يمكن تلخيص المتطلبات الأساسية لصهر السبائك في خمسة جوانب: الجودة العالية، والإنتاجية العالية، والاستهلاك المنخفض، وعمر الخدمة الطويل، وسهولة التشغيل. وتتمثل مهمتها الأساسية في تلبية المواصفات الفنية مثل درجة حرارة المعدن المنصهر وتكوينه. في الإنتاج المعدني الحديث، تعد المعالجة المسبقة للمعادن المنصهرة والتكرير الثانوي من تقنيات الصهر المعتمدة على نطاق واسع لإنتاج -مسبوكات عالية الجودة.
(1) صهر الحديد الزهر
أفران القبة عبارة عن معدات صهر الحديد الزهر التقليدية، المعروفة بكفاءتها الإنتاجية العالية وتكلفتها المنخفضة. ومع ذلك، فإن صهر القبة يولد انبعاثات عادم كبيرة، والتي يمكن أن تلوث الجو المحيط بسهولة. بالإضافة إلى ذلك، يميل تكوين الحديد المنصهر إلى التقلب ويصعب التحكم فيه بدقة، مما يجعله غير مناسب لصهر سبائك الحديد الزهر. يتجه اتجاه التطور التكنولوجي لصهر القبة نحو نطاق أوسع وذكاء وصهر مستمر، مع التحكم والمراقبة بالكمبيوتر لتحسين استقرار تركيبة الحديد المنصهر.
من ناحية أخرى، تنتج أفران الحث انبعاثات عادم أقل ولها تأثير بيئي أقل. أنها تسمح بسهولة التعديل والتحكم في درجة حرارة الحديد المنصهر والتركيب الكيميائي. حاليًا، تشتمل أفران الحث لصهر الحديد الزهر على أفران الحث بتردد الطاقة، وأفران الحث بالتردد المتوسط، وأفران الحث بالتردد المتغير. أصبحت أفران الحث بتردد الطاقة أقل استخدامًا بشكل متزايد بسبب كفاءتها المنخفضة وتعقيدها التشغيلي. إن أفران الحث ذات التردد المتغير، بما تتميز به من توفير الطاقة-واستهلاكها المنخفض-ومزايا الإنتاجية العالية، تكتسب تطبيقًا أوسع في إنتاج الحديد الزهر.
تعتبر عملية الصهر المزدوج في فرن الحث-طريقة مثالية لصهر الحديد الزهر. يقوم فرن القبة بتزويد الحديد المنصهر إلى فرن الحث، والذي يقوم بعد ذلك بتسخين وضبط التركيب الكيميائي للحديد المنصهر. يعمل هذا النهج على تحسين الجودة المعدنية للحديد المنصهر مع تقليل التكاليف. بالإضافة إلى ذلك، تساعد العملية المزدوجة على تحقيق التوازن بين العرض والطلب من الحديد المصهور، وتعظيم قدرة الصهر لفرن القبة، وتسهيل تنظيم الإنتاج.
(2) صهر الفولاذ المصبوب
عادةً ما يتم صهر الفولاذ المصبوب باستخدام أفران القوس الكهربائي وأفران الحث ذات التردد المتوسط. تستخدم أفران القوس الكهربائي عمومًا طرق اختزال الأكسدة-لصهر الفولاذ المصبوب. تتميز أفران الحث متوسطة التردد بسهولة التشغيل ويمكن استخدامها لصهر الفولاذ الكربوني، والفولاذ ذو السبائك المنخفضة-، والعديد من الفولاذ ذو السبائك العالية-، والسبائك القائمة على النيكل-. بغض النظر عما إذا كان يتم استخدام فرن القوس الكهربائي أو فرن الحث متوسط التردد، فإن إزالة الأكسدة هي خطوة نهائية أساسية في صهر الفولاذ المصبوب. عادةً ما يتم إجراء عملية إزالة الأكسدة النهائية في المغرفة أثناء النقر، حيث يكون الألومنيوم هو مزيل الأكسدة النهائي المستخدم على نطاق واسع. يمكن أيضًا استخدام إزالة الأكسدة من مركب الألومنيوم- من الكالسيوم لتعزيز فعالية إزالة الأكسدة.
مع استمرار ارتفاع متطلبات الجودة لمكونات الفولاذ المصبوب، يتم إنتاج عدد متزايد من -المصبوبات عالية الجودة باستخدام تقنيات التكرير الثانوية. وتشمل هذه إزالة الكربنة بالفراغ، وإزالة الكربنة بنفخ الأكسجين، وإزالة الكبريت بالمسحوق بالحقن، ونفخ الأرجون. يمكن أن تؤدي تقنيات التكرير مثل ذوبان الخبث الكهربائي، وتقليب الأرجون، ونزع كربنة الأرجون بالأكسجين (AOD)، وإزالة كربنة الأكسجين الفراغي (VOD) إلى تقليل متطلبات إضافة السبائك، وتحسين نقاء الفولاذ المصهور، وتعزيز قوة وصلابة المسبوكات، وتقليل معدلات رفض الصب.
(3) صهر سبائك الألومنيوم
إذا لم يتم التحكم بشكل صارم في عملية صهر سبائك الألومنيوم، فمن المحتمل أن تحدث عيوب الصب مثل الثقوب، وشوائب الأكسيد، ومسامية الانكماش. تشتمل تقنيات-توفير الطاقة وطرق صهر سبائك الألومنيوم على تصميم هيكل الفرن، وتقنية تحريك المغناطيس الدائم، وتقنية احتراق الهواء ذي درجة الحرارة العالية-، وتقنية الاحتراق المعزز بالأكسجين-، وتقنية الصهر متساوي الحرارة، بالإضافة إلى استخدام الطاقة الجديدة-مواد البطانة الموفرة، واسترداد الحرارة المهدرة، واستخدامها.
في صهر سبائك الألومنيوم، يتم التخلص تدريجيًا من عمليات التكرير التقليدية-التي تعتمد على الكلوريدات مثل أملاح الكلور وسداسي كلورو الإيثان، وذلك بسبب تلوثها البيئي وتأثيراتها الضارة على صحة الإنسان. حاليًا، تُستخدم الغازات الخاملة مثل الأرجون والنيتروجين بشكل أساسي في التكرير.
