. التحكم في الرطوبة أمر بالغ الأهمية: الغالبية العظمى من غير المبررة “انفجارات” تنشأ من امتصاص الرطوبة.
3. عملية لطيفة: سواء تسخين أو تحميل المواد, تجنب الصدمات الجسدية والحرارية العنيفة.

إن الاهتمام بهذه التفاصيل لا يؤدي فقط إلى إطالة عمر البوتقة 50% – 100% ولكن تأكد أيضًا من نقاء المعدن المنصهر.